JPS60138833A - 質量分析装置 - Google Patents
質量分析装置Info
- Publication number
- JPS60138833A JPS60138833A JP58250279A JP25027983A JPS60138833A JP S60138833 A JPS60138833 A JP S60138833A JP 58250279 A JP58250279 A JP 58250279A JP 25027983 A JP25027983 A JP 25027983A JP S60138833 A JPS60138833 A JP S60138833A
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- JP
- Japan
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- ion
- magnetic field
- lens
- diverging
- electric field
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/06—Electron- or ion-optical arrangements
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、発散電場と一様磁場を備えた虚像型質量分析
装置に関し、特に高質量域まで測定することのできる質
量分析装置に関する。
装置に関し、特に高質量域まで測定することのできる質
量分析装置に関する。
広く普及している質量分析装置として、発散型トロイダ
ル電場と磁場の組合わせから成る虚像型二重収束質量分
析装置がある。第１図はこの質量分析装置のイオン光学
系を示し、（ａ）はイオン軌道平面上の、（ｂ）はそれ
に垂直なＹ平面上の、夫々イオンの軌跡を示す。主スリ
ット１から出射したイオンビーム■は、（ａ）に示すよ
うに発散型トロイダル電場２によって軌道平面上で幅が
広げられ、更に一様磁場３によってイオン検出器のコレ
クタスリット４へ収束される。（ｂ）においてｉａは主
スリット１からイオン軌道に平行に出射したイオンビー
ムの軌跡を示し、ｌｂは主スリットの中心点から軌道に
対しである傾きで出射したイオンビームの軌跡を示す。
ル電場と磁場の組合わせから成る虚像型二重収束質量分
析装置がある。第１図はこの質量分析装置のイオン光学
系を示し、（ａ）はイオン軌道平面上の、（ｂ）はそれ
に垂直なＹ平面上の、夫々イオンの軌跡を示す。主スリ
ット１から出射したイオンビーム■は、（ａ）に示すよ
うに発散型トロイダル電場２によって軌道平面上で幅が
広げられ、更に一様磁場３によってイオン検出器のコレ
クタスリット４へ収束される。（ｂ）においてｉａは主
スリット１からイオン軌道に平行に出射したイオンビー
ムの軌跡を示し、ｌｂは主スリットの中心点から軌道に
対しである傾きで出射したイオンビームの軌跡を示す。
このイオン光学系は、
ａ）イオン軌道平面方向で主スリットの縮小像（虚像）
が得られるので、高分解能である。
が得られるので、高分解能である。
ｂ）２次収差が小さく高分解能が得られる。
Ｃ）虚像型なので電場と磁場の間隔を短くしてイオンパ
スを短くでき、高感度が得られる。
スを短くでき、高感度が得られる。
ｄ）トロイダル電場のＹ方向の収束作用により、磁場位
置とコレクタスリット位置でＹ方向にイオンビームを絞
ることができるため、トランスミッション（通過効率）
を高めることができ、高感度が得られる。
置とコレクタスリット位置でＹ方向にイオンビームを絞
ることができるため、トランスミッション（通過効率）
を高めることができ、高感度が得られる。
等の優れた特徴を持っている。
ところで、近時イオン源におけるイオン化技術の進歩に
より、質量分析の対象となる物質の質量範囲は従来の１
０００程度から著しく拡大し、５０００あるいは１００
００程度のものまで高感度で質量分析できることが望ま
れている。一般に、磁場型の質量分析装置で高質量まで
測定しようとすると、イオン加速電圧を下げるか、磁場
強度を高めるか、磁場の回転半径Ｒｍを大きくする必要
がある。しかしながら、イオン加速電圧を下げると感度
低下が著しく、又磁場強度を現在以上に高めることも困
難であるので、通常は磁場回転半径を大きくすることが
行われる。その際技術的に簡単なのは、従来のイオン光
学系を、磁場回転半径と共に電場回転半径Ｒｅ等光学系
の他の部分のサイズも同じ比率で大きくすることである
が、それでは回転半径の２乗以上の割合で装置の重量や
コストが上昇してしまい、特殊な用途を除いては実用的
ではない。そのため、他の部分のサイズはそのままで、
磁場回転半径のみを大きくし、しかもＲｍＸΦｌ１ｌ（
ただしΦｍは磁場回転角）で与えられる磁場のサイズが
大きくならないよう、Ｒｍが大きくなった分Φｍを小さ
くし、高質量まで分析できるようにすることが試みられ
ている。
より、質量分析の対象となる物質の質量範囲は従来の１
０００程度から著しく拡大し、５０００あるいは１００
００程度のものまで高感度で質量分析できることが望ま
れている。一般に、磁場型の質量分析装置で高質量まで
測定しようとすると、イオン加速電圧を下げるか、磁場
強度を高めるか、磁場の回転半径Ｒｍを大きくする必要
がある。しかしながら、イオン加速電圧を下げると感度
低下が著しく、又磁場強度を現在以上に高めることも困
難であるので、通常は磁場回転半径を大きくすることが
行われる。その際技術的に簡単なのは、従来のイオン光
学系を、磁場回転半径と共に電場回転半径Ｒｅ等光学系
の他の部分のサイズも同じ比率で大きくすることである
が、それでは回転半径の２乗以上の割合で装置の重量や
コストが上昇してしまい、特殊な用途を除いては実用的
ではない。そのため、他の部分のサイズはそのままで、
磁場回転半径のみを大きくし、しかもＲｍＸΦｌ１ｌ（
ただしΦｍは磁場回転角）で与えられる磁場のサイズが
大きくならないよう、Ｒｍが大きくなった分Φｍを小さ
くし、高質量まで分析できるようにすることが試みられ
ている。
ところが、虚像型二重収束質量分析装置にこの考え方を
適用し、Ｒ１１１を大きくし、Φｍを小ざくすると、Φ
ｍの減少に伴って一様磁場の収束作用が弱まり、第１図
（Ｃ）に示すように、電場２と磁場３′の間の距離を（
当然ながら磁場とコレクタスリットの間の距離も）長く
しなければならないため、イオンビームＩａはコレクタ
スリット位置で広がってしまい、イオンビームＩｂは磁
場内でもコレクタ位置でも大幅に広がってしまう結果と
なる。そのためトランスミッションが悪化し、感度の面
で不利になるし、イオンビームが広がることに起因して
２次収差が大きくなり、分解能も感度も低下してしまう
という問題がある。
適用し、Ｒ１１１を大きくし、Φｍを小ざくすると、Φ
ｍの減少に伴って一様磁場の収束作用が弱まり、第１図
（Ｃ）に示すように、電場２と磁場３′の間の距離を（
当然ながら磁場とコレクタスリットの間の距離も）長く
しなければならないため、イオンビームＩａはコレクタ
スリット位置で広がってしまい、イオンビームＩｂは磁
場内でもコレクタ位置でも大幅に広がってしまう結果と
なる。そのためトランスミッションが悪化し、感度の面
で不利になるし、イオンビームが広がることに起因して
２次収差が大きくなり、分解能も感度も低下してしまう
という問題がある。
本発明は上）ホした諸点に鑑みてなされたものであり、
虚像型二重収束質量分析装置において通常１程度に選ば
れるＲｅ ／Ｒ１１１の値を、Ｒｍのみを大きくするこ
とによって１よりもはるかに小さくした場合であっても
、上述した不都合を防止することのできる装置を提供す
ることを目的としている。
虚像型二重収束質量分析装置において通常１程度に選ば
れるＲｅ ／Ｒ１１１の値を、Ｒｍのみを大きくするこ
とによって１よりもはるかに小さくした場合であっても
、上述した不都合を防止することのできる装置を提供す
ることを目的としている。
本発明は、イオン源と、該イオン源で生成されたイオン
が入射する発散電場と、該発散電場を通過したイオンが
入射する一様磁場と、該一様磁場を通過したイオンを検
出するイオン検出器とを備えた質量分析装置において、
発散電場と磁場の間のイオン通路上に２つの４極子レン
ズを距離を置いて配置し、該２つの４極子レンズのうち
電場に近い方のレンズがイオン軌道平面に垂直な方向に
発散作用を持ち、磁場に近い方のレンズがイオン軌道平
面に垂直な方向に収束作用を持つようにしたことを特徴
としている。以下、図面を用いて本券 １日 メジ ｎ
沫 １し ス 第２図は本発明を実施した拳像型二重収束°質量分析装
置の一例を示す図であり、第１図（ａ）と同一の構成要
素には同一番号が付されている。第２図の装置が第１図
の装置と異なるのは、磁場回転半径Ｒｍが１．３倍に大
きくなり、反対に磁場回転角Φｍが１０／１３になって
いることと、電場２と磁場３′との間に２つの４極子レ
ンズ５゜６が距離をおいて配置されていることで、トロ
イダル電場の回転半径Ｒｅは第１図の装置と変わらない
。上記２つのレンズ５，６の内、電場に近いレンズ５は
、イオン軌道平面内で収束作用、イオン軌道平面に垂直
なＹ方向に発散作用を持ち、レンズ６はその逆でイオン
軌道平面内で発散作用、イオン軌道平面に垂直なＹ方向
に収束作用を持つように設定されている。
が入射する発散電場と、該発散電場を通過したイオンが
入射する一様磁場と、該一様磁場を通過したイオンを検
出するイオン検出器とを備えた質量分析装置において、
発散電場と磁場の間のイオン通路上に２つの４極子レン
ズを距離を置いて配置し、該２つの４極子レンズのうち
電場に近い方のレンズがイオン軌道平面に垂直な方向に
発散作用を持ち、磁場に近い方のレンズがイオン軌道平
面に垂直な方向に収束作用を持つようにしたことを特徴
としている。以下、図面を用いて本券 １日 メジ ｎ
沫 １し ス 第２図は本発明を実施した拳像型二重収束°質量分析装
置の一例を示す図であり、第１図（ａ）と同一の構成要
素には同一番号が付されている。第２図の装置が第１図
の装置と異なるのは、磁場回転半径Ｒｍが１．３倍に大
きくなり、反対に磁場回転角Φｍが１０／１３になって
いることと、電場２と磁場３′との間に２つの４極子レ
ンズ５゜６が距離をおいて配置されていることで、トロ
イダル電場の回転半径Ｒｅは第１図の装置と変わらない
。上記２つのレンズ５，６の内、電場に近いレンズ５は
、イオン軌道平面内で収束作用、イオン軌道平面に垂直
なＹ方向に発散作用を持ち、レンズ６はその逆でイオン
軌道平面内で発散作用、イオン軌道平面に垂直なＹ方向
に収束作用を持つように設定されている。
第３図は、第２図の装置の動作を説明するための図で、
第１図（ｂ）、（ｃ）と同様にイオン軌道平面に垂直な
Ｙ平面上でのイオンの軌跡を示している。主スリット１
からイオン軌道平面に平行に出射したイオンＩａは、４
極子レンズ５による発散作用により一旦広げられた後、
レンズ６による収束作用を受けて再び収束されるため、
結局コレクタスリット位置では、イオンビームＩｂは第
１図（ａ）と同様に十分絞られたものとなる。
第１図（ｂ）、（ｃ）と同様にイオン軌道平面に垂直な
Ｙ平面上でのイオンの軌跡を示している。主スリット１
からイオン軌道平面に平行に出射したイオンＩａは、４
極子レンズ５による発散作用により一旦広げられた後、
レンズ６による収束作用を受けて再び収束されるため、
結局コレクタスリット位置では、イオンビームＩｂは第
１図（ａ）と同様に十分絞られたものとなる。
又、主スリット１の中心から発散するように出射したイ
オンビームＩｂは、レンズ５の位置では中心軌道付近を
通っているので、該レンズ５０発散作用を余り強く受け
ずに該レンズ５を通過し、ビームが広がったレンズ６の
位置において該レンズ６による収束作用を強く受け、平
行ビームに近くなるため、磁場内でもビームが広がらな
いままコレクタスリット位置へ到達する。
オンビームＩｂは、レンズ５の位置では中心軌道付近を
通っているので、該レンズ５０発散作用を余り強く受け
ずに該レンズ５を通過し、ビームが広がったレンズ６の
位置において該レンズ６による収束作用を強く受け、平
行ビームに近くなるため、磁場内でもビームが広がらな
いままコレクタスリット位置へ到達する。
上記はＹ方向に関する収束性の向上についての説明であ
るが、イオン軌道平面上では第２図に示すように、電場
２によって発散角αが与えられたイオンど−ムＩは、レ
ンズ５による収束作用によって−Ｈ平行ビームに近くな
り、次のレンズ６による発散作用によって前記αに極く
近い発散角α−が与えられて磁場３′へ入射するため、
イオン軌道平面方向に関するイオン光学系全体の収差等
の特性は第１図の装置と同等に保たれることになる。
るが、イオン軌道平面上では第２図に示すように、電場
２によって発散角αが与えられたイオンど−ムＩは、レ
ンズ５による収束作用によって−Ｈ平行ビームに近くな
り、次のレンズ６による発散作用によって前記αに極く
近い発散角α−が与えられて磁場３′へ入射するため、
イオン軌道平面方向に関するイオン光学系全体の収差等
の特性は第１図の装置と同等に保たれることになる。
このように、本発明では、電場と磁場の間に２つの４極
子レンズを配置したため、高質量域までカバーするよう
に磁場回転半径を大ぎくした装置においてもＹ方向の収
束性を向上させ、磁場内及びコレクタスリット位置にお
けるビームの広がりを防ぐことができる。そのため、ト
ランスミッションが向上すると共に収差の悪化を防ぐこ
とが可能となる。
子レンズを配置したため、高質量域までカバーするよう
に磁場回転半径を大ぎくした装置においてもＹ方向の収
束性を向上させ、磁場内及びコレクタスリット位置にお
けるビームの広がりを防ぐことができる。そのため、ト
ランスミッションが向上すると共に収差の悪化を防ぐこ
とが可能となる。
下表は、第１図に示すようなＲｅ ／Ｒｍ ＝１゜０の
装置（ａ）と、その装置の磁場回転半径Ｒｍのみを１．
３３倍した装置（Ｒｅ ／Ｒｎ＋ ＝０．７５）に４極
子レンズをつけない場合（ｂ）と、本発明の如く２つの
４極子レンズを設けた場合（Ｃ）について、適宜なディ
メンジョンを与えて計算した２次収差係数ＡＡ、ＡＤ、
ＤＤ、ＹＹ、ＹＢ。
装置（ａ）と、その装置の磁場回転半径Ｒｍのみを１．
３３倍した装置（Ｒｅ ／Ｒｎ＋ ＝０．７５）に４極
子レンズをつけない場合（ｂ）と、本発明の如く２つの
４極子レンズを設けた場合（Ｃ）について、適宜なディ
メンジョンを与えて計算した２次収差係数ＡＡ、ＡＤ、
ＤＤ、ＹＹ、ＹＢ。
ＢＢの値を示す。
この表から、本発明によれば磁場回転半径を大ぎくして
高質４域まで測定できるようにしても収差が悪化せず、
分解能の面でも感度の面でも優れた虚像型二重収束質量
分析装置が実現できることが分る。
高質４域まで測定できるようにしても収差が悪化せず、
分解能の面でも感度の面でも優れた虚像型二重収束質量
分析装置が実現できることが分る。
第１図は従来の虚像型二重収束質量分析装置のイオン光
学系を示す図、第２図は本発明を実施した質量分析装置
の一例を示す図、第３図は第２図の装置の動作を説明す
るためのイオン光学図である。 １：主スリット、２：発散性トロイダル電場、３′ ニ
一様磁場、４：コレクタスリット、５．６＋４楊子レン
ズ。 特許出願人 日本電子株式会社 代表者 伊藤 −夫
学系を示す図、第２図は本発明を実施した質量分析装置
の一例を示す図、第３図は第２図の装置の動作を説明す
るためのイオン光学図である。 １：主スリット、２：発散性トロイダル電場、３′ ニ
一様磁場、４：コレクタスリット、５．６＋４楊子レン
ズ。 特許出願人 日本電子株式会社 代表者 伊藤 −夫
Claims (1)
- イオン源と、該イオン源で生成されたイオンが入射する
発散電場と、該発散電場を通過したイオンが入射する一
様磁場と、該一様磁場を通過したイオンを検出するイオ
ン検出器とを備えた質量分析装置において、発散電場と
磁場の間のイオン通路上に２つの４極子レンズを距離を
置いて配置し、該２つの４極子レンズのうち電場に近い
方のレンズがイオン軌道平面に垂直な方向に発散作用を
持ち、磁場に近い方のレンズがイオン軌道平面に垂直な
方向に集束作用を持つようにしたことを特徴とする質量
分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58250279A JPS60138833A (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | 質量分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58250279A JPS60138833A (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | 質量分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60138833A true JPS60138833A (ja) | 1985-07-23 |
Family
ID=17205530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58250279A Pending JPS60138833A (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | 質量分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60138833A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62229749A (ja) * | 1986-03-18 | 1987-10-08 | フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ | エネルギ−選択可視化装置 |
| FR2666171A1 (fr) * | 1990-08-24 | 1992-02-28 | Cameca | Spectrometre de masse stigmatique a haute transmission. |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5083090A (ja) * | 1973-11-22 | 1975-07-04 | ||
| JPS568981A (en) * | 1979-07-03 | 1981-01-29 | Hitachi Ltd | Selection system for balancing connected network |
-
1983
- 1983-12-26 JP JP58250279A patent/JPS60138833A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5083090A (ja) * | 1973-11-22 | 1975-07-04 | ||
| JPS568981A (en) * | 1979-07-03 | 1981-01-29 | Hitachi Ltd | Selection system for balancing connected network |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62229749A (ja) * | 1986-03-18 | 1987-10-08 | フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ | エネルギ−選択可視化装置 |
| FR2666171A1 (fr) * | 1990-08-24 | 1992-02-28 | Cameca | Spectrometre de masse stigmatique a haute transmission. |
| EP0473488A2 (fr) * | 1990-08-24 | 1992-03-04 | Cameca | Spectromètre de masse stigmatique à haute transmission |
| EP0473488A3 (en) * | 1990-08-24 | 1992-07-08 | Cameca | High transmission stigmatic mass spectrometer |
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