JPS6016063B2 - プラズマのサンプリング装置および方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、誘導体に発生させられたプラズマをオリフ
ィスを介して真空室内でサンプリングする方法および装
置、なちびに、このようなサンプリングを用いて質量分
析を行なう方法および装置に関する。

この発明はト以下質量分析について説明する。痕跡物質
を検出し、分析するには、分析すべき物質のイオンを質
量分析計を含む真空室内に導入する必要がある。

これは、いまいま元素分析を行なうこと「すなわち痕跡
物質中の個々の元素の相対量を検出し、測定することを
必要とする。理論的には「痕跡物質は、主として個々に
荷電された元素のイオンを発生させる高温プラズマ中に
痕跡物質を導入することによってその個々の元素にわけ
られる。イオン源としての高温プラズマの使用はト殆ん
ど個々に荷電されたイオンを発生すること、検出すべき
元素と他の元素の干渉が少ないこと、アィソトピック情
報が得られることおよびイオン源のイオン化効率が非常
に高いので分析のため多くのイオンが発生させられるこ
となどの利点があることが知られている。しかしながら
従来、プラズマは通常大気圧で動作させられ〜質量分析
計は、真空室内に配置されているので、プラズマのサン
プルは、プラズマから抽出され、小さなオリフィスを介
して真空室内へ導びかれね‘まならないという問題があ
った。

プラズマは、非常な高温（例えば４０００Ｋ〜１０００
０Ｋ）であり「比較的良好な導電体である。高温プラズ
マの一部が小さオリフィスに入れると、アーク状のブレ
ークダウンがプラズマとオリフィスの端部間に発生し〜
オリフィスを損傷させ紫外線ノイズが発生して質量分析
計に入り、イオンの検出を妨げることがわかっている。
この効果は「第３者によって「ピンチ」効果と呼ばれ、
プラズマイオン源の使用の大きな障害となる。境界層サ
ンプリングによってこのピンチ効果を解決することが試
みられた。

この場合、サンプリングすべきプラズマのためのオリフ
ィスは、比較的低温に維持された平らな面を有する板に
配置される。プラズマが、この低温の板に接触すると、
板のすぐ近くに低温の境界層が形成される。イオンは、
プラズマから直接にはでなく、むしろこの境界層から抽
出される。境界層は低温なので（従つて比較的良好な電
気的絶縁体である）、アーク効果は、少なくなるかなく
なる。しかしながら、プラズマ中のイオンは、低温の境
界層中で再結合するか反応しようとし、また酸化物を形
成しようとするなどの欠点がある。再結合および反応は
、分析に必要なイオンの数を減少させ、酸化物の形成は
、分析を非常に複雑にする。従って、低温の境界層を用
いたサンプリングは、極めて市場性に乏しい。米国のフ
ロリダ州オルランドでの「プラズマ・スベクトロケミス
トリ１９８２ウインター，コンフアレンス」において１
斑２王１月にアラン・ジー・グレィは、従釆のものの欠
点を取除いたとして、ステーシ式の真空室と比較的大き
なオリフィス（低温境界層を生じない）の使用を発表し
た。

しかしながら、発表された結果は、限定された特定の条
件にのみ適用可能なもののようである。本出願人は、同
様のサンプリングシステムとステージ式の真空室を用い
て実験をしたが、上述の結果は再現されなかった。この
発明は、オーＪフィスにおけるアークの発生と紫外線ノ
イズの発生を非常に小さくおさえ、オリフィス付近での
イオンの再結合と反応をもおさえるようにしたオリフィ
スを介して真空室内でプラズマをサンプリングする方法
および装置を提供しようとするものである。

真空室内でプラズマをサンプリングする装置は、この発
明によれば、第１の端子と第２の端子間に少なくとも一
巻きを有し、この巻線間にはプラズマ発生に必要なコイ
ル間隙を備えた電気的な誘導コイルを含むプラズマ発生
用の手段と、壁部にオリフィス板を有する真空室からな
り、このオリフィス板は、前記間隙付近にオリフィスを
有して、このオリフィスを介して真空室に入るプラズマ
の一部をサンプリングするようにし、さらに前記端子間
に接続されてプラズマ中の電圧のピークピーク振動を４
・さくする回路からなるように構成される。この明細書
および特許請求の範囲の欄で用いられる用語「真空室」
は、室内の圧力が大気圧より小さい室を指すものとする
。

真空室内でプラズマをサンプリングするこの発明による
方法は、コイルに高周波電流を流してコイルにプラズマ
を発生させ、コイルの端部間でのコイルに生じる電圧の
変動を制限することによってプラズマ中のピークピーク
電圧変動を小さくし、プラズマの一部をオリフィスを介
して真空室内へ導くことにより構成される。

以下、添付の図面に示す実施例に基いてこの発明を詳細
に説明する。

第１図において、プラズマ管１０の周囲には電気的な誘
導コイル１２が巻かれている。

プラズマ形成のためのキヤリャガス（例えばアルゴン）
が、供孫舎源１３から導管１４を介してプラズマ管１０
‘こ導かれる。キャリャガスの別の流れが、内側管１５
を介してプラズマ管１川こ導かれ、コイル１２のすぐ上
流のフレアー付の端部１６に存在する。分析すべき痕跡
物質を含むサンプルガスが、供給源１７からアルゴンガ
ス中に供給され、管１５内でかつこれと同軸の薄い管１
８を介してプラズマ管１０に導かれる。かくしてサンプ
ルガスは、形成すべきプラズマの中心に放出されること
になる。コイル１２は通常、少数の巻線数（テストした
実施例では４巻き）しか有さず、インピーダンスマッチ
ング回路２２経由のＲＴ電源から電源供給を受ける。

コイル１２に対する電力は、必要なプラズマの性質に応
じて変化し、２００〜１００００ワットの間である。供
給されるェネルギは、高周波で、特に２７メガヘルツで
ある。コイル１２にかかる電圧は、動作条件に応じて数
千ボルトと考えられる。第１図に示す如く、この構成に
より生じるプラズマ２４は、大気圧下にある。プラズマ
管１０は、真空室２８の一つの壁を構成する第一のオリ
フィス板２６に隣接して配置されている。

オリフィス板２６は、図示せぬが、水により冷却されて
いる。プラズマ２４からのガスは、第一の真空室部分３
２内に板２６のオリフィスを介してサンプルされ、この
部分３２は、ポンプ３６によりダクト３４を介して排気
されている。プラズマからの他のガスは、プラズマ管１
０と板２６との間の隙間３８から排出される。第一の真
空室部分３２は、第二のオリフィス４４を有する第二の
オリフィス板４２によって第二の真空室部分４０から分
離されている。第二の真空室部分４０は、真空ポンプ４
６によって排気されている。この第二の真空室部分４０
内には、質量分析計４８が配置されている。質量分析計
は、ロッド５０を有する四極質量分析計である。説明を
わかり易くするために、第１図のプラズマ管１０‘ま、
真空室に比して大きく拡大して示されている。使用に際
して、第一の真空室部分３２は、約１トルの圧力に維持
され、第この真空室部分４０‘ま１０‐５トルに維持さ
れる。

プラズマ２４の一部は、第一のオリフィス３０を介して
第一の真空室部分３２内でサンプルされる。プラズマ中
のイオンは、第一のオリフィス３０を介して流れるガス
によって第一のオリフィス３０から第一の真空室部分３
川こ吸引される。これらのイオンはまた、第二のオリフ
ィスに流れるガスによって第二のオリフイス４４に入る
。前述したように、第１図に示すシステムが使用される
と、プラズマ２４はオリフイス３０内であるいはこれに
対してアークを発しようとし、第一のオリフィス３０か
ら第二のオリフィス４４にアークを飛ばすことすらある
。

アークはこれらのオリフィスを損傷させ、質量分析計４
８に入るイオンの分析の妨げとなる紫外線ノイズを発生
させる。さらにオリフィス材料のイオン特性が質量スベ
クトラムにあらわれ、分析の障害となる。好ましくない
アーク発生は、この場合は、プラズマ２４から離れた真
空室２８の第一のオリフィス板２６に集中する。真空に
より生じたオリフィス３０を通過する大きなガス流は、
オリフイス板２６の外側に集中しようとし、かつアーク
をある程度電気的に絶縁しようとするガスの冷却層を除
去しようとするので、アーク発生が増加する。第一のオ
リフィス３０が充分小さければ、第一のオリフィスにお
いて第一のオリフィス板２６を覆うガスの冷却層５１は
、真空吸引にもかかわらず存在しようとするが、オリフ
ィス３０が非常に小さいので、プラズマ２４の少ないサ
ンプルが、第一の真空室部分３２に吸引され、従ってイ
オンの情報は小さくなる。また第一のオリフィス３０が
非常に小さいときには、これは容易に溶けたり詰ったり
する。第一のオリフィス３０をより大きくすると、オリ
フィス板２６を覆うガスの冷却層５１は、薄くなるか消
失するかし、前述した如きア−クが発生する。このアー
ク発生は、プラズマそれ自身中での大きなピークピーク
電圧変動が生じることによって起きるものであることが
わかった。

高周波電界によって発生するプラズマ中の電圧を測定す
ることは困難であるが（測定に使用するプローブがプラ
ズマによって溶けるためおよび発生する電界による好ま
しくないＲＦピックアップのため）、図示の構成におい
てのプラズマのピークピ−ク電圧変動は、非常に大きい
（例えば、１０００ボルト以上のオーダー）ことがわか
つた。この測定により、次の問題は、如何にしてこの電
圧変動が生じるのかということになる。プラズマ内での
大きな電圧変動の原因を探るテストが行なわれたが、こ
れを第２図を参照して説明する。

第２図は、プラズマにＲＦ電源を供給するチューニング
およびインピーダンスマッチング装置２２のための回路
を示す。このインピーダンスマッチング装置２２は、端
子５２で直列接続された二つの可変キャパシタＣＩ，Ｃ
２と端子５２，５４でキャパシタＣＩに並列に接続され
た電源２０を有する。キャパシタＣ２の自由端子５６は
、コイル１２の上流端の端子５８に接続され、コイル１
２の他端６０は、端子５４に接続されている。コイル１
２を通過するガス流の方向は矢印６２で示されている。
第２図に示す構成は、プラズマ２４中で非常に大きな電
圧変動を示した。第１のテストは、端子６０から５４に
至る長いリード線がィンダクタンスを有し、これは端子
６０‘こおいて電圧変動を生じかつプラズマ中での電圧
変動に寄与するという理由で、コイルのすぐ下流におい
て端子６０を接地することであった。この付加的な接地
は、最初に測定された値の半分を下回る電圧変動を生ん
だが、プラズマ中には大きな電圧変動が残り、未だアー
クが生じた。次にインピーダンスマッチング回路は、第
３図に示す如く変形され、端子５４の接地は取除かれた
。

その代り、コイル１２は、６４でタップされ、タップ６
４が接地された。タップ６４は、コイルに沿って前後動
され、プラズマ２４の電圧変動は、コイル１２に沿った
タップ６４の種々の位置で測定された。測定値を第６図
の曲線６６で示す。プラズマのピークピーク電圧変動値
の絶対値が縦軸に、タップ６４の位置が機軸に示されて
いる。横軸において、数字「０」は、コイル１２の下流
あるいは端部位層にタップ６０があることを示し、数字
「４」は、コイル１２の上流の端子５８の位置を示す。
数字「１ト「２」および「３」は、コイル１２の各々の
差線数を示す。コイル１２の中心は、第４図の横軸「２
」の位置にある。第４図の曲線において、点６８におい
て、タップ６４は、端子５４と６０の間の端子６０の下
流にある。第４図において、プラズマのピークピーク電
圧変動の絶対値は、タップ６４がコイルの下流機「０」
からコイルの中心「２」方向へ移動すると減少して、第
２巻線目で最小値となる。電圧変動はその後、タップ６
４がコイルの上流端「４」方向へ移動するに従って増加
する。叢位点７川こおける電圧は、約１３ボルトである
が、ＲＦピックアップ問題のために５ボルトの絶対値を
下回る範囲内の精度で電圧を測定することは困難である
。さらに、小さな電圧（１０ボルトのオーダーの）が、
プラズマを流れる加熱電流によってプラズマ内に流れ、
この電圧は、タップ６４を移動することでは明らかに除
去されない。図示の電圧測定は、この電圧の樋性が測定
できないので、プラズマ内の電圧変動の絶対値測定であ
ることが理解されよう。しかしながら、測定される電圧
変動は、タップ６４がコイル１２の中心を通過する際位
相を反転するものであろうことが理論的に期待される。
タップ６４が、コイル中心付近（例えば４巻きのコイル
のコイル中心から約１／嶺葺き以内）に位置するときは
、オリフィス３０，４４でのアーク発生が取除かれ、さ
らにエネルギーおよびオリフィスを通過するイオンのエ
ネルギーの拡がりは、非常に小さくなった。

特に第５図に示す如く、縦軸には、オリフィス３０，４
０を通過して質量分析計４８に入るイオンの数が示され
、機軸には、このイオンのエネルギーが電子ボルトで示
されている。実線と黒点で示される曲線７２は、タップ
６４がコイルの端子「０」から１／４巻きの位置にある
ときの測定値を示し、破線と白点とで示す曲線７４は、
タップ６４がコイルの端部「０」から・葦巻き（コイル
Ｑの近く）の位置にあるときの測定値を示している。曲
線７２に対しては、大きなアークがオリフィスを通して
生じ、図示の如く観察的に大きな拡がりが生じ、従って
滑らかな線によって各点が結ばれた。１０％の高さのイ
オンのエネルギーの拡がりは、約４４エレクトロンボル
トであり、５０％の高さは約１７ェレクトロボルトであ
つた。

またイオンの多数の最大エネルギーは、３０ェレクトロ
ポルトを越えた。高いエネルギーとエネルギーの拡がり
（イオンの）は、サンプリングすべき痕跡物質を分析す
る四極質量分析計の能力を非常に低くした。反対に、曲
線７４からは、オリフィスを通過するイオンのエネルギ
ーの拡がりは、小さく、１０％の高さで約１１エレクト
ロンボルトであり、５０％の高さでは約５エレクトロン
ボルトであった。この改良の効果は大であり、以下に述
べる如く検出と分析について改良が行なわれた。第６図
は、第５図と同様の図であるが、曲線７６は、タップ６
４がコイルの端子「０」から３／４巻きの位置にあると
きの測定値、曲線７８は、タップ６４がコイルの端子「
０」から前と同様に１党き微風こあるときの洩り定値を
それ靴示している。

結果は、前述のものと同様であるが、タップがコイル中
心の付近にあるとき、イオンのエネルギー拡散とイオン
の平均エネルギーは、大劉に減少している。減少したイ
オンエネルギーとイオンエネルギーの拡がりの効果を第
７図と第８図を用いて説明する。

この図は、ストロンチウム元素の１００万分の１従容体
の質量スペクトルを示す。検出されたイオンカウント数
は、縦軸に示され、原子質量単位（ａｍｕ）での質量が
、機軸に示される。第７図は、コイルの下端「０１から
３／時葺きの位置にタップ６４がある（第６図の曲線７
６で示される如き）ときの質量スペクトルを示す。第８
図は、コイルの下端「〇」から・葦巻きの位置にタップ
６４がある（第６図の曲線７８で示される）ときの質量
スペクトルを示す。両方の場合、縦軸のフルスケール値
は、毎秒３×１ぴカウントであった。第８図において三
つのストロンチウムのピーク８０ａ，８２ａおよび８４
ａ（それぞれ８６，８７および８８原子質量単位に相当
する）が、明瞭に識別され、第７図においては、同じピ
ーク８０ｂ，８２ｂおよび８４ｂが僅かに識別され、従
ってピーク８４ｂの最大レベルは、８４ａのそれより低
い。期待した通り、小さなイオンエネルギーおよびイオ
ンの拡がりは、大きな分解能を与え、分析のためのイオ
ン情報を増加させた。この発明の他の特徴は、オリフイ
スを保護するための低温の境界層からサンプリングをす
る必要がないので、オリフィスサンプリング板は、この
ような冷却境界層を減少させたり除去したりするように
配置できるという点にある。

これを第９図および第１０図を用いて説明する。第９図
は、円錐台形のオリフィス構造を８８を示す第一のオリ
フィス板２６ａを示し、この構造８８は、円錐側壁８９
、平らな上部壁９０およびこれに設けたオリフィス３０
ａを有する。使用に際して「上部壁９８‘ま、オリフィ
ス３０ａ上のガスの冷却境界層（第１図に５１で示す如
き）を形成しようとし、この境界層は、アーク発生を少
なくするようにプラズマからオリフィスを絶縁する。都
合の悪いことに、プラズマは「大気圧中にあるために、
イオンの酸素との再結合および反応が生じる（再結合の
速度は、圧力の３秦に比例して変化し、反応の速度は、
圧力の３乗のパワーに比例して変化する）。これは、分
析に使用できるイオン信号の損失ばかりでなく、質量分
析計に酸化物が入り、分析を複雑にする。第９図は、鋭
い端部を有するオリフィス構造９２を備えた他の第一の
オリフィス板２６ｂを示し、この構造９２は、鋭い端部
９６に達する円錐形の側壁９４を有している。

端部９６が、第一のオリフィス３０ｂを形成する。第９
図のオリフィス構造は、冷却境界層が容易に形成される
ようなオリフィスに隣接する平らな面を有しないので、
オリフィス３０ｂ上には冷却境界層が小さくなるかある
いはなくなる（例え板２６ｂが冷却されたとしても）。
このようにオリフイス３０ｂからサンプリングされるべ
きプラズマは、真空室部分３２に入るまで大きく冷却さ
れることはない。真空室部分３２内の圧力は、約１トル
にしか過ぎない（オリフィス板２６ｂの外では７６０ト
ルであったのに比して）ので、反結合速度は「約７６ぴ
に減少され、反応速度は約７６ぴとなる）。鋭い端部の
オリフィス構造９２の使用による改良（タップ６４がコ
イルの中心付近に位置しているためアークの発生しない
状態で使用できる）が、第１１図および第１２図に示さ
れ、セリウムの１００万分の１０の溶体について得られ
た質量スペクトルが示されている。

第１１図は、第９図の円錐台形のオリフィス構造８８を
用いて得られた質量スペクトル９８を示し、第１２図は
、第１０図の鋭い端子のオリフイス構造９２を用いて得
られた質量スペクトル１００を示す。縦軸のフルスケー
ルは、毎秒１びカウントであった。第１１図において１
４０原子質量単位のピーク（これはセリウムの質量であ
る）は、非常に小さく、これに対して大きなピークが質
量１５６（酸化セリウム）に存在しかつより小さなピー
ク（ただしセリウムのピークより大きい）が質量１５８
に位置する（セリウムのアイソトープの酸化物）。これ
に対して、第１２図は、質量１４０（セリウム）の大き
なピークと質量１４２（セリウムのアイソトープ）のか
なりのピークを示している。

ここでは「質量１５６（酸化セリウム）の小さなピーク
のみが現われ、質量ｉ既には殆んどピークが現われてい
ない。元素イオンのイオン信号の非常な増加と発生する
酸化物の量のこれに対応した減少は、多くの元素が共に
混合されているときに得られる複雑なスペクトルの判別
を著しく改善している（第１２図に対して、より高い質
量の酸化物に対して質量の識別が行なわれないように分
解能が慎重に４・さくされた）。さらにこの発明の特徴
は、高いイオン化電位を有する元素に対しての応答を改
善することにある。

以前には、第一のオリフィス３０とプラズマ２４の間に
水冷オリフィス板を置くことが共通して実施されていた
。従って、スケールの小さな急速に冷却されたプラズマ
が、第一のオリフィス３０を介してサンプリングされた
。空気が急速にこのプラズマと混合され、酸化窒素（Ｎ
Ｏ）を生成するように反応した。ＮＯのイオン化電位は
、９．２５エレクトロンボルトである。プラズマ中のよ
り高いイオン化電位の金属イオンは、ＮＯとのチェンジ
トランスファー反応を起してＮＯ＋と中性金属原子を生
成する。中性となった金属原子は、質量分析計では検出
できない。この発明が実施されるときは、サンプリング
は、ホットプラズマにより近い状態で行なわれ（アーク
が殆んど生じないので）、空気は殆んどプラズマサンプ
ルと混合する機会を失う。

従って「窒素の酸化物は、形成されることが少ない。高
いイオン化電位のイオンは、電荷を失うことがなく、従
って質量分析計で検出可能である。第１３図はこれを示
すものであって、縦軸は対数スケールでイオンの相対数
を示し、元素のイオン化電位は、機軸にエレクトロンボ
ルトで示されている。この発明の構成を使用していない
従来の方法により得られた曲線は、８１０で示され、こ
の発明の方法によって得られた曲線は、１２０で示され
ている。亜鉛の如き高イオン化電位の元素に対しては、
イオン信号は５の音となる。水銀については、その違い
はもっと大きい。タップ６４は接地して示したが、用い
られる回路構成に応じて他の固定電位に固定することも
できる。

あるいは、可変電位をタップ６４に加えて、ピークピー
ク電圧変動が充分小さくなるよう操作してもよい。また
他の変形例として、タップ６４を完全に除去し、第１４
図に示す回路を用いてもよい。

第１４図の回路において、電源２川ま、二つのキヤパシ
タＣＩ′，Ｃ２′に対して端子５４，５６に介して接続
され、キャパシタＣＩ′，Ｃ２′間の端子が接地される
。端子５６，５８は、前述の如く５４，６０と同様に接
続される。回路が注意深くバランスされているときは、
ＣＩ′とそのリード線のキャパシタンスは、Ｃ２′とそ
のリード線のキャパシタンスに等しい。回路は、対称で
あり、コイル１２に接地されたセンタタップを有するこ
とと電気的に等価である。コイル１２の中心のＲＦ電圧
は、零近辺に維持されている。第１４図の回路に必要で
あれば、インピーダンスマッチングが、ＲＦ電源２０と
電源２０を示す位置との間にトランス等を配置すること
によって行なわれる。

四巻きのコイルが図示されたが、これ以上あるいはこれ
以下の巻数が必要に応じて適宜使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の質量分析装置であってこの発明の利用
できる装置の構成図、第２図は、第１図の装置に用いる
ィンピ−ダンスマッチング回路および誘導コイルの回路
図、第３図は、第２図に類似した図であってこの発明の
ために修正されたインピーダンスマッチング回路と誘導
コイルの回路図、第４図は、コイルに沿って移動するタ
ップの位置に対してプロットされたプラズマＲＦ電圧の
絶対値を示す図、第５図は、第３図の接地タップの二つ
の位置に対してプラズマから質量分析計に入るイオンの
エネルギーとイオンのエネルギーの拡がりを示す図、第
６図は、第３図の接地タップの一つの位置に対するプラ
ズマから質量分析計に入るイオンのエネルギーとエネル
ギーの拡がりを示す図、第Ｔ図は、第一の位置における
第３図の接地タップについてとったストロンチウムの質
量スペクトル図、第８図は、第二の位置における第３図
の接地タップについてとったストロンチウムの質量スペ
クトル図、第９図は、平らなオリフィス面構造を有する
オリフィス板の断面図、第１０図は、鋭い端子を有する
オリフィス構造のオリフィス板の断面図、第１１図は、
第９図に示すオリフイス構造を用いたセリウムに対する
質量スペクトル図、第１２図は、第１０図のオリフィス
構造を用いたセリウムに対する質量スペクトル図、第１
３図は「イオンの相対数とイオン化電位の関係を示すグ
ラフおよび第１４図は、この発明の回路の他の実施例の
図である。 １０……プラズマ管、１２……コイル、２０……電源、
２２……インピーダンスマッチング回路、２６，２６ａ
，２６ｂ……オリフィス板、３２・・…・第一の真空室
部分、２８・・・…真空室、３０，３０ａ，３０ｂ・・
・・・・第一のオリフィス、４０・・・・・・第二の真
空室部分、４２・・・・・・第二のオリフィス板、４４
……第二のオリフイス、４８・・・・・・質量分析計、
Ｃ１，Ｃ２，ＣＩ′，Ｃ２′…・・・キャパシタ、６４
……タップ。 第２図 第３図 第９図 第１０図 第１図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第１１図 第１２図 第１３図 第１３図 第１４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真空室内でプラズマをサンプリングする装置におい
   て、プラズマを発生し、第一と第二の端子の間に少なく
   共一巻きの巻線を有してプラズマを発生するために巻線
   に隙間を有する電気的な誘導コイルを備える手段と、壁
   の一つにオリフイス板を有する真空室とを備え、前記オ
   リフイス板は、前記隙間に隣接してオリフイスを備えて
   該オリフイスから前記真空室内にプラズマの一部を導い
   てサンプリングを行なうようになし、さらに前記端子間
   に前記コイルに接続されてプラズマのピークピーク電圧
   変動を減少させる回路を備える装置。 ２ 前記コイルが、複数の巻き数を有する特許請求の範
   囲第１項記載の装置。 ３ 前記回路が、前記端子間のコイルの一点で電位をほ
   ぼ一定値に保つ手段を備える特許請求の範囲第２項記載
   の装置。 ４ 前記値が接地により得られる特許請求の範囲第３項
   記載の装置。 ５ 前記点が、前記コイルの中心あるいはその付近に位
   置している特許請求の範囲第３項記載の装置。 ６ 前記回路が、前記端子間で前記コイルに接続されて
   いるタツプを含み、このタツプが前記コイルの中心ある
   いはその付近に位置している特許請求の範囲第２項記載
   の装置。 ７ 前記タツプが、ほぼ固定の電位と固定されている特
   許請求の範囲第６項記載の装置。 ８ 前記電位が接地されている特許請求の範囲第７項記
   載の装置。 ９ 質量分析手段が、プラズマから前記真空室内へサン
   プリングされるイオンを分析するために前記真空室内に
   配置されている特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれ
   か１項に記載の装置。 １０ 質量分析手段がプラズマから前記真空室内へサン
   プリングされるイオンを分析するために前記真空室内に
   配置されている特許請求の範囲第６項〜第８項のいずれ
   か１項に記載の装置。 １１ 前記オリフイス板が、前記隙間へ向かつて該板か
   ら外方へ突出する円錐形の壁を有し、該壁が前記オリフ
   イスを形成する鋭い端部を備えている特許請求の範囲第
   １項〜第３項のいずれか１項に記載の装置。 １２ 前記オリフイス板が、前記隙間へ向かつて該板か
   ら外方へ突出する円錐形の壁を有し、該壁が前記オリフ
   イスを形成する鋭い端部を備えている特許請求の範囲第
   ６項〜第８項のいずれか１項に記載の装置。 １３ 前記オリフイス板が前記隙間へ向かつて該板から
   外方へ突出する円錐形の壁を有し、該壁が前記オリフイ
   スを形成する鋭い端部を備え、さらに前記プラズマから
   前記真空室へサンプリングのために入るイオンを分析す
   るために前記真空室内に配置された質量分析手段を設け
   た特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項に記載
   の装置。 １４ 前記オリフイス板が前記隙間へ向かつて該板から
   外方へ突出する円錐形の壁を有し、該壁が前記オリフイ
   スを形成する鋭い端部を備え、さらに前記プラズマから
   前記真空室へサンプリングのために入るイオンを分析す
   るために前記真空室に配置された質量分析手段を設けた
   特許請求の範囲第６項〜第８項のいずれか１項に記載の
   装置。 １５ 真空室内でプラズマをサンプリングする方法にお
   いて、コイル内にプラズマを発生させるために前記コイ
   ルに高周波電流を流し、コイル端子間の所定位置におい
   て電圧変動を制限することにより前記プラズマのピーク
   ピーク電圧変動を減少させ、オリフイスから前記真空室
   内に前部プラズマの一部を導くようにした方法。 １６ 前記電圧変動を減少させるために、前記端子間の
   一点におけるコイルの電位をほぼ固定値に維持するよう
   にした特許請求の範囲第１５項記載の方法。 １７ 前記値が、接地により得られるようにした特許請
   求の範囲第１６項記載の方法。 １８ 前記位置が、前記コイルの中心あるいはその付近
   にある特許請求の範囲第１５項〜第１７項のいずれか１
   項に記載の方法。 １９ 前記位置が、前記コイルの中心から１／４巻き以
   内にある特許請求の範囲第１５項〜第１７項のいずれか
   １項に記載の方法。 ２０ 前記位置が、前記コイルの中心かその付近にあり
   、さらに前記プラズマの前記部分でイオンを分析するよ
   うにした特許請求の範囲第１５項〜第１７項のいずれか
   １項に記載の方法。 ２１ 前記位置が、前記コイルの中心かその付近にあり
   、さらに前記プラズマの前記部分のイオンを質量分析手
   段で分析するようにした特許請求の範囲第１５項〜第１
   ７項のいずれか１項に記載の方法。 ２２ 前記位置が、前記コイルの中心かその付近にあり
   、前記プラズマの前記部分中のイオンを分析し、さらに
   前記オリフイス上への前記プラズマの冷却を阻止して前
   記プラズマ中の前記イオンの酸素との再結合および反応
   を少なくするようにした特許請求の範囲第１５項〜第１
   ７項のいずれか１項に記載の方法。