JPS60177544A - 質量分析装置 - Google Patents

質量分析装置

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JPS60177544A
JPS60177544A JP59033270A JP3327084A JPS60177544A JP S60177544 A JPS60177544 A JP S60177544A JP 59033270 A JP59033270 A JP 59033270A JP 3327084 A JP3327084 A JP 3327084A JP S60177544 A JPS60177544 A JP S60177544A
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JP
Japan
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electrode
slit
ions
mass
ion
Prior art date
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Pending
Application number
JP59033270A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Yamamoto
宏 山本
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02Details
    • H01J49/025Detectors specially adapted to particle spectrometers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02Details
    • H01J49/04Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はイオンを電界もしくは磁界によりイオンの飛翔
軌跡を曲げて質量の異なったイオンを分離して検出する
質量分析装置に関する。
(従来技術) 質量分析とは、質量の異なったイオンを電界そして、ま
たは磁界の下で分離し、イオンの質量の分布をめること
であり、化学分析などに用いられる。質量分析装置は、
イオンを発生するためのイオン源と、このイオンを磁界
そして、または電界を適切に用いて質量の異なったイオ
ンを分離する質量分離系と、分離されたイオンを検出・
記録する検出記録系とから構成される。質量分離系とし
ては、たとえば、加速されたイオンの方向と速度(エネ
ルギー)とを、扇形一様磁界を用いて収束する単収束型
や、扇形一様磁界の池に扇形電界をも用いて収束する二
重収束型がある。
第1図に、小型二重収束型質量分析装置の一例を図式的
に示す。図示しない真空排気系により高真空に排気され
た真空容器1の中に、イオン化室2を設ける。このイオ
ン化室2の中でイオン化された粒子(通常は正イオン)
は、電極群3,3.・・・によって加速され、エネルギ
ーを得、そして、第1図において、最も左側の電極3の
スリットから粒子線4として引き出される。粒子線4は
、次いで、扇形電界を発生する電極5.5(静電アナラ
イザという)の4・で曲け゛られる。第1図において、
扇形電界は下側の方向にあり、粒子線・↓は−に方向に
曲げられる。イオン化室2でイオン化された粒子は、エ
ネルギーの広い分布を持っているか、この扇形電界の作
用の下で、扇形電界の出]」に設けられたスリット6を
通るとき、ある一定のエネルギー幅にあるイオンだけが
選び出される。スリット6を出た粒子線は、次いで、扇
形−・様磁界の1ζでローレンツ力により質量と電荷と
に応して曲げられる。第1図において、磁石ポールピー
ス而7は、図の」二側と下側とに設けられ、磁界のノj
向は、F向きである。扇形一様磁界を出て、入射スリッ
ト;;を経た粒子線4の強度は、検出器である増倍管9
により検出される。
第2図は、イオン化室2と電極群3.3.・・・をさら
に詳しく図式的に示す。イオン化室2は、壁部11と加
速電極12とにより区画され、両者は接合されている。
イオン源は、広く用いられている電子i!j撃型イオン
源である。壁部11の外側に、熱電子を放射するフィラ
メント3と、電子を引きつけるターゲット14とが、第
2図において上側と下側とに、それぞれ設けられる。タ
ーゲット14と加熱されたフィラメント13との開に正
の電圧が加えられると、壁部11に設けられた開口を通
って、放射された熱電子のビーム15が発生し、一定の
電流(エミッシミン電流)が流れる。グリッド16は、
フィラメント13に関して、ターケ゛ット14の反対側
に設けられる。フィラメント13とグリッド16との間
に正の電圧が加えられていて、放射された熱電子を反発
する。また、ターゲット14と壁部11との間に、正の
電圧が加えられているaさらに、リペラ17は、イオン
化室2の第2図において右側に配置した板部17aと、
壁部11の左側面中央部に設けた開口を通って左側に突
外出ている試料の導入管17bとから構成されているが
、リペラ17と壁部11との開にも正の電圧が加えられ
て、いずれも、粒子線4がイオン化室2から出射するこ
とを助ける。
ところで、リペラ17の導入管17bを通し、外部から
予め低圧力になるように処理された気体試料や気化した
液体試料や蒸発した固体試料などか、イオン化室2に導
入されると、試料は、電子ビーム15と衝突してイオン
となる。加速電極12は、イオン化室2の第2図におい
て右側に配置されていて、中央部に設けた開口が呟イオ
ン化された粒子か、下記のように、電界により引き出さ
れる。なお、イオン化室内で固体試料を蒸発させイオン
化することもなされている。
加速電極12の右側に、順次、レンス電極18゜ハーフ
プレート19と出射電極2oとが設けられている。加速
電極12と引出し電極18の開に加速電極12の電位が
、例えば100〜l高くなるように正の電圧を加え、ま
たハーフプレート19には加速電極12の電位の、例え
ば80%程度の正の電圧を加え、さらに出射電極2oは
アース電位とする。上記の電子衝撃により発生したイオ
ンは、ζ霊−極ρ中央部に設けられたスリ7Fを通って
引と出され、出射電極20に設けられた出射スリット2
1から出ていく。なお、第1図では、さらに、広い間を
隔てて出射電極20と同じ電位の電極が設けられていて
、イオンビーム4の方向をそろえ、開き角を制限する。
ところで、上記の如と構成を有する質量分析装置におい
ては、マススペクトルを得るため、扇形一様磁界を発生
するマグネットの励磁電流を走査する場合と、加速電圧
を走査する場合とがある。
たとえば、上記励磁電流を走査する場合、励磁電流Iを
、第3図(a)に示すように、通常、時間に刻してリニ
ヤに変化させると、走査開始からの時間に比例した質量
数を順次に検出することができる。このとき、増倍管9
がら得られるマススペクトラムは、たとえば、第3図(
c)に示すようになる。この第3図(c)にI)’u 
112で示すように、イオン源に通常多量に存在するH
2CやCO2に対応する質量数において検出されるマス
スペクトラムがスケールオーバしてしまい、その前後の
ピークにスケールオーバしたマススペクトラムの立」ニ
リ部分が重なり、質量の分離が不明確になる。
また、上記のように、スケールオーバが生じるイオンが
増倍管9に入射すると、増倍管9の一時的な飽和により
、飽和後の増倍管9から出力するピーク値が代くなった
り、増倍管91旧本の劣化が生じる等の問題があった。
(発明の目的) 本発明は上記問題を解消すべくなされたものであって、
その目的は、質量分析装置において電気(浅域変換素子
を使用した電極のスリット中調整装置と加速電界もしく
はイオンビームを曲げる磁界の走査装置とを連動させる
ことに11)、特定のイオン種に対して電極のスリット
中を絞り、イオン検出器の飽和を防止し、測定精度の向
上と検出器の保護を図ることである。
(発明の構成) このため、本発明は、イオンを発生するためのイオンi
原と、このイオンを電界もしくは磁界により質量に応し
てイオンの飛翔軌跡を曲げて質量の異なったイオンを分
離する質量分離系と、分離されたイオンを検出する検出
器とからなる質量分析装置において、加速電極の加速電
界もしくは磁界の強さを時間に対してリニヤに変化させ
る走査装置と、この走査装置から出力する走査信号か予
め設定されtこ値となったとぎに上記イオンを制御する
電極を電気機械変換素子で変位させてイオンか通過する
」二記電極のスリン)rllを変化させるスリット中調
整装置とを備えていることを特徴としている。
(実施例) 以下、添伺図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第4図において、31は第1図において構成を説明した
質Li)分析装置、32はこの質量分析装置31の4m
l形一様磁界を発生させるマグネットのWIJ磁電流を
時間に月してリニヤに変化させる走査装置、33は出射
電極20の出射スリット21を調41′にするスリット
中調整装置である。
」1記スリット11」調整装置33は、走査装置32か
ら出力する走査信号、すなわち励磁電流が予め設定され
た値となったときに、上記出射電極2()を変位させて
出射スリット21のスリット11」を変化させて増倍管
9に入射するイオンのビーム量を制限するもので、その
具体的な構成例を第5図に示す。
第5図に示すように、」二重スワット中調整装置33は
、電極板変位装置34とこの電極板変位装置34に直流
電圧を印加する電源装置35とからなっている。」二記
電極板変位装置34は、対向する両生表面に夫々電極膜
(図示せず。)が形成された圧電板4 ]を多数枚積層
した積層木42をケーシング・[3内に収容し、一端を
固定端としてこのケーシング43に固定する一力、他端
を自由端としてこの自由端に金属片44を取り(;Iは
、この金属片4.、−1に出射電極20の電極板20a
を取着したものである。各圧電板41の両生表面に夫々
形成された」1記電極膜はリード線45および46にヨ
1)端−r−4°7.48i:接続3れ、コJ’L ラ
端子47 +48間には、第4図の走査装置32から出
力する走査電流が、イオン種に応して予め設定した電流
を越えると、電)座装置35から第3図(1〕)に示す
ようなパルス状の直流電圧が印加される。
上記のように、端子47.48に電源装置35の出力電
圧が印加されると、積層体42の各圧電板41には夫々
]二重出力電圧が印加され、第6図に示すように、L記
積層体42の長さIは電圧の印加方向に応じて八でだけ
伸縮する。
この変位量Δでは、圧電板41の積層枚数を11゜厚さ
を1.圧電歪定数をd33.圧電板41の1枚当りの変
位量をΔし、圧電板41の厚み方向の電場をEとすると
、次の(1)式で表わされる。
Δ夕= n・ΔL = n・し・d33・E=、+2・43・E・・・(1
)また、−に配電源装置35の出力電圧を\・′とすれ
ば、上記電界Eは次の(2)式で表わされる。
l己=■/1 ・・・(2) この(1)式および(2)式から、電i原装置35の出
力電圧Vを変化させることにより、上記変位量へ夕を変
化させることができる。これにより、積層体42の自由
端に収り刊けられた電極板20a、は上記出力電圧\パ
によりΔpだけ変位し、出射スリット21の中心からの
振分けIll Illが変化する。
出射電極2()の電極板2+113も−1−記と同様に
、1−記入リット中調整装置33の図示しないいま一つ
のスリン) l+調整装置によりΔCだけ変位し、出射
スリット21の中心からの振分は中u12が変化する。
従って、第3図(c)にllu 112に示すように、
スケールオーバか発生側る特定のイオンの質量数、すな
わち、走査装置32から出力する励磁電流(走査信号)
の上記質量数に対応する値を予め検出しておき、励磁電
流がこの値に等しくなった時点で、ス’) y ) I
II調整装置33の電i原装置35から第3図(I+)
に示すようなパルス状の直流電圧か電極板変位装置34
の端子47.48開に印加されるように走査装置32の
走査プログラムを設定しておけば、出射電極20の出射
スリット21のスリット中か狭められる。これにより、
上記出射スリット21を通過するイオンビームか絞られ
、」二重出則スリント21のスリン) r13が完全に
零となると、第3図(d)に点線で示すように、上記特
定のイオンの検出はカットされ、増倍管9の飽和は回避
される。従って、上記特定のイオンの質量数の1iij
後の質量数を有するイオン種も検出することかできる。
上記実施例において、第4図に点線で示すように、スリ
ン)Ill調整装置33により、入射入りント8のスリ
ット中を調整するようにしてもよい。
本発明は四重極型の質量分析装置にも適用することがで
外る。また、本発明は加速電極12の加速電圧を走査す
るものにも適用することができる。
(発明の効果) 以−1二、詳述したことからも明らかなように、本発明
によれば、質量分(h装置において、スケールオーバか
発生する特定のイオン種に対して電気(浅域変換素子を
使用してイオンビームが通過する電極のスリット[1]
を絞ることができるので、質量分析装置の検出記録系を
構成する増倍管の飽和を回避することができ、特定のイ
オン種の質量数の前後の質量数を有するイオン種も精度
よく検出でと、検出記録系の寿命も長くなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の二重収束型質量分析装置の構成を示す模
式図、第2図は電子衝撃型イオン源の模式図、第3図(
a)は走査信号(Wh磁電流)の説明図、第3図(b)
は本発明に係る質量分析装置の直流電源の出力電圧の説
明図、第3図(c)は従来の質量分析装置によるマスス
ペクトラムの説明図、第3図(d)は本発明に係る質量
分析装置によるマススペクトラムの説明図、第4図は本
発明に係る質量分析装置のブロック図、第5図はスリッ
ト中調整装置の説明図、第6図は積層体の変位の説明図
である。 8・・・入射スリット、12・・・加速電極、21・・
・出射スリット、31・・・質量分析装置、32・・・
走査装置、33・・・スリット中調整装置特許出願人 
株式会社杓11製作所 代理 人 弁理士 肖 山 葆 はが2名第2図 3 第3図 T ls@c1 m/a m/a 第5図 第6図 2

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)イオンを発生するためのイオン源と、このイオン
    を電界もしくは磁界により質量に応じてイオンの飛翔軌
    跡を曲げて質量の異なったイオンを分離する質量分離系
    と、分離されたイオンを検出する検出器とからなる質量
    分析装置において、加速電極の加速電界もしくは磁界の
    強さを時間に月してリニヤに変化させる走査装置と、こ
    の走査装置から出力する走査信号が予め設定された値と
    なくたときに上記イオンを制御する電極を電気(開成変
    換素子で変位させてイオンが通過[る」1記電極のスリ
    ット(1」を変化させるスリット中調整装置とを備えて
    いることを特徴とする質量分析装置。
JP59033270A 1984-02-22 1984-02-22 質量分析装置 Pending JPS60177544A (ja)

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JP59033270A JPS60177544A (ja) 1984-02-22 1984-02-22 質量分析装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013532886A (ja) * 2010-07-30 2013-08-19 イオン−トフ テクノロジーズ ゲーエムベーハー イオン又は後にイオン化される中性粒子を試料から検出する方法、質量分析計、及びその使用

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013532886A (ja) * 2010-07-30 2013-08-19 イオン−トフ テクノロジーズ ゲーエムベーハー イオン又は後にイオン化される中性粒子を試料から検出する方法、質量分析計、及びその使用
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