JPS61147446A - イオン源 - Google Patents
イオン源Info
- Publication number
- JPS61147446A JPS61147446A JP59266205A JP26620584A JPS61147446A JP S61147446 A JPS61147446 A JP S61147446A JP 59266205 A JP59266205 A JP 59266205A JP 26620584 A JP26620584 A JP 26620584A JP S61147446 A JPS61147446 A JP S61147446A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- grid
- ion source
- ionization chamber
- voltage
- electron
- Prior art date
- 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
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/10—Ion sources; Ion guns
- H01J49/14—Ion sources; Ion guns using particle bombardment, e.g. ionisation chambers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/20—Ion sources; Ion guns using particle beam bombardment, e.g. ionisers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (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】
〔発明の利用分針〕
本発明は、イオン源に係し、特に質量分析計で使用する
に好適なイオン源に関する。
に好適なイオン源に関する。
従来技術によるイオン源を第４図と第５図により説明す
る。いずれも質量分析計で最もよく用いられる電子衝撃
型イオン源であり、第４図は密閉型のもの、第２図は電
離真空計型のものである。
る。いずれも質量分析計で最もよく用いられる電子衝撃
型イオン源であり、第４図は密閉型のもの、第２図は電
離真空計型のものである。
第４図のイオン源は、イオン化室１、イオンリペラー２
、イオン引出し電極３，４、接地電極５゜６．７より成
る。衝Ｓｔ子流発生機構は、フィラメント８、電子反射
電極９そして電子コレクタ電極１０より成る。フィラメ
ント８から発生する衝撃電子流１１は、イオン化室１、
電子反射電極９および電子コレクタ電極１０に印加した
電圧の働きでイオン化室１内を通過して電子コレクタ電
極１０に入射して失われる。分析試料と衝撃電子流１１
はイオン化室１内で交叉し、生成したイオンはイオン引
出し電極３，４ならびに接地電極５゜６．７の機能で分
析管内に入射する。第４図のイオン源により高感度の質
量分析を遂行しようとする場合あるいは分析試料中に含
まれる極微量物質の量を定量化しようとする場合に通常
は衝撃電子流を大きくしたり、イオン化室１内に導く分
析試料の流量を増やす等の手段をとる。しかし、衝撃電
子流を犬きく取ると、電子流１１とイオン化室１内で多
量に生成するイオンによる空間電荷効果のためイオン源
の動作が不安定となり精度の良い分析が困難になる。ま
た、分析試料流量を増やすと、試料分子がイオン化室１
の内壁に多数付着または吸着してイオン化室内に汚れが
蓄積してイオン源の寿命を縮める。衝撃電子流ならびに
試料流儀を大きく出来ない場合は、イオン流検出器に二
次電子増倍管を使用して微量物質に由来する微弱イオン
流を増幅する方法も有る。しかし、イオン流強度が微弱
ならば、イオン流強度の統計的変動も本質的に大きいた
め、たとえ二次電子増倍管を用いても統計的変動そのも
のも増幅される。したがって、入手したデータのバラツ
キは大きく、やはり精度の良い分析は難しい。一方、第
５図のイオン源はフィラメント１２、グリッド１３、電
子リペラー１４そしてイオン引出し電極１５より成る。
、イオン引出し電極３，４、接地電極５゜６．７より成
る。衝Ｓｔ子流発生機構は、フィラメント８、電子反射
電極９そして電子コレクタ電極１０より成る。フィラメ
ント８から発生する衝撃電子流１１は、イオン化室１、
電子反射電極９および電子コレクタ電極１０に印加した
電圧の働きでイオン化室１内を通過して電子コレクタ電
極１０に入射して失われる。分析試料と衝撃電子流１１
はイオン化室１内で交叉し、生成したイオンはイオン引
出し電極３，４ならびに接地電極５゜６．７の機能で分
析管内に入射する。第４図のイオン源により高感度の質
量分析を遂行しようとする場合あるいは分析試料中に含
まれる極微量物質の量を定量化しようとする場合に通常
は衝撃電子流を大きくしたり、イオン化室１内に導く分
析試料の流量を増やす等の手段をとる。しかし、衝撃電
子流を犬きく取ると、電子流１１とイオン化室１内で多
量に生成するイオンによる空間電荷効果のためイオン源
の動作が不安定となり精度の良い分析が困難になる。ま
た、分析試料流量を増やすと、試料分子がイオン化室１
の内壁に多数付着または吸着してイオン化室内に汚れが
蓄積してイオン源の寿命を縮める。衝撃電子流ならびに
試料流儀を大きく出来ない場合は、イオン流検出器に二
次電子増倍管を使用して微量物質に由来する微弱イオン
流を増幅する方法も有る。しかし、イオン流強度が微弱
ならば、イオン流強度の統計的変動も本質的に大きいた
め、たとえ二次電子増倍管を用いても統計的変動そのも
のも増幅される。したがって、入手したデータのバラツ
キは大きく、やはり精度の良い分析は難しい。一方、第
５図のイオン源はフィラメント１２、グリッド１３、電
子リペラー１４そしてイオン引出し電極１５より成る。
グリッド１３はフィラメント１２よシ高電圧に保ち、電
子リペラー１４はフィラメント１２より低電圧に保つ。
子リペラー１４はフィラメント１２より低電圧に保つ。
その結果、フイラメン）１２からの衝撃電子流１１は、
フィラメント１２と電子リペラー間で往復運動するため
電子の飛行距離が増える。したがつて、衝ｆＩＡ電子と
試料物質との衝突回数が増加し、生成イオン流が増え、
感度は向上する。しかし、上記の電離真空計型イオン源
はイオン源内でのイオン生成領域が広範囲にわたるため
分析管内への効率の良いイオン引出しハ難しく、生成イ
オンの分析への有効利用が阻害される。また、イオン源
内で生成するイオンの持つ初期運動エネルギーの変動が
大きくエネルギーのそろったイオンを分析管内に入射さ
せることは難しい。分析管内に入射するイオンのエネル
ギーが変動すると、イオンの分析場内での飛行軌道が異
なってくるため、所定位置のイオンコレクタに入射でき
なくなる。これも、イオン源内で生成するイオンの分析
への有効利用を阻害する要因である。さらに、分析試料
流量を増やすと試料とフィラメントとの接触量が増すた
めフィラメントに曲り等が発生してフィラメントの寿命
が低下する。したがって、第５図の構造のイオン源は利
用範囲が限られ、専ら四重極子型質量分析計で使用され
るにすぎない。以上のように、従来技術によるイオン源
で感度の高い分析ならびに極微量物質の定量を行なう場
合、イオン源動作の不安定性、イオン源内での汚れの蓄
積、イオン源内で生成するイオンの初期運動エネルギー
の変動そして効率の良いイオン引出しの難かしさ等の原
因により精度の良い質量分析は困難であった。
フィラメント１２と電子リペラー間で往復運動するため
電子の飛行距離が増える。したがつて、衝ｆＩＡ電子と
試料物質との衝突回数が増加し、生成イオン流が増え、
感度は向上する。しかし、上記の電離真空計型イオン源
はイオン源内でのイオン生成領域が広範囲にわたるため
分析管内への効率の良いイオン引出しハ難しく、生成イ
オンの分析への有効利用が阻害される。また、イオン源
内で生成するイオンの持つ初期運動エネルギーの変動が
大きくエネルギーのそろったイオンを分析管内に入射さ
せることは難しい。分析管内に入射するイオンのエネル
ギーが変動すると、イオンの分析場内での飛行軌道が異
なってくるため、所定位置のイオンコレクタに入射でき
なくなる。これも、イオン源内で生成するイオンの分析
への有効利用を阻害する要因である。さらに、分析試料
流量を増やすと試料とフィラメントとの接触量が増すた
めフィラメントに曲り等が発生してフィラメントの寿命
が低下する。したがって、第５図の構造のイオン源は利
用範囲が限られ、専ら四重極子型質量分析計で使用され
るにすぎない。以上のように、従来技術によるイオン源
で感度の高い分析ならびに極微量物質の定量を行なう場
合、イオン源動作の不安定性、イオン源内での汚れの蓄
積、イオン源内で生成するイオンの初期運動エネルギー
の変動そして効率の良いイオン引出しの難かしさ等の原
因により精度の良い質量分析は困難であった。
本発明の目的は、イオン源内の衝撃電子流発生機構の構
造を変え、さらにそれに印加する電圧を制御することに
より、高感度を達成できるイオン源を提供することにあ
る。
造を変え、さらにそれに印加する電圧を制御することに
より、高感度を達成できるイオン源を提供することにあ
る。
本発明は、負電圧を印加した電極に向かって電子を発射
すると、電子は反射してもどる現象を利用するイオン源
である。
すると、電子は反射してもどる現象を利用するイオン源
である。
本発明によるイオン源の実施例を第１図に示す。
本実施例のイオン源は、構造的にはフィラメント８とイ
オン化室１０間にグリッド１６．１７を設けた点が従来
のものと異なる。イオン源使用時の電極印加電圧を、フ
ィラメント８の電位を基準としてグリッド１６にｖ１ボ
ルト、グリッド１７にＶ、ボルトとする。そしてグリッ
ド１７とイオン化室１間の電位をグリッド１７の電位を
基準にしてｖ３ボルトとし、さらに電子コレクタ電極１
０の電位をフィラメント８に対し負電圧とする。
オン化室１０間にグリッド１６．１７を設けた点が従来
のものと異なる。イオン源使用時の電極印加電圧を、フ
ィラメント８の電位を基準としてグリッド１６にｖ１ボ
ルト、グリッド１７にＶ、ボルトとする。そしてグリッ
ド１７とイオン化室１間の電位をグリッド１７の電位を
基準にしてｖ３ボルトとし、さらに電子コレクタ電極１
０の電位をフィラメント８に対し負電圧とする。
ただし、電圧ｖ８とＶ、の大きさには、ＩＶ！１≦１ｖ
、１の東件を設ける。
、１の東件を設ける。
その結果、衝撃電子流１１は（Ｖｌ−Ｖ！十Ｖ、）ｅＶ
のエネルギーでイオン化室内に入射し、その後電子コレ
クタ電極１０の負電圧の働きで反射されイオン化室１内
にもどる。イオン化室１内にもどった電子は、つぎにイ
オン化室１に対し負電位にあるグリッド１７の電圧によ
シ再び反射してイオン化室１内にもどる。このように衝
撃電子流１１は、グリッド１７と電子コレクタ電極１０
の間で往復運動を行なう。そして、グリッド１６゜１７
およびイオン化室１内で衝撃電子が通過する領域に設け
るスリット幅を従来技術の場合よりも広くして、反射に
よる、衝撃電子の損失を抑制する。その結果、イオン源
の感度は大幅に向上する。
のエネルギーでイオン化室内に入射し、その後電子コレ
クタ電極１０の負電圧の働きで反射されイオン化室１内
にもどる。イオン化室１内にもどった電子は、つぎにイ
オン化室１に対し負電位にあるグリッド１７の電圧によ
シ再び反射してイオン化室１内にもどる。このように衝
撃電子流１１は、グリッド１７と電子コレクタ電極１０
の間で往復運動を行なう。そして、グリッド１６゜１７
およびイオン化室１内で衝撃電子が通過する領域に設け
るスリット幅を従来技術の場合よりも広くして、反射に
よる、衝撃電子の損失を抑制する。その結果、イオン源
の感度は大幅に向上する。
さらに、グリッド１６への印加電圧ｖ２の値を変化させ
ることにより、フィラメント８から発生する衝撃電子の
うちエネルギーのそろった電子を選択してイオン化室に
導入できる。したがって、電子衝撃により生じるイオン
の初期運動エネルギーが一定となり、これも感度向上に
寄与する。本発明によるイオン源の感度測定結果の一例
を従来のイオン源の感度を１．０と規格化して第２図に
示した。第２図の縦軸は感度、横軸は電子コレクタ１０
に印加する負電圧の絶対値である。曲線１８はグリッド
１７に２．０ボルトの正電圧を、そして曲線１９はグリ
ッド１７に２．．０ボルトの負電圧を印加した場合の実
験結果である。ただし、実験中、グリッド１６には５０
ボルトの正電圧、イオン化室１には８０ポルトから１２
０ボルトの範囲の任意の正電圧を印加した。電子コレク
タ１０への印加電圧が（−１５〜−２５）ボルトの範囲
でイオン源感度は従来のものと比較して１０倍以上向上
した。イオン源感度は、グリッド１７に印加する電圧が
、最大数ボルトの範囲の正電圧の範囲では高くなる稚内
上し、ｚＯボルトでは１５倍以上になった。そして、グ
リッド１７に印加する電圧を０．１ボルト単位で増減す
ることにより衝撃電子のエネルギーの選択が十分に行え
た。本実施例によるイオン源では、衝撃電子流をイオン
化室内で往復させるため、フィラメントから発生させる
電子の数は従来よりも少なくて済んだ。したがって、フ
ィラメントに流す電流が少なくなり、フィラメントにか
かる負担は低減した。
ることにより、フィラメント８から発生する衝撃電子の
うちエネルギーのそろった電子を選択してイオン化室に
導入できる。したがって、電子衝撃により生じるイオン
の初期運動エネルギーが一定となり、これも感度向上に
寄与する。本発明によるイオン源の感度測定結果の一例
を従来のイオン源の感度を１．０と規格化して第２図に
示した。第２図の縦軸は感度、横軸は電子コレクタ１０
に印加する負電圧の絶対値である。曲線１８はグリッド
１７に２．０ボルトの正電圧を、そして曲線１９はグリ
ッド１７に２．．０ボルトの負電圧を印加した場合の実
験結果である。ただし、実験中、グリッド１６には５０
ボルトの正電圧、イオン化室１には８０ポルトから１２
０ボルトの範囲の任意の正電圧を印加した。電子コレク
タ１０への印加電圧が（−１５〜−２５）ボルトの範囲
でイオン源感度は従来のものと比較して１０倍以上向上
した。イオン源感度は、グリッド１７に印加する電圧が
、最大数ボルトの範囲の正電圧の範囲では高くなる稚内
上し、ｚＯボルトでは１５倍以上になった。そして、グ
リッド１７に印加する電圧を０．１ボルト単位で増減す
ることにより衝撃電子のエネルギーの選択が十分に行え
た。本実施例によるイオン源では、衝撃電子流をイオン
化室内で往復させるため、フィラメントから発生させる
電子の数は従来よりも少なくて済んだ。したがって、フ
ィラメントに流す電流が少なくなり、フィラメントにか
かる負担は低減した。
本実施例によるイオン源を用いれば、イオン源の高感度
化が容易に達成でき、さらに分析対象試料中の極微量物
質の精度の良い定量が行える効果がある。また、本発明
によるイオン源は分析対象試料そのものが微量でも精度
の良い分析が実施できる効果もある。
化が容易に達成でき、さらに分析対象試料中の極微量物
質の精度の良い定量が行える効果がある。また、本発明
によるイオン源は分析対象試料そのものが微量でも精度
の良い分析が実施できる効果もある。
第３図は、本発明の他の実施例を示すもので、第１図と
異なるのは、構造上グリッドを１枚とした点にある。そ
して、印加電圧はフィラメント８の電位を基準としてグ
リッド１６にゼロボルトから数ボルトの正電圧、グリッ
ド１６の電位を基準にしてイオン化室１に８０〜１２０
ポルトの正電圧、そして電子コレクタ１０にフィラメン
ト８を基準にして数十ボルトの負電圧とした。ただし、
グリッドの数を減らしたため衝撃電子のエネルギー選択
機能は第１図のそれと比較すると若干低下した。しかし
、イオン源の構造は簡素となり製作は容易となった。衝
撃電子１１は、グリッド１６と７Ｅ子コレクタ１０の間
を往復運動し、感度は第１図の場合と、同程度であった
。
異なるのは、構造上グリッドを１枚とした点にある。そ
して、印加電圧はフィラメント８の電位を基準としてグ
リッド１６にゼロボルトから数ボルトの正電圧、グリッ
ド１６の電位を基準にしてイオン化室１に８０〜１２０
ポルトの正電圧、そして電子コレクタ１０にフィラメン
ト８を基準にして数十ボルトの負電圧とした。ただし、
グリッドの数を減らしたため衝撃電子のエネルギー選択
機能は第１図のそれと比較すると若干低下した。しかし
、イオン源の構造は簡素となり製作は容易となった。衝
撃電子１１は、グリッド１６と７Ｅ子コレクタ１０の間
を往復運動し、感度は第１図の場合と、同程度であった
。
本発明によるイオン源の使用条件、即ち電極印加電圧条
件、分析試料の流量条件そしてフィラメントから発生さ
せる衝撃電子流の大きさ等の値は、実際に分析試料を用
いて最適の条件を設定すれば良い。また、本発明による
イオン源は磁場型のみではなく四重極子型の質量分析計
にも適用できる。
件、分析試料の流量条件そしてフィラメントから発生さ
せる衝撃電子流の大きさ等の値は、実際に分析試料を用
いて最適の条件を設定すれば良い。また、本発明による
イオン源は磁場型のみではなく四重極子型の質量分析計
にも適用できる。
本発明によれば、衝＠電子をイオン生成場所であるイオ
ン化室内で繰り返し往復させることができるので高感度
のイオン源となる効果がある。
ン化室内で繰り返し往復させることができるので高感度
のイオン源となる効果がある。
第１図は本発明によるイオン源の実施例説明図、第２図
は、本発明によるイオン源の感度測定結果の特性図、第
３図は、本発明によるイオン源の他の実施例の説明図、
第４図と第５図は、従来のイオン源の説明図である。 １・・・イオン化室、２・・・イオンリペラー、３・・
・イオン引出し電極、４・・・イオン引出し電極、５・
・・接地電極、６・・・接地電極、７・・・接地電極、
８・・・フィラメント、９・・・電子反射電極、ｌＯ・
・・電子コレクタ電極、１１・・・衝撃電子流、１２・
・・フィラメント、１３・・・グリッド、１４・・・電
子リペラー、１５・・・イオン引出し電極、１６・・・
グリッド、１７・・・グリッド。
は、本発明によるイオン源の感度測定結果の特性図、第
３図は、本発明によるイオン源の他の実施例の説明図、
第４図と第５図は、従来のイオン源の説明図である。 １・・・イオン化室、２・・・イオンリペラー、３・・
・イオン引出し電極、４・・・イオン引出し電極、５・
・・接地電極、６・・・接地電極、７・・・接地電極、
８・・・フィラメント、９・・・電子反射電極、ｌＯ・
・・電子コレクタ電極、１１・・・衝撃電子流、１２・
・・フィラメント、１３・・・グリッド、１４・・・電
子リペラー、１５・・・イオン引出し電極、１６・・・
グリッド、１７・・・グリッド。
Claims (1)
- １、電子衝撃にて気体状物質をイオン化する形式のイオ
ン源において、衝撃電子流を発生させるフィラメントと
イオン源内のイオン生成場所であるイオン化室の間に電
極を配置し、さらに前記電極およびイオン化室に対し位
置的にフィラメントと反対側に設ける電子コレクタ電極
に印加する電圧を制御する手段を設けることを特徴とす
るイオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59266205A JPS61147446A (ja) | 1984-12-19 | 1984-12-19 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59266205A JPS61147446A (ja) | 1984-12-19 | 1984-12-19 | イオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61147446A true JPS61147446A (ja) | 1986-07-05 |
Family
ID=17427719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59266205A Pending JPS61147446A (ja) | 1984-12-19 | 1984-12-19 | イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61147446A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000060642A1 (en) * | 1999-04-01 | 2000-10-12 | Varian, Inc. | Pulsed ion source for ion trap mass spectrometer |
| JP2007157529A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Ulvac Japan Ltd | 四極子形質量分析計用イオン源 |
-
1984
- 1984-12-19 JP JP59266205A patent/JPS61147446A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000060642A1 (en) * | 1999-04-01 | 2000-10-12 | Varian, Inc. | Pulsed ion source for ion trap mass spectrometer |
| AU756992B2 (en) * | 1999-04-01 | 2003-01-30 | Varian, Inc. | Pulsed ion source for ion trap mass spectrometer |
| AU756992C (en) * | 1999-04-01 | 2004-10-14 | Varian, Inc. | Pulsed ion source for ion trap mass spectrometer |
| JP2007157529A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Ulvac Japan Ltd | 四極子形質量分析計用イオン源 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7291845B2 (en) | Method for controlling space charge-driven ion instabilities in electron impact ion sources | |
| Geno et al. | Secondary electron emission induced by impact of low-velocity molecular ions on a microchannel plate | |
| Cottrell et al. | Characteristics of a multichannel electrooptical detection system and its application to the analysis of large molecules by fast atom bombardment mass spectrometry | |
| US4835383A (en) | High mass ion detection system and method | |
| Blaum et al. | Properties and performance of a quadrupole mass filter used for resonance ionization mass spectrometry | |
| Utterback et al. | Ionization of nitrogen molecules by nitrogen molecules | |
| GB1326279A (en) | Mass spectrometers | |
| US7109474B2 (en) | Measuring ion number and detector gain | |
| Grill et al. | Absolute partial and total electron impact ionization cross sections for C2H6 from threshold up to 950 eV | |
| DE102023111685A1 (de) | Ladungsdetektion für die Steuerung der Ionenakkumulation | |
| Garwin et al. | Mechanism of Secondary Emission and Single‐Particle Statistics from Low‐Density Films of Alkali Halides | |
| US7115861B2 (en) | Spectrograph time of flight system for low energy neutral particles | |
| JPS61147446A (ja) | イオン源 | |
| US4090076A (en) | High resolution electron energy device and method | |
| Berger et al. | The polarisation of electrons elasticity scattered from xenon at low energies | |
| US3341727A (en) | Ionization gauge having a photocurrent suppressor electrode | |
| US20080245962A1 (en) | Ion trap time-of-flight mass spectrometer | |
| US6806467B1 (en) | Continuous time-of-flight ion mass spectrometer | |
| Evans | [3] Detectors | |
| Murray et al. | IUPAC standard definitions of terms relating to mass spectrometry | |
| Short et al. | Improved energy compensation for time-of-flight mass spectrometry | |
| RU2239910C2 (ru) | Времяпролетный масс-спектрометр | |
| Tassotto et al. | Detection efficiency of a channel electron multiplier for low energy incident noble gas ions | |
| Swingler | Mass Spectrometer Ion Source with High Yield | |
| Wynter et al. | Molecular beam detection using electron impact ionization |