JPS61237357A - Mass spectrometer - Google Patents

Mass spectrometer

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JPS61237357A
JPS61237357A JP60078137A JP7813785A JPS61237357A JP S61237357 A JPS61237357 A JP S61237357A JP 60078137 A JP60078137 A JP 60078137A JP 7813785 A JP7813785 A JP 7813785A JP S61237357 A JPS61237357 A JP S61237357A
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ion
slit
ions
mass spectrometer
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宏 山本
Mitsuhiro Murata
充弘 村田
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Murata Manufacturing Co Ltd
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    • HELECTRICITY
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    • 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
    • H01J49/06Electron- or ion-optical arrangements

Abstract

PURPOSE:To improve the accuracy while reduce the noise, in mass spectrograph of such element as having remarkably high existing ratio by providing means for removing the ions deviated from the orbit of ion. CONSTITUTION:A metal pipe 16 is arranged near the magnetic field analyzing section 15 while surrounding the ion orbit 22 of particle beam 14 between said section 15 and an imaging slit 18 then grounded, while an electrode board 17 is arranged between said pipe 16 and slit 18 then grounded. A deflection electrode 19 is arranged between said slit 18 and secondary electron multiplier tube 20 where positive (plus) high voltage E1 is applied onto one of them and the remainder is grounded. The ions existed from an uniform fan-type filed 15 will pass through said pipe 16 and the slit 17a of the electrode board 17 and enter into said slit 18. The majority of the ions deviated from the ion orbit 22 will never enter into said pipe 16 and the minority entering into said pipe 16 are removed from next electrode board 17 and never enter into said slit 18.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は扇形一様磁場を使用する単収束型の質量分析装
置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a single focusing mass spectrometer that uses a fan-shaped uniform magnetic field.

(従来技術) 質量分析とは、質量の異なったイオンを電場そして、ま
たは磁場の下で分離し、イオンの質量の分布を求めるこ
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
場そして、または電場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、扇形一様磁場を用いて収束する単収束
型や、扇形一様磁場の他に扇形電場をも用いて収束する
二重収束型がある。
(Prior Art) Mass spectrometry is a method of separating ions of different masses under an electric field and/or a magnetic field to determine the distribution of ion masses, and is used in chemical analysis and the like. A mass spectrometer consists of an ion source that generates ions, a mass separation system that separates these ions into ions of different masses using a magnetic field and/or an electric field, and detects and records the separated ions. It consists of a detection recording system. Examples of mass separation systems include a single focusing type that focuses the direction and velocity (energy) of accelerated ions using a fan-shaped uniform magnetic field, and a single focusing type that focuses the direction and velocity (energy) of accelerated ions using a fan-shaped uniform magnetic field as well as a fan-shaped electric field. There is a double convergence type.

単収束質量分析装置はデンプスタ−(Dempster
)にはじまり、その後−次近似のイオン光学がヘルツオ
ーク(Herzog)により完成され、現在では広く利
用されている。そして実用化されている装置の多くは6
0°あるいは90°の扇形一様磁場を直角入出射方式で
用いるものである。また一方では、イオン光学的考察に
より装置の性能を上げようという試みはケルビイン(K
eru+in)の広角収束等いくつか試みられたが、い
ずれも実用化されていない。これは次のような理由によ
ると考えられる。
A single convergence mass spectrometer is a Dempster
), and then the -order approximation of ion optics was completed by Herzog and is now widely used. Many of the devices in practical use are 6
A fan-shaped uniform magnetic field of 0° or 90° is used in a right-angle entrance/exit method. On the other hand, attempts to improve the performance of devices using ion optical considerations are
Several attempts have been made, such as wide-angle convergence (eru+in), but none have been put to practical use. This is thought to be due to the following reasons.

すなわち、これらの提案の根拠となる計算では軌道平面
内のイオン軌道のみを取扱い、端縁場(fringin
g field)の影響を無視していることによる。と
ころが、一様磁場であっても端縁場では軌道平面から外
れると磁場の分布が異り、したがってイオン軌道がずれ
ることとなり、これが収差の原因となる。このため、実
際に装置を作ってみると思ったほど性能の向上が認めら
れず、実用化されないのであろう。
That is, the calculations that form the basis of these proposals only deal with ion trajectories within the orbital plane, and the edge fields (fringin
g field) is ignored. However, even if the magnetic field is uniform, the distribution of the magnetic field differs when the ion deviates from the orbital plane in the edge field, and therefore the ion trajectory shifts, which causes aberrations. For this reason, when the device was actually built, the improvement in performance was not as noticeable as expected, which is probably why it was never put into practical use.

これに対し、最近、端縁場を通るイオンの軌道を3次の
近似で計算する軌道計算法が開発され、任意のイオン光
学系の2次および3次の収差を求めることができる計算
法が確立され、これを用いて種々の単収束質量分析計に
ついてイオン光学的にその収差を検討するとともに、こ
の収差に関連して、非対称配置、曲線境界、科人出射な
どの各項目について検討がなされている。
In contrast, a trajectory calculation method has recently been developed that calculates the trajectory of an ion passing through the edge field using a third-order approximation, and a calculation method that can calculate the second- and third-order aberrations of any ion optical system has been developed. This has been established and used to examine the aberrations of various single-focus mass spectrometers from an ion optical perspective, and various items related to these aberrations, such as asymmetrical arrangement, curved boundaries, and radiation emission, have been investigated. ing.

次に、その検討結果について説明する。Next, the results of the study will be explained.

まず、扇形一様磁場について説明すると、第4図におい
て、1は磁場、2はイオン源、3はスリット、4はイオ
ン源2からのイオンビーム、5はコレクタスリット、6
はイオンコレクタである。
First, to explain the fan-shaped uniform magnetic field, in Fig. 4, 1 is the magnetic field, 2 is the ion source, 3 is the slit, 4 is the ion beam from the ion source 2, 5 is the collector slit, 6
is an ion collector.

また、φmは磁場1の偏向角、rmはイオンビーム4の
軌道半径、ε、ε2はイオンビーム4のそれぞれ入射角
、出射角、11はスリット3からの磁場1までの距離、
12は磁場1からコレクタスリット5までの距離、R,
、R2は磁場1の境界面の曲率半径である。
In addition, φm is the deflection angle of the magnetic field 1, rm is the orbital radius of the ion beam 4, ε and ε2 are the incident angle and exit angle of the ion beam 4, respectively, 11 is the distance from the slit 3 to the magnetic field 1,
12 is the distance from the magnetic field 1 to the collector slit 5, R,
, R2 is the radius of curvature of the boundary surface of the magnetic field 1.

また、イオン源2を出てコレクタ6に達するイオンの光
軸からのずれ、いわゆる収差Xfは2次の近似で、 Xf=AXX+Aαα+Aγγ+Aααα2+A、、Y
2+A、βYβ+Aβββ2 ・・・・・・・・・(1) により与えられる。
In addition, the deviation from the optical axis of ions that leave the ion source 2 and reach the collector 6, the so-called aberration Xf, is a quadratic approximation: Xf=AXX+Aαα+Aγγ+Aααα2+A, ,Y
2+A, βYβ+Aβββ2 (1) Given by.

ここで、X、Yはイオンがスリット3に入射するときの
軌道平面内、およびそれに垂直な方向における光軸から
のずれ、a、βはイオンビーム4の傾きの角度である。
Here, X and Y are deviations from the optical axis in the orbital plane and in a direction perpendicular to the orbital plane when the ions enter the slit 3, and a and β are the angles of inclination of the ion beam 4.

なお、単収束質量分析装置を考えているから、イオンの
エネルギーのずれδはないものとする。χは質量のずれ
の割合である。
Note that since we are considering a single focusing mass spectrometer, it is assumed that there is no deviation δ in the energy of ions. χ is the mass deviation ratio.

AXは像倍率、Aγは質量分散係数である。残りの係数
は収差を与えるので、できるだけ小さいことが望ましい
。また、普通の条件では、α、βは0.01以下であり
、分解能が数1000以下の装置を考えるときは、3次
係数は100程度以下の大きさであれば問題にする必要
はない。したがって、ここでは(1)式のように2次の
収差係数を問題とする。
AX is the image magnification, and Aγ is the mass dispersion coefficient. Since the remaining coefficients give aberrations, it is desirable that they be as small as possible. Further, under normal conditions, α and β are 0.01 or less, and when considering an apparatus with a resolution of several thousand or less, there is no need to worry about the third-order coefficient as long as it is about 100 or less. Therefore, the second-order aberration coefficient as shown in equation (1) is considered here.

そこで、まず収差を小さくする手段として、11と12
を非対称とすることが考えられる。l。
Therefore, first, as a means to reduce the aberration, 11 and 12
It is conceivable to make it asymmetric. l.

と12を非対称にすると像倍率AXを任意の大きさにす
ることができることは知られている。そして、質量分析
計の分解能Rはイオン源のスリットの幅をSとすると、
次式(2)によi)与えられる。
It is known that by making and 12 asymmetric, the image magnification AX can be set to an arbitrary value. Then, the resolution R of the mass spectrometer is given by S, the width of the slit of the ion source.
i) is given by the following equation (2).

ここで、△は収差による像の拡がりである。Here, Δ is the spread of the image due to aberration.

(2)式において、Δを無視すると、AXを小さくする
ほうが大きな分解能が得られることがわかる。
In equation (2), it can be seen that if Δ is ignored, a larger resolution can be obtained by making AX smaller.

ところが、異るAxについてそれぞれ収差係数を計算し
てみると、Axが小さくなるとともに急速に収差が大き
くなることが認められた。
However, when the aberration coefficients were calculated for different Ax values, it was found that the aberrations rapidly increased as Ax became smaller.

いま、その一つの代表例として、φm=90°、磁極間
隔0.05γmの場合について、各収差係数のAxに対
する変化を第5図に示した。
As a typical example, FIG. 5 shows the changes in each aberration coefficient with respect to Ax in the case where φm=90° and the magnetic pole spacing is 0.05γm.

第5図か呟AX:0.5のときは、Ax=1にくらべて
Aααが3倍、A、βとAββは約2倍は大きくなって
いることがわかる。このことが呟(2)式の収差Δが大
ぎくなると、分解能がかえって悪くなり、11 と12
を非対称とすることは好ましくないと判断できる。なお
、図中において収差係数をAxで割った値を示したが、
これは分解能を考えるとき、質量分散の大きさと収差の
大きさの比が問題となるからである。
It can be seen from FIG. 5 that when AX is 0.5, Aαα is three times larger, and A, β, and Aββ are about twice as large as when Ax=1. This means that if the aberration Δ in equation (2) becomes large, the resolution will worsen, and 11 and 12
It can be judged that it is not desirable to make it asymmetric. In addition, in the figure, the value obtained by dividing the aberration coefficient by Ax is shown, but
This is because when considering resolution, the ratio between the magnitude of mass dispersion and the magnitude of aberration becomes an issue.

次いで、磁場の曲線境界と収差について説明する。Next, the curved boundary of the magnetic field and aberration will be explained.

扇形磁場について、画境界面に曲率半径R,= R2=
rmcot31 / 2φm  −(3)の曲りをつけ
ると、αに関する2大我束が得られる。このと外の条件
は、φm=90’のときはR1”R2” rmであり、
φm=60’のときはR1=R2=0.192 rmで
ある。このとき、他の収差係数の計算の結果を次の表に
示した。なお、比較のため直線境界のデータも示した。
For a fan-shaped magnetic field, the radius of curvature R, = R2 = on the image boundary surface
By applying the bend rmcot31/2φm−(3), we obtain two large bundles regarding α. The other conditions are R1"R2"rm when φm=90',
When φm=60', R1=R2=0.192 rm. At this time, the results of calculations of other aberration coefficients are shown in the following table. For comparison, data on straight boundaries are also shown.

表 この表か呟曲線境界のものはAααが0となるが、他の
収差係数は直線境界のものに比べていずれも大きな値を
示し、しだがって、磁場の境界面に曲りをつけることも
収差を小さくする上で効果的でないと言える。
In this table, Aαα is 0 for the curved boundary, but the other aberration coefficients all show larger values compared to the straight boundary, and therefore the magnetic field boundary surface is curved. It can be said that this is not effective in reducing aberrations.

さらに、直線境界の磁場について、入出射の角度(ε1
.ε2)および偏向角(φl11)を変えたとき、4個
の2次収差係数と他の重要 イオン光学的パラメータが
どのように変化するかを測定した測定結果か呟 ε1=
ε2=εとしたとき、tan ε=、(0,68〜0.
69)tanφIIl/2・・・・・・・・・(3) を満足するように、入出射の角度(ε1.ε2)および
偏向角(φm)を設定すれば、質量分散が大きく、収差
係数が小さくなり、しかも単収束型質量分析装置の形状
も小形化されることが知られている。
Furthermore, for the magnetic field at the straight boundary, the angle of input and output (ε1
.. Here are the measurement results of how the four second-order aberration coefficients and other important ion optical parameters change when changing ε2) and deflection angle (φl11). ε1=
When ε2=ε, tan ε=, (0,68~0.
69) tanφIIl/2 (3) If the angle of incidence and exit (ε1.ε2) and deflection angle (φm) are set to satisfy the following, the mass dispersion is large and the aberration coefficient is It is known that the size of the single convergence mass spectrometer is becoming smaller, and the shape of the single convergence mass spectrometer is also becoming smaller.

ところで、同位体の分析では、存在比が著しく異なる元
素を質量分析する場合が多い。ヘリウム(He)を例に
取ると、コHe/’He=10−6〜1O−aにもなる
。このような場合、質量分析装置中の3Heイオンのイ
オン数は数10個にも満たない。この’Heイオンを通
常の単収束型質量分析装置で検出しようとすると、’H
eイオンの散乱1反射、迷走もしくは浮遊等により、ノ
イズレベルが上昇し、3Heを検出するのが著しく困難
となる。
By the way, in isotope analysis, mass spectrometry is often applied to elements with significantly different abundance ratios. Taking helium (He) as an example, koHe/'He=10-6 to 1O-a. In such a case, the number of 3He ions in the mass spectrometer is less than several tens. If you try to detect this 'He ion with a normal single focusing mass spectrometer, 'H
The noise level increases due to scattering, reflection, straying, or floating of e ions, making it extremely difficult to detect 3He.

そこで、このような同位体の分析に、上記のように質量
分散が大ぎく、かつ収束係数の大きい単収束型質量分析
装置が有効に使用できる。しかし、ヰの単収束型質量分
析装置が従来の単収束型質量分析装置のたとえば1/3
程度に小形化された場合、散乱1反射、迷走もしくは浮
遊等による’Heイオンの空間密度が3倍以上に高くな
り、満足なS/N比を得ることができな(なるという問
題があった。
Therefore, for the analysis of such isotopes, a single convergence mass spectrometer having a large mass dispersion and a large convergence coefficient as described above can be effectively used. However, our single convergence mass spectrometer is, for example, 1/3 of the conventional single convergence mass spectrometer.
When the size of the He ion is reduced to a certain extent, the spatial density of 'He ions due to scattering, reflection, straying, or floating becomes more than three times higher, making it impossible to obtain a satisfactory S/N ratio. .

(発明の目的) 本発明は従来の質量分析装置における上記問題点に鑑み
てなされたものであって、存在比が著しく異なる元素の
検出を低ノイズで精度よく測定するようにした質量分析
装置を提供することを目的としている。
(Object of the Invention) The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in conventional mass spectrometers, and provides a mass spectrometer that detects elements with significantly different abundance ratios with low noise and high accuracy. is intended to provide.

(発明の構成) このため、本発明は、扇形一様磁場からなる磁場分析部
から検出部に到るイオン軌道から外れたイオンを排除す
るイオン排除手段を備えていることを特徴としている。
(Structure of the Invention) Therefore, the present invention is characterized in that it includes an ion exclusion means for eliminating ions that have deviated from the ion trajectory from the magnetic field analysis section to the detection section, which is made up of a fan-shaped uniform magnetic field.

上記イオン排除手段は好ましくは磁場分析部から結像ス
リットに到るイオン軌道を取り囲むように設けられると
ともにアースに接地された金属パイプ、磁場分析部と結
像スリットとの間に配置されるとともにアースに接地さ
れた複数枚のスリット付の電極板もしくは結像スリット
と検出部との間に配置された複数枚の偏向電極である。
The ion removal means is preferably a metal pipe that is provided to surround the ion trajectory from the magnetic field analysis section to the imaging slit and is grounded, and a metal pipe that is arranged between the magnetic field analysis section and the imaging slit and that is grounded. These are a plurality of electrode plates with slits grounded to the ground, or a plurality of deflection electrodes arranged between the imaging slit and the detection section.

(発明の効果) 本発明によれば、磁場分析部と検出部との間に磁場分析
部から検出部に到るイオン軌道から外れたイオンを排除
するイオン排除手段番設けて散乱。
(Effects of the Invention) According to the present invention, an ion exclusion means is provided between the magnetic field analysis section and the detection section to eliminate ions that have deviated from the ion trajectory from the magnetic field analysis section to the detection section.

反射、迷走もしくは浮遊等によるイオンが検出部に到達
しないようにしたので、同位体の分析のように存在比が
著しく異なる元素を質量分析する場合にも、同位体比の
分析をきわめて低ノイズで精度よく行うことができる。
Since ions due to reflection, straying, floating, etc. are prevented from reaching the detection unit, isotope ratio analysis can be performed with extremely low noise even when mass spectrometry is performed on elements with significantly different abundance ratios such as isotope analysis. It can be done with high precision.

(実施例) 以下、添付図面を参照しっ)本発明の詳細な説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

真空排気系により高真空に排気される図示しない真空容
器の中に、イオン化室11を設ける。このイオン化室1
1の中でイオン化された粒子(通常は正イオン)は、電
極12によって加速され、エネルギーを得、そして出射
スリット13から粒子線14として引外出される。粒子
線14は、次いで、磁場分析部である扇形一様磁場15
の下でローレンツ力によりその質量と電荷とに応じて曲
げられる。第1図において、扇形一様磁場15を発生す
る磁石ポールピース面は、第1図の上側と下側とに設け
られ、磁界の方向は紙面に下向きである。扇形一様磁場
15を出て、順次、金属パイプ16.複数枚のスリット
付きの電極板17.結像スリット18および複数枚のス
リット付きの偏向電極19を径た粒子線14の強度は、
検出部である2次電子増倍管20で増幅され、増幅器2
1により電気信号として検出される。上記扇形一様磁場
15の強度を連続的に変化させると、扇形一様磁場15
の強度に対する増幅器21の出力から時系列的にイオン
種の弁別を行うことができる。
An ionization chamber 11 is provided in a vacuum container (not shown) which is evacuated to a high vacuum by a vacuum evacuation system. This ionization chamber 1
Particles (usually positive ions) ionized in the particle beam 1 are accelerated by the electrode 12, gain energy, and are extracted from the exit slit 13 as a particle beam 14. The particle beam 14 is then passed through a fan-shaped uniform magnetic field 15 which is a magnetic field analysis section.
is bent according to its mass and charge by the Lorentz force under . In FIG. 1, magnet pole piece surfaces that generate a fan-shaped uniform magnetic field 15 are provided on the upper and lower sides of FIG. 1, and the direction of the magnetic field is downward in the plane of the paper. Exiting the fan-shaped uniform magnetic field 15, the metal pipe 16. Electrode plate 17 with multiple slits. The intensity of the particle beam 14 having a diameter of the imaging slit 18 and the deflection electrode 19 with a plurality of slits is
Amplified by a secondary electron multiplier tube 20 which is a detection section,
1 is detected as an electrical signal. When the intensity of the sector-shaped uniform magnetic field 15 is continuously changed, the sector-shaped uniform magnetic field 15
The ion species can be discriminated in time series from the output of the amplifier 21 with respect to the intensity.

上記金属パイプ16は、磁場分析部15から結像スリッ
ト18に到る粒子線14のイオン軌道22を取り囲むよ
うに、磁場分析部15寄りに配置されている。金属パイ
プ16はアースに接地されている。
The metal pipe 16 is arranged near the magnetic field analysis section 15 so as to surround the ion trajectory 22 of the particle beam 14 from the magnetic field analysis section 15 to the imaging slit 18 . The metal pipe 16 is grounded.

一方、上記電極板17は、金属パイプ16と結像スリッ
ト18との間に配置されるとともに、そのスリット17
aが上記イオン軌道22に沿うように配列されている6
上記電極板17は、イオン軌道22を外れて真空容器内
で散乱9反射、迷走もしくは浮遊するイオンが隣接する
電極板17゜17に侵入しないようにするため、その端
部をイオンが飛行する向きに折曲しておくことが好まし
い。電極板17はアースに接地される。
On the other hand, the electrode plate 17 is arranged between the metal pipe 16 and the imaging slit 18, and the slit 17
a is arranged along the ion trajectory 22 6
The electrode plate 17 has its edges oriented in the direction in which the ions fly in order to prevent ions that have strayed from the ion trajectory 22 and are scattered, reflected, strayed, or floating in the vacuum container from invading the adjacent electrode plates 17°17. It is preferable to bend it. The electrode plate 17 is grounded.

また、偏向電極19は、結像スリット18と2次電子増
倍管20との間に配置されるとともに、電極板17と同
様に、そのスリン) 19aが結像スリット18から2
次電子増倍管20に到るイオン軌道22に沿うように配
置されている。上記偏向電極19は、その一つに正(プ
ラス)の高電圧E1が印加され、残るものはアースに接
地される。
Further, the deflection electrode 19 is arranged between the imaging slit 18 and the secondary electron multiplier 20, and similarly to the electrode plate 17, the deflection electrode 19a is arranged between the imaging slit 18 and the secondary electron multiplier 20.
It is arranged along the ion trajectory 22 leading to the secondary electron multiplier 20. A positive (plus) high voltage E1 is applied to one of the deflection electrodes 19, and the remaining ones are grounded.

質量分析装置をこのような構成とすれば、扇形一様磁場
15を出たイオンは、金属パイプ16を通過し、電極板
17のスリン) 17aを通過した後、結像スリット1
8に入射するが、イオン軌道22から外れたイオンは金
属パイプ16に入射せず、金属パイプ16外に出る。金
属パイプ16外に出たイオンは、この金属パイプ16内
のイオン軌道22に入ることはなくなる。
If the mass spectrometer has such a configuration, the ions leaving the fan-shaped uniform magnetic field 15 pass through the metal pipe 16, pass through the sulin 17a of the electrode plate 17, and then pass through the imaging slit 1.
However, the ions that deviate from the ion trajectory 22 do not enter the metal pipe 16 and exit from the metal pipe 16. Ions that have come out of the metal pipe 16 no longer enter the ion trajectory 22 inside the metal pipe 16.

また、金属パイプ16にも極(僅かイオン軌道22から
外れたイオンが入射される可能性があるが、これらのイ
オンは金属パイプ16内で散乱され、次の電極板17の
間からイオン軌道22外へ散乱されて排除されてしまい
、結像スリット18に入射することはない。
In addition, there is a possibility that ions slightly deviated from the ion orbit 22 may be incident on the metal pipe 16, but these ions will be scattered within the metal pipe 16 and will be redirected from between the next electrode plates 17 to the ion orbit 22. The light is scattered outside and eliminated, and does not enter the imaging slit 18.

結像スリット18を通過したイオンで、検出するイオン
の理論上のイオンエネルギよりも低いエネルギを有する
イオンは、正の高電圧E1が印加された偏向電極19に
より反発され、イオン軌道22外へ排除される。
Ions that have passed through the imaging slit 18 and have an energy lower than the theoretical ion energy of the ions to be detected are repelled by the deflection electrode 19 to which a positive high voltage E1 is applied, and are eliminated from the ion trajectory 22. be done.

このようにして、イオン軌道22を外れたイオンは、順
次、金属パイプ16.電極板17および偏向電極19で
イオン軌道22の外へ排除されるので、2次電子増倍管
20には、イオン軌道22を飛行した理論上のイオンエ
ネルギを有するイオンが入射することになる。従って、
存在比が著しく異なる元素を低ノイズで検出できる。
In this way, the ions that have left the ion orbit 22 are sequentially transferred to the metal pipe 16. Since the ions are removed from the ion trajectory 22 by the electrode plate 17 and the deflection electrode 19, the ions having the theoretical ion energy that have flown through the ion trajectory 22 are incident on the secondary electron multiplier 20. Therefore,
Elements with significantly different abundance ratios can be detected with low noise.

もなみに、第1図の質量分析装置により3Heの検出を
行なったところ、第2図に示す結果を得た。
Incidentally, when 3He was detected using the mass spectrometer shown in FIG. 1, the results shown in FIG. 2 were obtained.

また、第1図の質量分析装置において金属パイプ16、
電極板17および偏向電極19を有していないものによ
り3Heの検出を行ったところ、第3図に示す結果を得
た。
In addition, in the mass spectrometer shown in FIG. 1, the metal pipe 16,
When 3He was detected using a device without the electrode plate 17 and deflection electrode 19, the results shown in FIG. 3 were obtained.

この第2図と第3図とを比較すれば明らかなように、第
1図の質量分析装置では、ノイズレベルが大幅に低く、
’Heが高い精度で検出されていることが分る。
As is clear from comparing Figures 2 and 3, the mass spectrometer shown in Figure 1 has a much lower noise level.
It can be seen that 'He is detected with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る質量分析装置の一実施例の説明図
、第2図は第1図の構成を有する質量分析装置を使用し
て3Heを検出した結果を示すグラフ、第3図はイオン
排除手段を有しない質量分析装置を使用してコHeを検
出した結果を示すグラフ、第4図は扇形一様磁場におけ
るイオンの偏向角と人出射角との関係を示す説明図、第
5図はAxと各収差係数の関係を示すグラフである。 14・・・イオン軌道、  15・・・扇形一様磁場、
16・・・金属パイプ、 17・・・電極板(17a・
・・スリット、      18・・・結像スリット、
19・・・偏向電極(19a・・・スリット)、20・
・・2次電子増倍管、22・・・イオン軌道。 特許出願人 株式会社村田製作所 代 理 人  弁理士 青  山  葆ばか2名第1図 第4図 第2図 HD+H。 第3図 第5図 AX
FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment of the mass spectrometer according to the present invention, FIG. 2 is a graph showing the results of detecting 3He using the mass spectrometer having the configuration shown in FIG. 1, and FIG. A graph showing the results of detecting He using a mass spectrometer without ion exclusion means. Fig. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the ion deflection angle and the human exit angle in a fan-shaped uniform magnetic field. Fig. 5 The figure is a graph showing the relationship between Ax and each aberration coefficient. 14... Ion orbit, 15... Fan-shaped uniform magnetic field,
16... Metal pipe, 17... Electrode plate (17a/
...Slit, 18...Imaging slit,
19... Deflection electrode (19a... slit), 20...
...Secondary electron multiplier, 22...Ion orbit. Patent Applicant Murata Manufacturing Co., Ltd. Agent Patent Attorney Aoyama 2 people Figure 1 Figure 4 Figure 2 HD+H. Figure 3 Figure 5 AX

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)扇形一様磁場からなる磁場分析部に入射されたイ
オンが磁場強度に応じて質量が弁別された後、磁場検出
部から結像スリットを通して検出部に入射されて検出さ
れる質量分析装置において、上記検出部と磁場分析部と
の間に磁場分析部から検出部に到るイオン軌道から外れ
たイオンを排除するイオン排除手段を備えていることを
特徴とする質量分析装置。 (2)上記イオン排除手段は磁場分析部から結像スリッ
トに到るイオン軌道を取り囲むように設けられるととも
にアースに接地された金属パイプであることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の質量分析装置。 (3)上記イオン排除手段は磁場分析部と結像スリット
との間に配置されるとともにアースに接地された複数枚
のスリット付きの電極板であって、これら電極板はその
スリットが上記イオン軌道に沿うように配列されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の質量分析
装置。 (14)上記電極板はその端部がイオンが飛行する向き
に折曲されていることを特徴とする特許請求の範囲第3
項記載の質量分析装置。 (5)上記イオン排除手段は結像スリットと検出部との
間に配置された複数枚の偏向電極であって、これら偏向
電極の一つには正(プラス)の電圧が印加されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項から第4項のいず
れか一に記載の質量分析装置。
[Scope of Claims] (1) Ions that are incident on a magnetic field analysis section consisting of a fan-shaped uniform magnetic field have their masses discriminated according to the magnetic field strength, and then enter the detection section from the magnetic field detection section through an imaging slit. A mass spectrometer for mass detection, characterized in that an ion exclusion means is provided between the detection section and the magnetic field analysis section to exclude ions that have deviated from the ion trajectory from the magnetic field analysis section to the detection section. Analysis equipment. (2) The ion exclusion means is a metal pipe that is provided to surround the ion trajectory from the magnetic field analysis section to the imaging slit and is grounded. Mass spectrometer. (3) The ion exclusion means is an electrode plate with a plurality of slits arranged between the magnetic field analysis section and the imaging slit and grounded, and these electrode plates have a plurality of slits arranged so that the ion trajectory is above the ion trajectory. The mass spectrometer according to claim 1, characterized in that the mass spectrometer is arranged along. (14) Claim 3, wherein the electrode plate has an end bent in a direction in which ions fly.
The mass spectrometer described in Section 1. (5) The ion exclusion means is a plurality of deflection electrodes arranged between the imaging slit and the detection section, and a positive voltage is applied to one of these deflection electrodes. A mass spectrometer according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:
JP60078137A 1985-04-11 1985-04-11 Mass spectrometer Granted JPS61237357A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10206272A (en) * 1997-01-23 1998-08-07 Ulvac Japan Ltd Method for improving resolving power of magnetic field deflection type mass spectrometer tube for leakage detection

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH10206272A (en) * 1997-01-23 1998-08-07 Ulvac Japan Ltd Method for improving resolving power of magnetic field deflection type mass spectrometer tube for leakage detection

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