JPS61237358A - Mass spectrometer - Google Patents

Mass spectrometer

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JPS61237358A
JPS61237358A JP60078138A JP7813885A JPS61237358A JP S61237358 A JPS61237358 A JP S61237358A JP 60078138 A JP60078138 A JP 60078138A JP 7813885 A JP7813885 A JP 7813885A JP S61237358 A JPS61237358 A JP S61237358A
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JP
Japan
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ion
magnetic field
ions
mass spectrometer
reflection
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JP60078138A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Yamamoto
宏 山本
Mitsuhiro Murata
充弘 村田
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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
    • H01J49/06Electron- or ion-optical arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02Details
    • H01J49/025Detectors specially adapted to particle spectrometers

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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

PURPOSE:To improve the accuracy with low noise in mass spectrograph of such element as having remarkably high existing ratio by providing reflection preventing means in Farady cap thereby preventing reflection and dispersion of incident ions at the Farady cap. CONSTITUTION:In order to prevent the incident ions from departing to the outside of Farady cap 21 through reflection or dispersion, a reflection preventing board 25 and an ion reflection preventing mesh 26 are provided respectively at the slit board side 23 and the cap 22 side. Said boards 25 are planted at three sides of square slit board 23 while surrounding the slit board 23 in reverse direction from the advancing direction of the incident ions. While said mesh 26 is arranged in the cap 22 in three layers approximately in perpendicular against the ion orbit 17.

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
、イオンを発生するだめのイオン源と、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1!、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、扇形一様磁場の池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. As a mass separation system, even 1! , the direction and velocity of the accelerated ion (
There is a single convergence type that converges energy (energy) using a fan-shaped uniform magnetic field, and a double convergence type that converges the fan-shaped uniform magnetic field using a fan-shaped electric field.

単収束質量分析装置はデンプスタ−(Demρster
)にはじまり、その後−次近似のイオン光学かへルツオ
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
erwin)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 perfected 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 the wide-angle convergence system (Erwin), 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、端縁基(fringin
g fielcl)の影響を無視していることによる。
That is, the calculations that form the basis of these proposals only deal with ionic orbits in the orbital plane, and only the fringing
This is because the influence of g fieldcl) is ignored.

ところが、一様磁場であっても端縁基では軌道平面から
外れると磁場の分布力C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。
However, even if the magnetic field is uniform, if the edge group deviates from the orbital plane, the distribution force C of the magnetic field will be different, and the ion trajectory will therefore shift, causing 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、端縁基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 an edge group 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6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. 6, 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、矛、はスリット3からの磁場1までの距離、
12は磁場1が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 and exit angles of the ion beam 4, respectively, and 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Xr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 leaving the ion source 2 and reaching the collector 6, the so-called aberration Xr, 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、α、βはイオンビーム4の傾トの角度である。
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 α 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。γ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. γ 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。11と12を非対称
にすると像倍率AXを任意の大ぎ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
り与えられる。
Therefore, first, as a means to reduce the aberration, 11 and 12
It is conceivable to make it asymmetric. It is known that by making 11 and 12 asymmetrical, the image magnification AX can be made arbitrarily large. The resolution R of the mass spectrometer is given by the following equation (2), where S is the width of the slit of the ion source.

ここで、Δ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
隙O,OSγlの場合について、各収差係数のAxに対
する変化を第7図に示した。
Now, as a typical example, FIG. 7 shows changes in each aberration coefficient with respect to Ax in the case of φm=90', magnetic pole gap O, and OSγl.

第7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。このことから、(2)式の収差Δが
天外くなると、分解能がかえって悪くなり、11 と1
2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Aγ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. 7 that when Ax=0.5, Aαα is three times larger than when Ax=1, and A, β, and Aββ are about twice as large. From this, when the aberration Δ in equation (2) becomes extraordinary, the resolution worsens, and 11 and 1
It can be determined that it is not preferable to make 2 asymmetrical. Note that in the figure, the value obtained by dividing the aberration coefficient by Aγ is shown, but this is because when considering resolution, the ratio between the magnitude of mass dispersion and the magnitude of aberration becomes a problem.

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
=rmcot’ 1 / 2φm  −(3)の曲りを
つけると、αに関する2次収束が得られる。このときの
条件は、φm=90°のときはR4=R2= rmであ
り、φm=60”のと外は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
=rmcot' 1/2φm - (3) By applying the bending, quadratic convergence with respect to α is obtained. The conditions at this time are R4 = R2 = rm when φm = 90°, and R1 = R2 = 0.192 outside of φm = 60''.
It is 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.

この表から、曲線境界のものはAααがOとなるが、池
の収差係数は直線境界のものに比べていずれも大ぎな値
を示し、したがって、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。
From this table, it can be seen that Aαα is O for the curved boundary, but the Ike's aberration coefficients are all larger than those for the straight boundary. Therefore, adding a curve to the magnetic field boundary also reduces aberration. It can be said that it is not effective in reducing the size.

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(φm)を変えたとき、4個の2
次収差係数と他の重要な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ε+ ” ε
2 ” εとしたとき、tan t=<0.68〜0.
69)janφm/2・・・・・・・・・(3) を満足するように、入出射の角度(ε1.ε2)および
偏向角(φll1)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
.. ε2) and deflection angle (φm), four 2
These are the measurement results that measure how the order aberration coefficients and other important ion optical parameters change.
2” ε, tan t=<0.68~0.
69) janφm/2 (3) If the input and output angles (ε1, ε2) and deflection angles (φll1) are set to satisfy the following, mass dispersion is large,
It is known that the aberration coefficient can be reduced and the shape of a single convergence mass spectrometer can also be made 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、3He/’He=10−6〜IQ−8にも
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, 3He/'He=10-6 to IQ-8.

そこで、このような同位体の分析に、上記のように質量
分散が大きく、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。
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.

この場合、存在比の大きい’Heをファラデーカップで
受け、3Heを2次電子増倍管で増幅して同時に測定で
きるようにするのが便利である。そのような質量分析装
置を第8図に示す。
In this case, it is convenient to receive 'He, which has a large abundance ratio, in a Faraday cup and amplify 3He in a secondary electron multiplier so that they can be measured simultaneously. Such a mass spectrometer is shown in FIG.

第8図に示すように、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が設けら
れている。このイオン化室11の中にたとえばヘリウム
(He)を導入すると、イオン化された’Heおよび’
Heは、電極12によって加速され、エネルギを得、そ
して出射スリ・ノド13から粒子線14として引き出さ
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に応
じて3Heイオンと’Heイオンとに分離される。扇形
一様磁場15を出た3Heイオンおよび’Heイオンは
夫々別のイオン軌道16および17を取る。イオン軌道
16の途中には、結像スリット18.偏向電極19およ
び2次電子増倍管20が配置され、また、いま一つのイ
オン軌道17の途中には、ファラデーカップ21が配置
されている。このファラデーカップ21は、第9図に示
すように、直方体形状を有するステンレス製のカップ2
2と、その開口22aの前方に配置されたスリット板2
3とからなるもので、イオン軌道17を取る’Heイオ
ンは、スリット板23のスリ7)23aを通過し、上記
カップ22に衝突して中性原子化し、イオン電流として
検出される。一方、イオン軌道16を取る’Heイオン
は、2次電子増倍管20の出力に接続された増幅器24
により電気信号として検出される。
As shown in FIG. 8, an ionization chamber 11 is provided in a vacuum container (not shown) that is evacuated to a high vacuum by an evacuation system. For example, when helium (He) is introduced into this ionization chamber 11, ionized 'He and '
He is accelerated by the electrode 12, obtains energy, and is extracted from the output slot 13 as a particle beam 14. The particle beam 14 is then separated into 3He ions and 'He ions according to their mass and charge by the Lorentz force under a fan-shaped uniform magnetic field 15 which is a magnetic field analysis section. The 3He ions and 'He ions exiting the fan-shaped uniform magnetic field 15 take different ion trajectories 16 and 17, respectively. In the middle of the ion trajectory 16, there is an imaging slit 18. A deflection electrode 19 and a secondary electron multiplier 20 are arranged, and a Faraday cup 21 is arranged in the middle of another ion trajectory 17. As shown in FIG. 9, this Faraday cup 21 is a stainless steel cup 2 having a rectangular parallelepiped shape.
2, and a slit plate 2 arranged in front of the opening 22a.
The 'He ions taking the ion trajectory 17 pass through the slit 7) 23a of the slit plate 23, collide with the cup 22, become neutral atoms, and are detected as an ion current. On the other hand, 'He ions taking an ion trajectory 16 are transmitted through an amplifier 24 connected to the output of a secondary electron multiplier 20.
is detected as an electrical signal.

ところで、上記のような構成を有する質量分析装置では
、イオン化室11に、2X10−’Torrから5xi
o−6Torr 主でヘリウムを導入すると、ファラデ
ーカップ21で検出されるイオン電流は約20pAにな
るので、上記のように、ファラデーカップ21で検出で
きるが、ファラデーカップ21に入射した’Heイオン
がそのよ)反射されて散乱を繰り返し、3Heイオンの
軌道16から結像スリット18を経て2次電子増倍管2
0に入射するとノイズとなる。このときの、3Heイオ
ンは2X10−”A程度で、イオンの個数にすると約1
3個程度の極微小であるか呟2次電子増倍管20に77
ラデーカツプ21で反射された’Heイオンが入射する
と、大きな雑音となり、’Heの測定が全く不可能にな
る。
By the way, in the mass spectrometer having the above configuration, the ionization chamber 11 has a voltage ranging from 2X10-'Torr to 5xi
When helium is introduced at o-6 Torr, the ion current detected by the Faraday cup 21 becomes approximately 20 pA, so it can be detected by the Faraday cup 21 as described above, but the 'He ions incident on the Faraday cup 21 y) It is reflected and scattered repeatedly, and from the orbit 16 of the 3He ion, it passes through the imaging slit 18 and enters the secondary electron multiplier tube 2.
If it is incident on 0, it becomes noise. At this time, the 3He ion is about 2X10-"A, and the number of ions is about 1
About 3 microscopic secondary electron multipliers 77 to 20
When the 'He ions reflected by the Radhe cup 21 are incident, they cause a large amount of noise, making it completely impossible to measure 'He.

(発明の目的) 本発明は上記問題点を解消すべくなされたものであって
、ファラデーカップでの入射イオンの反射や散乱を防ぎ
、S/N比を向上させて安定な測定が行えるようにした
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 to solve the above-mentioned problems, and it is possible to prevent reflection and scattering of incident ions in the Faraday cup, improve the S/N ratio, and perform stable measurements. The aim is to provide a mass spectrometer with

(発明の構成) このため、本発明は、検出するイオン種のイオン軌道の
途中に夫々配置されたファラデーカップおよびイオン検
知手段に入射するようにした質量分析装置において、上
記ファラデーカップはイオン反射防止手段を備えている
ことを特徴としている。
(Structure of the Invention) Therefore, the present invention provides a mass spectrometer in which the ion species to be detected is incident on a Faraday cup and an ion detection means, which are respectively arranged in the middle of the ion trajectory, in which the Faraday cup prevents ion reflection. It is characterized by having the means.

上記イオン反射防止手段は、好ましくは、ファラデーカ
ップを構成している金属製のカップの前部に配置された
スリット板のスリットを取り囲むように立てられた反射
防止板である。
The ion anti-reflection means is preferably an anti-reflection plate erected to surround a slit of a slit plate disposed at the front of a metal cup constituting the Faraday cup.

上記イオン反射防止手段は、また、好ましくは、ファラ
デーカップを構成している金属製のカップの内部に入射
するイオン軌道に対しては望直角となるように配置され
たメツシュである。
Preferably, the ion antireflection means is a mesh arranged so as to be perpendicular to the trajectory of ions entering the interior of the metal cup constituting the Faraday cup.

(発明の効果) 本発明によれば、ファラデーカップに反射防止手段を設
けてファラデーカップで内入射イオンの反射や散乱を防
止するようにしたので、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、ファラデー
カップと2次電子増倍管等のイオン検知手段により低ノ
イズで同時に精度よく同位体を測定することができる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, since the Faraday cup is provided with an anti-reflection means to prevent reflection and scattering of ions incident on the Faraday cup, abundance ratios differ significantly as in isotope analysis. Even in the case of mass spectrometry of elements, isotopes can be measured simultaneously with low noise and with high precision using ion detection means such as a Faraday cup and a secondary electron multiplier.

(実施例) 以下、添付図面を参照しつ)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.

本発明に係る質量分析装置を第1図に示す。A mass spectrometer according to the present invention is shown in FIG.

第1図に示す質量分析装置は、第8図の質量分析装置に
おいて、ファラデーカップ21に入射したイオンが反射
や散乱等により、再び、77ラデーカツプ21外へ出な
いようにするため、イオン反射防止手段として、スリッ
ト板23側には反射防止板25を、また、カップ22側
にはイオン反射防止用のメツシュ26を夫々設けるよう
にしたものである。
In the mass spectrometer shown in FIG. 1, the mass spectrometer shown in FIG. As means, an antireflection plate 25 is provided on the slit plate 23 side, and a mesh 26 for preventing ion reflection is provided on the cup 22 side.

上記反射防止板25は、第2図に示すように、四角形状
のスリット板23の3辺にこのスリット板23を取り囲
むように入射するイオンの進行方向とは逆向外に立てら
れている。また、イオン反射防止用のメツシュ26は、
第3図に示すように、カップ22の内部に、イオン軌道
17にはダ直角に3層に配置されている。
As shown in FIG. 2, the anti-reflection plate 25 is erected on three sides of the rectangular slit plate 23 so as to surround the slit plate 23 in a direction opposite to the traveling direction of the incident ions. In addition, the mesh 26 for preventing ion reflection is
As shown in FIG. 3, three layers are arranged inside the cup 22 at right angles to the ion trajectory 17.

このようにすると、ファラデーカップ20二人射したイ
オンが反射したり散乱して、再び、ファラデーカップ2
1外に出て迷走イオンや浮遊イオン等になり、これが2
次電子増倍管20に入射するのが着しく減少し、高いS
/N比で77ラデーカツプ21と2次電子増倍管20に
よる同位体の同時測定が可能になる。
In this way, the ions emitted from the Faraday cup 20 will be reflected or scattered, and the Faraday cup 2
1. They go outside and become stray ions or floating ions, which become 2.
The number of electrons incident on the secondary electron multiplier 20 is significantly reduced, resulting in a high S
/N ratio makes it possible to simultaneously measure isotopes using the 77 rad cup 21 and the secondary electron multiplier 20.

ちなみに、第1図の質量分析装置により、’Heと’H
eの検出を行ったところ、第4図に示すように、コHe
については曲線り、で示す結果が、また、’Heについ
ては曲線1】2で示す分析結果が夫々得られた。
By the way, with the mass spectrometer shown in Figure 1, 'He and 'H
When detecting e, as shown in Fig. 4,
For 'He, results shown by curves 1 and 2 were obtained, respectively.

一方、第8図の質量分析装置により、同様の分析を行っ
たところ、第5図に示すように、’Heについては曲線
h11で示す結果が、また、’Heについては曲線h1
□で示す分析結果が夫々得られた。
On the other hand, when similar analysis was performed using the mass spectrometer shown in FIG. 8, as shown in FIG.
Analysis results indicated by □ were obtained.

この第4図と第5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、
3Heが高い精度で検出されていることが分かる。それ
にくらべ、第5図では”Heが反射された’Heのノイ
ズに完全に埋もれてしまい全く検知ができない。
As is clear from comparing Figures 4 and 5, the mass spectrometer shown in Figure 1 has a much lower noise level.
It can be seen that 3He is detected with high accuracy. In comparison, in Fig. 5, "He" is completely buried in the noise of reflected "He" and cannot be detected at all.

なお、上記実施例において、イオン反射防止手段として
、反射防止板25もしくはメツシュ26のいずれか一方
を設けるようにしても、存在比が著しく異なる元素の質
量分析を、上記と同様に、高いS/N比で測定すること
ができる。
In the above embodiment, even if either the antireflection plate 25 or the mesh 26 is provided as the ion antireflection means, mass spectrometry of elements with significantly different abundance ratios can still be performed with a high S/ It can be measured by N ratio.

【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構成を
示す説明図、第2図は第1図の質量分析装置の77ラデ
ーカツプの斜視図、第3図は第2図の77ラデーカツプ
に使用されるカップの縦断面図、第4図および第5図は
夫々第1図および従来の質量分析装置によるヘリウムの
分析結果を示すグラフ、第6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7
図はA×と各収差係数の関係を示すグラフ、第8図は従
来の質量分析装置の説明図、第9図は第8図の質量分析
装置の77ラデーカツプの斜視図、である。 15・・・扇形一様磁場、16.17・・・イオン軌道
、20・・・2次電子増倍管、 21・・・ファラデーカップ、22・・・カップ、23
・・・スリット板、25・・・反射防止板、26・・・
メツシュ。 特許出願人 株式会社村田製作所 代 理 人  弁理士 青  山  葆はが2名第3M
! 第8g 第4図 第5図 第9@ 2M 第6図
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of an embodiment of a mass spectrometer according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a 77-rad cup of the mass spectrometer shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a perspective view of a 77-rad cup of the mass spectrometer shown in FIG. Figures 4 and 5 are graphs showing the helium analysis results of Figure 1 and a conventional mass spectrometer, respectively, and Figure 6 shows the deflection angle of ions in a fan-shaped uniform magnetic field. Explanatory diagram showing the relationship between and the human exit angle, No. 7
The figure is a graph showing the relationship between Ax and each aberration coefficient, FIG. 8 is an explanatory diagram of a conventional mass spectrometer, and FIG. 9 is a perspective view of the 77 Radhe cup of the mass spectrometer shown in FIG. 15... Fan-shaped uniform magnetic field, 16.17... Ion orbit, 20... Secondary electron multiplier, 21... Faraday cup, 22... Cup, 23
...Slit plate, 25...Anti-reflection plate, 26...
Metush. Patent applicant: Murata Manufacturing Co., Ltd. Agent: Patent attorney: Aoyama Bohaha, 2 persons No. 3 M
! 8g Figure 4 Figure 5 Figure 9 @ 2M Figure 6

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (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
部から出射されて検出するイオン種のイオン軌道の途中
に夫々配置されたファラデーカップおよびイオン検知手
段に入射するようにした質量分析装置において、上記フ
ァラデーカップはイオン反射防止手段を備えていること
を特徴とする質量分析装置。
(1) Ions incident on a magnetic field analyzer consisting of a fan-shaped uniform magnetic field have their masses discriminated according to the magnetic field strength, and are then emitted from the magnetic field detector and placed in the middle of the ion trajectory of the ion species to be detected. 1. A mass spectrometer in which ions are incident on a Faraday cup and an ion detection means, wherein the Faraday cup is equipped with an ion reflection prevention means.
(2)上記イオン反射防止手段は、ファラデーカップを
構成している金属製のカップの前部に配置されたスリッ
ト板のスリットを取り囲むように立てられた反射防止板
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。
(2) A patent characterized in that the ion anti-reflection means is an anti-reflection plate erected to surround the slit of a slit plate arranged in the front part of a metal cup constituting a Faraday cup. A mass spectrometer according to claim 1.
(3)上記イオン反射防止手段は、ファラデーカップを
構成している金属製のカップの内部に入射するイオン軌
道に対してほゞ直角となるように配置されたメッシュで
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) A patent characterized in that the ion reflection prevention means is a mesh arranged so as to be substantially perpendicular to the trajectory of ions entering the interior of the metal cup constituting the Faraday cup. A mass spectrometer according to claim 1.
JP60078138A 1985-04-11 1985-04-11 Mass spectrometer Pending JPS61237358A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010177120A (en) * 2009-01-30 2010-08-12 Ulvac Japan Ltd Ion detector and quadrupole mass spectrometer equipped with the same, and faraday cup
JP4605865B2 (en) * 2000-08-09 2011-01-05 キヤノンアネルバ株式会社 Ion attachment mass spectrometer

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JP4605865B2 (en) * 2000-08-09 2011-01-05 キヤノンアネルバ株式会社 Ion attachment mass spectrometer
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