JPS6240148A - イオン検出器 - Google Patents

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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、質量分析計などに使用されるイオン検出器に
関する。

（ロ）従来技術とその問題点 従来の飛行時間形質量分析計には、そのイオン検出器と
してマイクロチャンネルプレートを用いナーｔ１のＭＡ
へ２−− このマイクロチャンネルプレートに対して試料から放出
されたイオンをそのまま衝突させてイオンを検出する場
合には、特に入射するイオンが低速で高質量のものであ
ると、わずかな二次電子しか放出されないので検出効率
が極端に悪くなる。

このため、従来技術では、マイクロチャンネルプレート
の手前に電子放出効率の高いコンバータ板を配置し、試
料から放出されたイオ“ンをまずこのコンバータ板に衝
突させ、これにより励起されて発生する二次電子をマル
チヤンネルプレートで検出することでイオンの検出効率
を高めるようにしたものがある。このようなイオン検出
器としては、第２図に示すように、マイクロチャンネル
プレー）ＭＣＰの手前に複数のコンバータ板Ｃをブライ
ンド状に配置した、いわゆるベネチアンブラインド形コ
ンバータ付きイオン検出器がある。

ところが、このベネチアンブラインド形コンバータ付き
イオン検出器を飛行時間形質量分析計に使用した場合に
は、第３図に示すように、コンバータ板Ｃがイオンの飛
行方向に対して一定の傾斜角度θで配置されているため
、試料から同一時刻に発生した同一質量のイオンでもコ
ンバータ板Ｃに衝突する場゛所によって飛行距離に差Δ
ａを生じ、その結果、マイクロチャンネルプレートで検
出される二次電子の入射時間が異なってきて質量分解能
が低下するという不具合を生じる。

この不具合を解消するために、従来は、第４図に示すよ
うなイオン検出器が提案されている。このイオン検出器
では、コンバータ板Ｃをイオンの入射方向に対して垂直
に配置するとともに、紙面に垂直方向に磁場をかけ、コ
ンバータ板Ｃがら発生された二次電子をマイクロチャン
ネルプレートＭＣＰに導くように構成している。このよ
うにコンバータ板Ｃをイオンの入射方向に対して垂直に
配置すれば、試料から同一時刻に発生した同一質量のイ
オンに対してコンバータ板までの飛行距離が等しくなる
ので質量分解能をある程度まで高めることが可能となる
。

、ところが、上記のような構成では、磁場を発生するた
めに大きな磁石が必要となり、しかも、検出感度を高め
るためにコンバータ板の面積を大きくするとマルチヤン
ネルプレートの有効面積もこれに応じて大きくせねばな
らず、装置全体が大型化するという難点がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、質量分解能が高く、しかも、簡単でコンパクトな構
造であるにもかかわらず検出感度の大きいイオン検出器
を提供することを目的とする。

（ハ）問題点を解決するための手段 本発明は、上記の目的を達成するために、イオンの入射
方向に対して垂直に配置したイオン電子変換用のコンバ
ータ板を備え、このコンバータ板に直交して電子偏向電
極板を配置するとともに、この電子偏向電極板の対向位
置に電子増倍手段を設けてイオン検出器を構成している
。

（ニ）作用 イオンの入射方向に対して垂直にコンバータ板が配置さ
れているので、入射したイオンは飛行時間に差を生じる
ことなくコンバータ板に衝突する。

これにより発生した二次電子は、コンバータ板と電子偏
向電極板により形成された電位分布によるレンズ効果に
よって電子偏向電極板に対向して配置された電子増倍手
段に効率良く収束される。

（ホ）実施例 第１図は、本発明の実施例に係るイオン検出器の平面断
面図である。同図において、符号ｌはイオン検出器１，
２は断面逆り字形の金属板である。

この金属板２は、イオンの入射方向に垂直に配置された
対向壁４と、この対向壁４に直交する平行壁６と、上記
対向壁６から平行壁６に平行して突出した突出壁８とが
一体形成されてなる。そして、対向壁４の内面にイオン
電子変換用として電子放出効率に優れたｃｕ−８０合合
板を酸化してなるコンバータ板１０が固着されており、
また、平行壁６が電子偏向電極板６とされる。

１２．１４は電場形成用として対向壁４と平行壁６との
各対向位置にそれぞれ配置された第１、第２メツシユで
あり、これらの第１１第２メツシユ場形成用の空間部１
５とされる。

１６は第１メツシユ１２の外方に配置されたシールド用
メツシュ、１８は電子偏向電極板６の対向して第２メツ
シユＩ４の外方に配置された電子増倍手段としてのマイ
クロチャンネルプレートである。

イオン検出器１の各部に印加する電圧は、本例では次の
ように設定されている。電子偏向電極板６を含む金属板
２、コンバータ仮１０および第１メツシユ１２は共に負
極性の同じ電圧か、第２メツシユ１４は負極性で絶対的
に金属板２への印加電圧よりも小さい電圧がそれぞれ印
加され、また、シールド用メツシュ１６はアース電位に
設定される。このように各部における電圧を設定すれば
、空間部１５における電位分布Ｅは図中破線で示される
ようになる。

したがって、図外の試料から放出されたイオンがシール
ド用メツシュ１６、第１メツシユ１２を通過して空間部
１５に入射すると、入射したイオ’／　Ｉ＋　１’／バ
ー々ｋＦｙ　Ｉ　ｎ　１．−　＄　吃＋　Ｘ　　、−７
７’ｌ　ＭＬ　ＩＳ−、／オンの入射方向に対して垂直
にコンバータ板ｌＯが配置されているので、入射したイ
オンは飛行時間に差を生じることがない。コンバータ板
ｌＯにイオンが衝突すると、コンバータ板ｌＯからは、
このイオンに励起されて二次電子が放出される。

この発生した二次電子は、空間部１５内に形成された電
位分布Ｅによるレンズ効果によってマイクロチャンネル
プレート１８に効率良く収束される。

なお、イオンがコンバータ板１０に衝突する位置によっ
てコンバータ板１０から発生した二次電子がマイクロチ
ャンネルプレート１８に到達するまでの飛行距離に差を
生じるが、二次電子の移動速度はイオンに比較するとは
るかに大きいために、分解能へ影響をほとんど及ぼさな
い。

この実施例では電子増倍手段としてマイクロチャンネル
プレートを使用しているが、これに限定されるものでは
なく、その他、たとえば光電子増倍管とノンチレータと
を組み合わせて構成することもできる。また、この実施
例では空間部１５は上下に解放しているが、上下にも金
属板を設は二次電子の収束効率を高めることもできる。

また、電子偏向電極板６を金属板２と別体に構成し、コ
ンバータ板１０、電子偏向電極板６、第１、第２メツシ
ユに個別に所定の電圧を印加して電位分布を任意に調整
できるようにしてもよい。さらに、二次電子の収束効率
を高めるためには、突出壁８を設ける方がより好ましい
が、これを省略することも可能である。

一方、このイオン検出器ｌは、飛行時間形質量分析計に
適用できる他、四重橋形質量分析計や磁場形質量分析計
のイオン検出器としても使用することができる。また、
コンバータ板１０と電子偏向電極板６とに印加する電圧
を負の高電圧にすれば、Ｐ　ｏｓｔ　Ａ　ｃｃｅｌｅｒ
ａｔ　ｉｏｎ　Ｄ　ｅｔｅｃｔｏｒとして使用すること
も可能となる。

（へ）効果 以上のように本発明によれば、コンバータ板がイオンの
入射方向に対して垂直に配置されているため、飛行時間
形の質量分析装置のイオン検出器として使用した場合に
も高い分解能が得られる。

また、電子偏向電極板によるレンズ効果によりコンバー
タ板で発生した二次電子を電子増倍手段に効率良く収束
することができるので、簡単な構造であるにもかかわら
ず検出感度を大きくすることが可能となる等の優れた効
果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のイオン検出器の平面断面図、
第２図は従来のベネチアンブラインド形コンバータを用
いたイオン検出器の構成図、第３図は第２図のイオン検
出器における入射イオンの飛行距離差の説明図、第４図
は従来の他のイオン検出器の構成図である。 １・・・イオン検出器、６・・・電子偏向電極板、ＩＯ
・・・コンバータ板、１８・・・マイクロチャンネルプ
レート。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオンの入射方向に対して垂直に配置したイオン
   電子変換用のコンバータ板を備え、このコンバータ板に
   直交して電子偏向電極板を配置するとともに、この電子
   偏向電極板の対向位置に電子増倍手段を設けていること
   を特徴とするイオン検出器。
2. （２）電子増倍手段はマイクロチャンネルプレートであ
   る特許請求の範囲第１項記載のイオン検出器。