JPS63146339A

JPS63146339A - 飛行時間型質量分析計

Info

Publication number: JPS63146339A
Application number: JP61292078A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Wake; 弘明和気
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1986-12-08
Filing date: 1986-12-08
Publication date: 1988-06-18
Anticipated expiration: 2010-09-27
Also published as: JPH0789476B2

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、主としてレーザ光を用いてイオン化を行なう
飛行時間型質量分析計に関ずろ。

（ロ）従来技術とその問題点一般に、飛行時間型質量分析計は、試料をレーザ光等に
よって励起してイオン化した後、このイオンを加速して
空間内に放出した場合、イオンが一定距離を飛行する時
間が各々のＩＲ量数によって異なるので、この現象を利
用して試料の含まれろ物質の同定や定量分析を行なう。

ところで、試料をイオン化するには、レーザ光やプラズ
マイオンが用いられるが、特に、前者のレーザ光を用い
た従来の飛行時間型質量分析計には、第２図に示すもの
がある。

この飛行時間型質量分析計ａは、真空室す内に試料Ｃの
配置部ｄ１イオンリフレクタ「、イオン検出器ｇ１反射
ミラーｈ、　ｉ、　ｊがそれぞれ設けられろ一方、真空
室すの外部に試料Ｃを励起ずろレーザ光源１１試料Ｃの
観察照明用光源ｎｓ　ｐ、観察用顕微鏡ｑがそれぞれ配
置されている。

この従来の飛行時間型質量分析計ａでは、試料Ｃからの
イオンの放出軌道Ｑに対してイオン検出器ｇが同軸上に
配置されていない。したがって、試料Ｃから放出された
イオンをイオン検出器ｇに導くにはイオンリフレクタｒ
を一定角度θだけ傾斜して取り付けたり、イオンを偏向
させろイオンディフレクタを別途設ける必要が生じる。

このように、イオンリフレクタｆを傾斜して取り付けろ
場合には、取り付は角度θを精度良く設定しないとイオ
ンをイオン検出器に効率良く導びくことができない。こ
のため、イオンリフレクタｒの角度設定には微調整を要
し、装置組み立て時の調整に手間取ることがある。また
、イオンを偏向させるイオンリフレクタを別途設けた場
合も同様であって、調整に手間取るとともに、部品点数
が多くなってコストアップの要因となる。さらに、第２
図のものでは、レーザ光源からのレーザ光を試料に導く
光学系と、観察照明用光源からの光を試料に導く光学系
とがそれぞれ別個独立しているので、全体として光学系
の構造が複雑化している。

すなわち、試料をレーザ光で励起して分析を行なう場合
には、試料観察用の反射ミラーｉＳｊがイオンの放出軌
道ａに対して障害となるので、分析モードと観察モード
とで各反射ミラーＬ　Ｊを切り換え移動させる機構が必
要となり、光学系の構造か複雑になっていた。

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、イオン検出系と光学系の構造を共に簡素化して、部
品点数を削減してコストダウンを図るとともに、装置組
み立て時の調整も比較的簡単にできるようにすることを
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次の構成を採
る。すなわち、本発明の飛行時間型質量分析計は、試料
を励起するレーザ光源と、試料の観察照明用光源と、前
記各光源からの光を試料に導びく光反射ミラーと、試料
が配置される試料台と、試料から放出されたイオンを反
射するイオンリフレクタと、イオンリフレクタで反射さ
れたイオンを検出するイオン検出器とを備え、前記光反
射ミラー、試料台、イオンリフレクタおよびイオン検出
器が共に真空室内において同軸上に配置されるとともに
、前記光反射ミラーとイオン検出器は共に中央部にイオ
ン通過孔が形成される一方、前記レーザ光源と照明用光
源とから放射される３光を前記反射ミラーに至る光路上
に共通に導く光導入手段が設けられている。

（ニ）作用本発明の飛行時間型質量分析計では、試料台、イオンリ
フレクタ、イオン検出器が共に同軸上に配置されている
ので、試料から放出されたイオンは光反射ミラーとイオ
ン検出器の各中央部に形成されたイオン通過孔を各々通
過してイオンリフレクタ内に入る。この場合、イオンリ
フレクタは、試料台と各イオン通過孔と同軸上に配置さ
れており、かつ、イオンリフレクタに入るイオンは僅か
に入射角をもっているため、イオンリフレクタで反射さ
れたイオンは入射軌道から外れてイオン検出器に向かう
。したがって、従来のように、イオン検出器に導くため
にイオンリフレクタを傾斜して取り付けたり、イオンを
偏向させるイオンディフレクタを設ける必要がない。

また、レーザ光源と照明用光源とから放射される３光は
、光導入手段によって光反射ミラーに至る光路上に共通
に導かれる。したかって、光反射ミラーは、試料観察用
の照明光源と試料励起用のレーザ光源との各反射を兼用
することになり、光学系が簡素化される。

（ホ）実施例第１図は本発明の飛行時間型質量分析計の構成図である
。同図において、符号ｌは飛行時間型質量分析計の全体
を示し、２は試料、６は試料２を励起するＮ、レーザ光
等を放出するレーザ光源、８は試料２の観察照明用光源
、１０は試料２の観察用顕微鏡である。また、１２はレ
ーザ光源６と照明用光源８とから放射されろ３光を後述
する光反射ミラー２４に至る光路上に共通に導く光導入
手段である。この光導入手段１２は、紫外線の波長域の
光を反射するとともに、可視光の波長域の光は一部を除
いて透過する特性を有する２つのグイクロイックミラー
１４、ＩＧを組み合わせて構成される。

１８は真空室、１９は真空室１８を構成する隔壁、２０
は隔壁１９に取り付けられた光透過窓、２２は集光レン
ズ、２４はレーザ光源６と観察照明用光源８からの光を
試料２に導びく光反射ミラーである。集光レンズ２２は
、図中矢印で示すように、試料２の焦点位置を合わせる
ために光軸に沿って移動可能に設けられており、また、
光反射ミラー２４は、中央部にイオン通過孔２４ａが設
けられるととらに、端面が４５°に傾斜切断されて反射
面２４ｂが形成されている。

２６は試料２が配置される試料台で、直交２軸方向に移
動可能に設けられている。２８は試料前面に配置された
イオン引き出し電極である。

３０は試料２から放出されたイオンを反射するイオンリ
フレクタである。このイオンリフレクタ３０は、ドーナ
ツ状のグリッド３２を多数枚同軸上に並列配置し、かつ
、各グリッド３２には電界設定用の分割抵抗Ｒ１〜Ｒｎ
を接続して構成されている。また、３４はイオンリフレ
クタ３０で反射されたイオンを検出するイオン検出器で
ある。このイオン検出器３４は、本例ではマイクロヂャ
ネルプレートが使用されており、その中央部にはイオン
透過孔３４ａか形成されている。

そして、上記の光反射ミラー２４、試料台２６、イオン
リフレクタ３０およびイオン検出器３４が共に真空室１
８内において同一の軸り上に配置されている。

なお、３６はイオンリフレクタ３０を通過したイオンを
電子に変換するダイノード、３８はダイノード３６から
の電子を検出する検出器、４０は増０幅４、Ｖｒ、Ｖｌ
、Ｖｏは電源、ｓｗｌ、　ｓｗ、は分析モードの切り換
え用のスイッチである。

次に、本発明の飛行時間型質量分析計１の作用について
説明する。

試料２をレーザ光で励起して質量分析を行なう場合には
、レーザ光源６を点灯してレーザ光を放射する。このレ
ーザ光は、グイクロイックミラー１４．１６でそれぞれ
反射された後、集光レンズ２２を通過して光反射ミラー
２４で反射され、試料２に照射される。これにより試料
２から励起されて放出されたイオンは、共に同軸り上に
配置された反射ミ゛ラー２４とイオン検出器３４の各イ
オン通過孔２４ａ、３４ａを順次通過してイオンリフレ
クタ３０内に入る。イオンリフレクタ３０のダイノード
３２には、各分割抵抗Ｒ１〜Ｒｎによって所定の電圧が
印加されており、これによってイオンリフレクタ３０内
には、傾斜電界が形成されている。すなわち、たとえば
試料２から正のイオンが放出される場合には、図中左側
に向かうほど強電界となるように各電圧が設定される。

したがって、イオンリフレクタ３０内に導入されたイオ
ンは、イオンリフレクタ３０で反射されることになる。

この場合、イオンリフレクタ３０に入るイオンは僅かに
入射角をもっているため、イオンリフレクタ３０で反射
されたイオンは放物線軌道を描いてイオン検出器３４に
向かう。そして、イオン検出器３０に到達する時間は、
各イオンの質量数に依失するので、イオンリフレクタ３
０中の飛行時間の差によってイオンが質量分離される。

上記の試料分析に並行して試料観察を行なう場合や単独
に試料観察を行なう場合などには、観察照明用光源８を
点灯する。観察照明用光源８から出た光は、初段のグイ
クロイックミラー１４を透過した後、次段のグイクロイ
ックミラー１６で反射される。次いで、集光レンズ２２
を経て光反射ミラー２４で反射された後、試料２に照射
されろ。

試料２からの反射光は、光反射ミラー２４で反射された
後、集光レンズ２２を経てグイクロイックミラー１６を
透過して観察用顕微鏡１０内に導かれる。このように、
光反射ミラー２４は、試料観察用の照明光源８と試料励
起用のレーザ光源６との各反射を兼用することになる。

なお、この実施例の飛行時間型質量分析計ｌでは、スイ
ッチＳＷ＋、ＳＷｔを切り換えることによって、イオン
をイオンリフレクタ３０を通過させてダイノード３６に
導き、ここで電子に変換した後、検出器３８で検出する
ようにすることらできる。また、この実施例の他、イオ
ンリフレクタ３０を設けていない飛行時間型質量分析計
においてら、イオン検出器３４を試料台２６と光反射ミ
ラー２４と同軸上に配置することにより、上記と同様の
効果を得ることができる。さらに、試料２の裏面にレー
ザ光を照射し、試料２の他方側表面から放出されるイオ
ンを検出する方式のものにも本発明を適用することがで
きる。

（へ）効果以上のように本発明によれば、光反射ミラー、試料台、
イオンリフレクタおよびイオン検出器を共に真空室内に
おいて同軸上に配置したので、従来のように、イオン検
出器に導くためにイオンリフレクタを傾斜して取り付け
たり、イオンを偏向させるイオンディフレクタを設ける
必要がない。

また、光反射ミラーは、試料観察用の照明光源と試料励
起用のレーザ光源との各反射を兼用することになる。そ
の結果、イオン検出系と光学系の構造を共に簡素化でき
るため、部品点数が削減されてコストダウンが図れると
ともに、装置組み立て時の調整ら簡単にできるようにな
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を、第２図は従来例をそれぞれ
示し、第１図および第２図は共に飛行時間型質量分析計
の構成図である。 ■・・・飛行時間型質量分析計、２・・・試料、６・・
・レーザ光源、８・・・観察照明用光源、１２・・・光
導入手段、１８・・・真空室、２４・・・光反射ミラー
、２４ａ・・・イオン通過孔、２６・・・試料台、３０
・・・イオンリフレクタ、３４・・・イオン検出器、３
４ａ・・・イオン通過孔。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）試料を励起するレーザ光源と、試料の観察照明用
光源と、前記各光源からの光を試料に導びく光反射ミラ
ーと、試料が配置される試料台と、試料から放出された
イオンを反射するイオンリフレクタと、イオンリフレク
タで反射されたイオンを検出するイオン検出器とを備え
、前記光反射ミラー、試料台、イオンリフレクタおよび
イオン検出器が共に真空室内において同軸上に配置され
るとともに、前記光反射ミラーとイオン検出器は共に中
央部にイオン通過孔が形成される一方、前記レーザ光源
と照明用光源とから放射される各光を前記反射ミラーに
至る光路上に共通に導く光導入手段が設けられているこ
とを特徴とする飛行時間型質量分析計。