JPS6360497B2 - - Google Patents
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- JPS6360497B2 JPS6360497B2 JP55097112A JP9711280A JPS6360497B2 JP S6360497 B2 JPS6360497 B2 JP S6360497B2 JP 55097112 A JP55097112 A JP 55097112A JP 9711280 A JP9711280 A JP 9711280A JP S6360497 B2 JPS6360497 B2 JP S6360497B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electric field
- ion
- slit
- ions
- plate
- Prior art date
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- Expired
Links
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 29
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 14
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 claims description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 20
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] Chemical compound N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
- H01J49/28—Static spectrometers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は多数のイオン検出器を並べた検出系を
持つ質量分析装置に関する。
持つ質量分析装置に関する。
現在広く普及している質量分析装置は１つのイ
オンコレクタを有し、該コレクタに入射するイオ
ンの質量数を分析磁場又は加速電圧の掃引により
掃引してマススペクトルを得ている。ところがこ
の様な装置では掃引をある程度以上速くできない
（例えば毎秒１回程度）ため、試料を瞬間的に例
えばパルスレーザで加熱してイオン化し、そのイ
オンを分析する様な用途には使用できない。そこ
でこの様な用途にはイオンがスペクトルとして展
開される収束面に写真乾板を配置し、全質量範囲
を同時に検出する型の質量分析装置が用いられて
いる。しかしながら写真乾板は感度がコレクタに
よる電気的検出に比べ約３桁も悪いという欠点を
有している。
オンコレクタを有し、該コレクタに入射するイオ
ンの質量数を分析磁場又は加速電圧の掃引により
掃引してマススペクトルを得ている。ところがこ
の様な装置では掃引をある程度以上速くできない
（例えば毎秒１回程度）ため、試料を瞬間的に例
えばパルスレーザで加熱してイオン化し、そのイ
オンを分析する様な用途には使用できない。そこ
でこの様な用途にはイオンがスペクトルとして展
開される収束面に写真乾板を配置し、全質量範囲
を同時に検出する型の質量分析装置が用いられて
いる。しかしながら写真乾板は感度がコレクタに
よる電気的検出に比べ約３桁も悪いという欠点を
有している。
そのため近時写真乾板にかえて収束面に沿つて
微小径の２次電子増倍管を束ねた所謂チヤンネル
プレートを配置すると共に、該チヤンネルプレー
トの後方に微小コレクタを多数配列し、それによ
り収束面に展開されるスペクトルの全範囲を同時
に高感度で検出することが提案されている。しか
しながら現時点ではチヤンネルプレートは感度の
面では極めて優れているものの、増倍管径を数十
μ以下にすることが困難であり、それに伴ない得
られるスペクトルの分解能も100〜200程度が上限
となつている。
微小径の２次電子増倍管を束ねた所謂チヤンネル
プレートを配置すると共に、該チヤンネルプレー
トの後方に微小コレクタを多数配列し、それによ
り収束面に展開されるスペクトルの全範囲を同時
に高感度で検出することが提案されている。しか
しながら現時点ではチヤンネルプレートは感度の
面では極めて優れているものの、増倍管径を数十
μ以下にすることが困難であり、それに伴ない得
られるスペクトルの分解能も100〜200程度が上限
となつている。
本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、
チヤンネルプレートと分析磁場との間にスリツト
板を挿入可能とすることにより高分解能のスペク
トルを得ることのできるようにした点を特徴とし
ている。以下図面を用いて本発明を詳説する。
チヤンネルプレートと分析磁場との間にスリツト
板を挿入可能とすることにより高分解能のスペク
トルを得ることのできるようにした点を特徴とし
ている。以下図面を用いて本発明を詳説する。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図であ
り、同図において１はイオン源である。該イオン
源から発生したイオンは加速電源２から発生する
加速電圧によつて加速された後、電源３からの電
圧が印加される電極４，４′間に形成される電場
Ｅと、磁石５の磁極間に形成される磁場Ｍとから
構成されるマツターホ・ヘルツオク型イオン光学
系に入射し、質量電荷比に応じて分散され磁場Ｍ
から平行に出射された後収束面Ｐ上にスペクトル
として展開される。該収束面Ｐ上にはスリツト板
６が、又その後方にはチヤンネルプレート７が配
置されており、スリツト板６を通過したイオンは
該チヤンネルプレート７へ入射する。イオンの入
射により微小径の各増倍管に発生した２次電子は
増倍作用により104乃至106倍に個々に増巾された
後、チヤンネルプレート７の後方に配置されたマ
ルチコレクタユニツト８へ入射する。
り、同図において１はイオン源である。該イオン
源から発生したイオンは加速電源２から発生する
加速電圧によつて加速された後、電源３からの電
圧が印加される電極４，４′間に形成される電場
Ｅと、磁石５の磁極間に形成される磁場Ｍとから
構成されるマツターホ・ヘルツオク型イオン光学
系に入射し、質量電荷比に応じて分散され磁場Ｍ
から平行に出射された後収束面Ｐ上にスペクトル
として展開される。該収束面Ｐ上にはスリツト板
６が、又その後方にはチヤンネルプレート７が配
置されており、スリツト板６を通過したイオンは
該チヤンネルプレート７へ入射する。イオンの入
射により微小径の各増倍管に発生した２次電子は
増倍作用により104乃至106倍に個々に増巾された
後、チヤンネルプレート７の後方に配置されたマ
ルチコレクタユニツト８へ入射する。
該マルチコレクタユニツト８は多数の微小コレ
クタを備え、各コレクタ電極は絶縁基板上に微小
間隔をおいてスペクトル展開方向に一列に並べら
れている。そして各コレクタから電流の形で得ら
れた検出信号は各々別個の導線を介してマルチチ
ヤンネル積分器９の各チヤンネルへ送られる。コ
ンピユータ１０は各チヤンネルから得られる検出
信号の積分値を適宜なタイミングで読出し記憶す
る。１１はスペクトル表示用のレコーダである。
クタを備え、各コレクタ電極は絶縁基板上に微小
間隔をおいてスペクトル展開方向に一列に並べら
れている。そして各コレクタから電流の形で得ら
れた検出信号は各々別個の導線を介してマルチチ
ヤンネル積分器９の各チヤンネルへ送られる。コ
ンピユータ１０は各チヤンネルから得られる検出
信号の積分値を適宜なタイミングで読出し記憶す
る。１１はスペクトル表示用のレコーダである。
上述の如き構成において、スリツト板６は第２
図に示す様に上下２段に分けられており、上下に
移動可能となつている。下段を使用するとスペク
トルとして展開されたイオンはすべて通過し、上
段を使用するとイオンは複数個の限られたスリツ
トしか通過できない。そして最初の測定は加速電
圧、電場Ｅ、磁場Ｍすべて一定とし、スリツト板
６は下段を利用して行う。磁場Ｍによつてスペク
トルとして展開されたイオンはそのままチヤンネ
ルプレート７の各増倍管へ入射するため、該増倍
管による増巾後マルチコレクタユニツト８におい
て得られる各コレクタの検出信号は、各コレクタ
位置に到達したイオンの数に応じた強度を持つこ
とになる。従つてその各コレクタの検出信号を
個々に積分して得られた積分器９の各チヤンネル
の出力をコンピユータ１０で読出し、チヤンネル
位置に対応させてレコーダ１１に表示すれば、該
レコーダには質量電荷比に応じて展開されてチヤ
ンネルプレートに入射したイオンスペクトルが例
えば第３図ａに示す様に描かれる。
図に示す様に上下２段に分けられており、上下に
移動可能となつている。下段を使用するとスペク
トルとして展開されたイオンはすべて通過し、上
段を使用するとイオンは複数個の限られたスリツ
トしか通過できない。そして最初の測定は加速電
圧、電場Ｅ、磁場Ｍすべて一定とし、スリツト板
６は下段を利用して行う。磁場Ｍによつてスペク
トルとして展開されたイオンはそのままチヤンネ
ルプレート７の各増倍管へ入射するため、該増倍
管による増巾後マルチコレクタユニツト８におい
て得られる各コレクタの検出信号は、各コレクタ
位置に到達したイオンの数に応じた強度を持つこ
とになる。従つてその各コレクタの検出信号を
個々に積分して得られた積分器９の各チヤンネル
の出力をコンピユータ１０で読出し、チヤンネル
位置に対応させてレコーダ１１に表示すれば、該
レコーダには質量電荷比に応じて展開されてチヤ
ンネルプレートに入射したイオンスペクトルが例
えば第３図ａに示す様に描かれる。
このスペクトルは展開されたイオンを全範囲に
わたつて同時に検出し更に積算しているため、単
一のコレクタしか持たず、ある瞬間では特定の質
量電荷比のイオンだけ検出し他のものは捨ててい
る従来装置に比べ、感度が桁違いに高いものとな
つている。
わたつて同時に検出し更に積算しているため、単
一のコレクタしか持たず、ある瞬間では特定の質
量電荷比のイオンだけ検出し他のものは捨ててい
る従来装置に比べ、感度が桁違いに高いものとな
つている。
しかしながら分解能はチヤンネルプレートの各
増倍管の径及びコレクタのサイズで制限を受ける
ため現時点ではせいぜい200程度であり、スペク
トルピークの微細構造までの判別は困難である。
増倍管の径及びコレクタのサイズで制限を受ける
ため現時点ではせいぜい200程度であり、スペク
トルピークの微細構造までの判別は困難である。
そこで次にスリツト板６を移動させ、上段のス
リツトを利用すると共に電場Ｅを加速電圧との比
を保つたまま掃引することにより高分解能測定が
行われる。即ち収束面Ｐ上にスペクトルとして展
開されたイオンビームは、該収束面上に配置され
たスリツト板６によつて遮断され、該スリツト板
に設けられたｎ個のスリツトS1〜Soを通過したビ
ームのみがチヤンネルプレート７上の異なつた場
所C1，C2，………Coへ入射し別個に検出される。
これは第３図ｂに示す様に同図ａのスペクトル中
の各スリツトを通過したイオンのみを取出して検
出したことに相当し、この状態で電場Ｅを加速電
圧との比を一定に保つた状態で掃引し収束面上で
スペクトルを移動させれば、各スリツトを通過し
C1〜Coへ到達して検出されるイオンビームの質
量電荷比が掃引されることになる。そのためチヤ
ンネルプレート７のイオンビーム入射位置C1〜
Coに対応する積分器９のｎ個のチヤンネルから
は第３図ｃに示す様なｎ個の部分スペクトル信号
が得られ、コンピユータ１０は該部分スペクトル
信号を掃引に同期して読出し、記憶する。
リツトを利用すると共に電場Ｅを加速電圧との比
を保つたまま掃引することにより高分解能測定が
行われる。即ち収束面Ｐ上にスペクトルとして展
開されたイオンビームは、該収束面上に配置され
たスリツト板６によつて遮断され、該スリツト板
に設けられたｎ個のスリツトS1〜Soを通過したビ
ームのみがチヤンネルプレート７上の異なつた場
所C1，C2，………Coへ入射し別個に検出される。
これは第３図ｂに示す様に同図ａのスペクトル中
の各スリツトを通過したイオンのみを取出して検
出したことに相当し、この状態で電場Ｅを加速電
圧との比を一定に保つた状態で掃引し収束面上で
スペクトルを移動させれば、各スリツトを通過し
C1〜Coへ到達して検出されるイオンビームの質
量電荷比が掃引されることになる。そのためチヤ
ンネルプレート７のイオンビーム入射位置C1〜
Coに対応する積分器９のｎ個のチヤンネルから
は第３図ｃに示す様なｎ個の部分スペクトル信号
が得られ、コンピユータ１０は該部分スペクトル
信号を掃引に同期して読出し、記憶する。
この様にして得られる部分スペクトルはスリツ
トS1〜Soの巾を十分狭めることにより高分解能な
ものとなり、スペクトルの微細構造まで判別可能
である。
トS1〜Soの巾を十分狭めることにより高分解能な
ものとなり、スペクトルの微細構造まで判別可能
である。
尚電場掃引の掃引巾を十分にとれば、各スリツ
トによる部分スペクトルを足し合わせることによ
り第３図ａに示されるスペクトルの全範囲をカバ
ーすることができることは言うまでもない。その
時各スリツトによる部分スペクトル同士が重なり
合うことの少ない最も効果的なスリツト配置は、
例えば１番目のスリツトが収束面Ｐ上で磁場の回
転半径a1の所に配置されたとした時、ｉ番目のス
リツトは同じく回転半径 ai＝a1（１＋△V0／2V0）i-1 の所に置けば良い。ここでV0は掃引中心の電場
電圧、△V0は電場電圧の掃引巾である。
トによる部分スペクトルを足し合わせることによ
り第３図ａに示されるスペクトルの全範囲をカバ
ーすることができることは言うまでもない。その
時各スリツトによる部分スペクトル同士が重なり
合うことの少ない最も効果的なスリツト配置は、
例えば１番目のスリツトが収束面Ｐ上で磁場の回
転半径a1の所に配置されたとした時、ｉ番目のス
リツトは同じく回転半径 ai＝a1（１＋△V0／2V0）i-1 の所に置けば良い。ここでV0は掃引中心の電場
電圧、△V0は電場電圧の掃引巾である。
又スリツトの個数ｎは測定する質量範囲及び電
場掃引比率△V0／V0に応じて適宜設定する必要があ り、例えば下限質量数：上限質量数＝１：36の一
般的な質量範囲の場合、△V0／V0＝±10％で19個、 △V0／V0＝±５％で37個以上のスリツト数が必要と なる。
場掃引比率△V0／V0に応じて適宜設定する必要があ り、例えば下限質量数：上限質量数＝１：36の一
般的な質量範囲の場合、△V0／V0＝±10％で19個、 △V0／V0＝±５％で37個以上のスリツト数が必要と なる。
以上詳述した如く本発明によれば高感度測定と
高分解能測定が容易に選択できる新規な質量分析
装置が実現される。
高分解能測定が容易に選択できる新規な質量分析
装置が実現される。
第１図は本発明の一実施例の構成を示す図、第
２図はスリツト板の構造を示す図、第３図は動作
を説明するためのスペクトルを示す図である。 １：イオン源、４，４′：電極、５：磁石、
６：スリツト板、７：チヤンネルプレート、８：
マルチコレクタユニツト、９：積分器、１０：コ
ンピユータ。
２図はスリツト板の構造を示す図、第３図は動作
を説明するためのスペクトルを示す図である。 １：イオン源、４，４′：電極、５：磁石、
６：スリツト板、７：チヤンネルプレート、８：
マルチコレクタユニツト、９：積分器、１０：コ
ンピユータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ イオンを質量電荷比に応じて収束面上に収束
展開させるための電場及び磁場と、該収束面後方
にイオンの展開方向に沿つて配列される多数の微
小イオン検出器と、上記収束面上に挿脱可能に配
置され、イオンの展開方向に複数のスリツトを有
するスリツト板と、該スリツト板が収束面上に挿
入された時該スリツト板上でイオンをその展開方
向に移動させるため前記電場をイオン加速電圧と
の比を一定に保つたまま掃引する掃引手段とを備
えたことを特徴とする質量分析装置。 ２ 前記多数の微小イオン検出器はチヤンネルプ
レートと該チヤンネルプレートの後方に配置され
る微小コレクタ電極群とから構成される特許請求
の範囲第１項記載の質量分析装置。 ３ 前記スリツト板に設けられる複数のスリツト
は、１番目のスリツトが収束面上で磁場の回転半
径a1の所に配置された時、△V0／V0を電場電圧
の掃引比率、ｉを任意の自然数として磁場の回転
半径ai＝a1（１＋△V0／2V0）i-1、であらわされる
位置に順次設けられている特許請求の範囲第１項
乃至第２項のいずれかに記載の質量分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9711280A JPS5723457A (en) | 1980-07-16 | 1980-07-16 | Mass spectrometer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9711280A JPS5723457A (en) | 1980-07-16 | 1980-07-16 | Mass spectrometer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5723457A JPS5723457A (en) | 1982-02-06 |
| JPS6360497B2 true JPS6360497B2 (ja) | 1988-11-24 |
Family
ID=14183490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9711280A Granted JPS5723457A (en) | 1980-07-16 | 1980-07-16 | Mass spectrometer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5723457A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61245046A (ja) * | 1985-04-22 | 1986-10-31 | Natl Inst For Res In Inorg Mater | イオン散乱分光装置 |
| JPS6354246U (ja) * | 1986-09-26 | 1988-04-12 | ||
| LU502891B1 (en) * | 2022-10-12 | 2024-04-12 | Luxembourg Inst Science & Tech List | Device and method for high resolution beam analysis |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5661753A (en) * | 1979-10-23 | 1981-05-27 | Denshi Kagaku Kk | Detection method and detection apparatus of ions such as gas chromatograph |
-
1980
- 1980-07-16 JP JP9711280A patent/JPS5723457A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5661753A (en) * | 1979-10-23 | 1981-05-27 | Denshi Kagaku Kk | Detection method and detection apparatus of ions such as gas chromatograph |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5723457A (en) | 1982-02-06 |
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