KR20220049559A

KR20220049559A - 초점 평면 검출기

Info

Publication number: KR20220049559A
Application number: KR1020227008724A
Authority: KR
Inventors: 헝 쿠앙 호앙; 톰 위츠
Original assignee: 룩셈부르크 인스티튜트 오브 사이언스 앤드 테크놀로지 (리스트)
Priority date: 2019-08-16
Filing date: 2020-08-14
Publication date: 2022-04-21
Also published as: US11978617B2; CA3148020A1; US20220293407A1; CA3148020C; AU2020333881A1; LU101359B1; EP4014246A1; WO2021032639A1; JP2022545651A; EP4014246B1

Abstract

발명은 전하 입자들을 검출하기 위한 검출 디바이스를 제안한다. 검출기의 활성 영역은 몇 센티미터 초과하여 최대 1 미터 이상까지 주 방향을 따라 연장된다. 이것은 질량 분광기 디바이스를 위한 초점 평면 검출기로서의 그 이용을 허용하여, 병렬로 그리고 감소된 취득 시간 내에 분광기에 의해 제공된 모든 질량-대-전하 비율들을 레코딩하는 것을 허용한다.

Description

초점 평면 검출기

발명은 하전된 입자(charged particle) 및 저 에너지 방사 검출기들의 분야에 있다. 특히, 발명은 2차 이온 질량 분광법(Secondary Ion Mass Spectrometry, SIMS)에서의 용도를 발견하는 1 차원 초점 평면 검출기에 관한 것이다.

분석적 및 이미징 목적들을 위하여 2차 이온 질량 분광법(SIMS) 디바이스들을 이용하는 것이 공지되어 있다. 공지된 SIMS 디바이스들에서, 포커싱된 1차 이온 빔(primary ion beam)은 샘플의 표면을 조명하기 위하여 이용된다. 이에 의해, 재료는 샘플로부터 스퍼터링되고, 이것은 샘플로부터 유래하는 국소화된 2차 이온 방출들을 생성한다. 이 2차 이온들은 상이한 종류들의 분광기(spectrometer)들에 의해 분석될 수 있다. 일반적으로, 2차 이온들은 그 질량-대-전하 비율(mass-to-charge ratio)에 따라 먼저 필터링되고, 그 다음으로, 이에 따라 검출되거나, 분류되거나, 또는 이미징된다. 다른 모드들은 샘플의 질량 스펙트럼(mass spectrum) 또는 깊이 프로파일(depth profile)의 레코딩을 포함한다.

특히, 그 우수한 감도, 그 높은 동적 범위, 그 양호한 깊이 분해능(depth resolution), 및 동위원소(isotope)들 사이를 구별하기 위한 그 능력 때문에, SIMS는 샘플 표면들 및 박막들을 분석하기 위한 강력한 기법을 구성한다. SIMS에서의 기본적인 횡방향 정보 한계는 2차 이온들이 그로부터 방출되는 표면에서의 영역에 의해 결정된다. 이것은 1차 빔 파라미터들(이온 종(ion species), 에너지) 및 샘플 조성의 둘 모두에 종속된다. 수 keV 내지 최대 수십 keV의 범위인 에너지들 및 4로부터 최대 133 amu까지의 질량들을 갖는 1차 이온 빔들에 대하여, 이 영역은 2 내지 10 nm 사이이다. 현재, 상업적 SIMS 기구들 상에서의 이미징 분해능은 이러한 기본적인 고려사항들이 아니라, 1차 빔의 프로브 크기(probe size)에 의해 제한된다. 실제적으로, 50 nm 범위에서의 분해능들은, 약 50 nm의 횡방향 분해능을 갖는 2D 엘리먼트 맵핑(elemental mapping)들 뿐만 아니라, 분석된 체적의 3D 엘리먼트 재구성들을 생성하는 것이 가능한 Cameca NanoSIMS 50™ 기구 상에서 현재 가능하다. 결과적으로, 예컨대, 생명 과학(life science)들, 나노기술(nanotechnology)들, 및 천문학(astronomy)에서의 SIMS를 위한 애플리케이션의 새로운 분야들이 등장하고 있다.

SIMS에서, 2차 이온들은 샘플과 추출 전극 사이에 전압 차이를 인가함으로써 샘플로부터 추출된다. 애플리케이션에 따라서는, 3 개의 상이한 유형들의 질량 분광기들이 SIMS에서 이용된다. 사중극자 질량 분광기(quadrupole mass spectrometer)들은 최저 질량 분해능 및 투과(transmission)를 가지고, 그러므로, 본 발명을 위하여 관심이 더 적다. 비행-시간(time-of-flight, ToF) 질량 분광기들은 이 기법이 비제한된 질량 범위를 초래하므로, 분자 파편들 또는 심지어 전체적인 분자들의 검출을 위하여 주로 이용된다. 질량 측정은 주어진 원점, 예컨대, 샘플과 검출기 사이의 2차 이온들의 비행 시간의 측정을 통해 발생한다. 비행 시간은 1차 또는 2차 이온 빔의 펄스에 의해 개시된다. 그러나, 펄스화 동작은 전형적으로 듀티-사이클(duty-cycle)을 제한하여, 낮은 감도로 귀착된다. 일부 최신 TOF 질량 분광기 구성들은 듀티 사이클을 개선시키기 위하여 TOF로의 투입 전에 2차 이온들을 축적시키기 위한 사전-포착 유닛(pre-trapping unit)을 채용한다. 그러나, 사전-포착 시스템을 위한 기체 냉각에서의 요건은 SIMS를 위한 통합에서 결코 입증하지 않았다. 제3 질량 분광기 유형은 자기적 섹터 질량 분광기(magnetic sector mass spectrometer)들에 기초한다.

ToF 질량 분광기들과 비교하면, 자기적 섹터 질량 분광기들은 빔 펄스화에 의해 유도된 듀티 사이클을 제거하는 연속적인 분석의 장점을 제시하고, 이것은 1차 이온 빔이 DC 모드에서 동작될 경우에 더 양호한 전체적인 감도들, 또는 1차 이온 빔이 펄스화될 경우에 유사한 분석 시간들에 대한 더 양호한 전체적인 감도들을 초래한다. 그러나, 이들은 전형적으로, 감소된 질량 범위를 제시하여, 그 애플리케이션을 일원자가(monatomic) 및 작은 클러스터 이온들의 분석으로 제한한다. 이중 포커싱 자기적 섹터 기구(double focusing magnetic sector instrument)에서, 무채색 질량 필터링(즉, 2차 이온들의 초기 에너지 분포에 독립적인 필터링)은 정전 분석기(electrostatic analyser)를 자기적 필터(magnetic filter)와 조합함으로써 달성된다. 가장 공지된 자기적 질량 분광기들에서, 자기장(magnetic field)은 검출기에 도달하기 위하여 선택된 질량-대-전하 비율 m/z(또는 이온 질량)에 대하여 튜닝되어야 한다. 따라서, 분석 동안에, 자기장(magnetic field)은 관심 있는 상이한 질량들에 대하여 스캐닝된다. 병렬 질량 검출은 마타우후-헤르조그(Mattauch-Herzog) 설계를 이용할 때에 가능하고, 여기서, 모든 이온 질량들은 몇몇 검출기들을 포함하는 초점 평면에서 포커싱된다.

마타우후-헤르조그 유형 질량 분석기는 정전 섹터(electrostatic sector, ESA)와, 그 다음으로, 자기적 섹터에 의한 2차 이온 궤도들로 구성된다. 정전 섹터 및 자기적 섹터의 배열은 전형적으로, 자기적 섹터의 진출 평면을 따라 광범위한 질량-대-전하 비율들 m/z을 산재(disperse)시키는 것을 허용한다. 모든 이온 질량들은 (원래의 마타우후-헤르조그 구성에서) 진출 평면에서 위치된 초점 평면 상에서 포커싱되거나, 자기적 섹터의 진출 평면으로부터 떨어져 있다. 대부분의 공지된 마타우후-헤르조그 유형 질량 분광기들은 최고 질량 분해력(mass resolving power)을 위한 이중 포커싱 조건(무채색 질량 필터링)에서 동작할 수 있다. 수백으로부터 수천까지의 전형적인 질량 분해력이 달성된다.

질량 스펙트럼을 취득하기 위하여, 검출 시스템은 초점 평면을 따라 모든 이온 질량들을 수집하기 위하여 이용된다. 전형적으로, 단일/멀티-수집기 검출 시스템은 이것을 달성하기 위하여 이용된다. 단일 검출기 또는 몇몇(X) 단일 검출기들의 멀티-수집기는 초점 평면 상에서 배치된다. 여기서, 질량 스펙트럼/이미지들을 취득하기 위하여 이용될 수 있는 2 개의 공지된 작업흐름들이 있다. 제1 작업흐름에서, 검출기/멀티-수집기는 초점 평면 상의 어떤 포지션에서 고정된다. 자기적 섹터의 자기장은 검출 시스템을 통해 모든 이온 질량들을 스캐닝하기 위하여 램핑(ramp)된다. 어떤 검출 시간에는, 오직 하나(단일 검출기) 또는 X(멀티-수집기) 개의 이온 질량들이 취득될 수 있다. 이 작업흐름에서는, 전기-자기적 섹터(electro-magnetic sector)가 항상 요구된다. 제2 작업흐름에서, 자기적 섹터의 자기장은 초점 평면을 따라 관심 있는 모든 이온 질량들을 산재시키기 위한 값에서 고정된다. 검출기/멀티-수집기는 그 다음으로, 전체 질량 스펙트럼을 취득하기 위하여 초점 평면을 따라 이동되거나, 이미징 취득을 위하여 관심 있는 이온 질량들의 하나 또는 X 개의 위치들에서 고정된다(멀티-수집기 시스템에서, 각각의 검출기는 독립적으로 이동될 수 있음). 제1 작업흐름과 유사하게, 오직 하나 또는 X 개의 이온 질량-대-전하 비율들 m/z이 한 번에 검출될 수 있다. 이 작업흐름은 전자석(electro-magnet) 및 영구 자석(permanent magnet) 자기적 섹터들의 둘 모두에 대하여 작동한다.

둘 모두의 작업흐름들에서, 시스템은 최대 하나 또는 X 개의 이온 질량 이미지들을 병렬로 구성할 수 있다. SIMS는 파괴적 기법(destructive technique)이므로, 병렬 검출기들의 수를 개선시키는 것은 분석 중인 샘플로부터의 유용한 정보를 최대화하는 것을 돕는다. 실제적으로, 설치될 수 있는 검출기들의 수는 예를 들어, 최신 Cameca NanoSIMS™ 기구에서의 5 내지 7 개의 검출기들로 제한된다. 그러므로, 다른 시간들에서의 다중 분석에 의존하지 않으면서, SIMS를 이용하여 전체 병렬 질량 스펙트럼 스냅샷(snapshot)을 취득하는 것이 현재 가능하지 않고, 여기서, 각각의 분석을 위하여, 검출기들은 SIMS 기구의 초점 평면을 따라 적절하게 변위된다. 그렇기는 하지만, 결과적인 스펙트럼 데이터는 각각의 단일 SIMS 분석의 파괴적 본질 때문에 변동되는 깊이들에서의 샘플의 조성을 표현할 것이다.

발명의 목적은 종래 기술의 단점들 중의 적어도 일부를 극복하는 방법을 제시하기 위한 것이다.

발명의 제1 양태에 따르면, 하전된 입자(charged particle)들 또는 방사(radiation)를 검출하기 위한 검출 디바이스가 제안된다. 디바이스는 주 방향(principal direction)을 따라 종방향으로 연장되는 전방 영역(front area)을 포함한다. 전방 영역은 적어도 2 개의 마이크로채널 플레이트(microchannel plate, MCP) 조립체들의 개개의 진입 면들의 배열을 포함하고, 여기서, 각각의 MCP 조립체는 그 진입 면 상에 충돌하는 하전된 입자들, 중성 입자들, 또는 방사를 수신하고, 그 반대 진출 면 상에서 대응하는 증폭된 검출 신호를 생성하도록 구성된다. 디바이스는 상기 증폭된 검출 신호들을 수집하기 위한 적어도 하나의 판독 애노드(read-out anode)를 더 포함하고, 애노드는 상기 MCP 조립체들의 개개의 진출 면들에 대해 떨어져서 그리고 이러한 개개의 진출 면들과 병렬로 배열된다. 적어도 2 개의 MCP 조립체들은 상기 주 방향을 따라 나란하게 배열되고, 최대한으로 1 mm의 갭은 임의의 2 개의 인접한 MCP 조립체들의 진입 면들을 분리시킨다. 검출 디바이스는, 공통 전기 전위를 모든 MCP 조립체들의 개개의 진출 면들에 인가하고, 개별적인 전기 전위들을 각각의 MCP 조립체의 개개의 진입 면들에 인가하도록 구성된 바이어싱 수단을 더 포함한다.

바람직하게는, 모든 디바이스의 MCP 조립체들은 상기 주 방향을 따라 나란하게 배열될 수 있다.

바람직하게는, 판독 애노드들은 지연-라인 애노드(delay-line anode), 픽셀화된 애노드 어레이(pixelated anode array), 저항성 애노드(resistive anode), 성형된 애노드(shaped anode), 또는 단일 애노드를 포함할 수 있다.

적어도 2 개의 MCP 조립체들의 진입 면들은 바람직하게는, 적어도 15 cm의 집성된 거리에 걸쳐 연장될 수 있다. 바람직하게는, 거리는 15 내지 100 cm 사이일 수 있다.

바람직하게는, 디바이스는 각각의 MCP 조립체를 위한 하나의 전용 판독 애노드를 포함할 수 있고, 상기 판독 애노드는 바람직하게는, MCP 조립체의 진출 면을 따라 연장될 수 있다. 대안적으로, 모든 MCP 조립체들에 공통적인 단일 판독 애노드가 제공될 수 있다.

판독 애노드들은 바람직하게는, 지연-라인 애노드들, 픽셀화된 애노드 어레이들, 저항성 애노드들, 성형된 애노드들, 단일 애노드들, 또는 그 임의의 조합을 포함할 수 있다.

최대한으로 1 mm 폭의 갭은 임의의 2 개의 인접한 MCP 조립체들의 개개의 진출 면들을 분리시키는 것이 바람직할 수 있다.

임의의 2 개의 인접한 MCP 조립체들 사이의 갭 크기는 바람직하게는 동일할 수 있다.

바람직하게는, 임의의 2 개의 인접한 판독 애노드들을 분리시키는 갭은 대응하는 2 개의 인접한 MCP 조립체들의 진입 및 진출 면들을 분리시키는 갭과 실질적으로 동일한 폭을 가질 수 있다.

모든 MCP 조립체들은 바람직하게는, 실질적으로 동일한 채널 크기 및 증폭 이득 특성들을 가질 수 있다.

바람직하게는, 모든 MCP 조립체들은 상기 주 방향에 대해 수직으로 연장되는 동일한 폭을 가질 수 있다.

검출기의 전방 영역은 바람직하게는, 상기 MCP 조립체들의 진입 면들로 구성될 수 있다.

바람직하게는, 바이어싱 수단은 각각의 MCP 조립체의 개개의 진입 및 진출 면들 사이에 전기 전위 차이를 인가하도록 구성될 수 있다. 바이어싱 수단은 바람직하게는, 전기의 소스를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 개별적인 전기 전위 차이는 각각의 개별적인 MCP 조립체의 개개의 진입 및 진출 면들 사이에 인가될 수 있다.

바이어싱 수단은 바람직하게는, 포지티브 또는 네거티브 플로팅 전기 전위(floating electric potential)를 검출기의 전방 면에 인가하도록 구성될 수 있다.

MCP 조립체들은 바람직하게는, 복수의 다중 MCP 디바이스들의 적층된 조립체, 쉐브론 조립체(chevron assembly), 또는 Z-적층된 조립체를 포함할 수 있다.

하전된 입자들은 바람직하게는, 이온들을 포함할 수 있고, 방사는 바람직하게는, 가시 광을 포함할 수 있다.

발명의 또 다른 양태에 따르면, 이온들을 그들의 질량/전하 비율에 따라 초점 평면을 따라 산재시키기 위한 질량 분광기로서, 분광기는 검출 디바이스를 포함하고, 검출 디바이스는 상기 산재된 이온들이 검출 디바이스의 전방 영역 상에 충돌하도록 상기 초점 평면 상에서 배열되되, 상기 검출 디바이스는 발명의 양태에 따른 디바이스인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 질량 분광기 디바이스는 마타우후-헤르조그 유형 디바이스일 수 있다. 질량 분광기는 바람직하게는, 플로팅 구성(floating configuration)에서 이용되도록 구성될 수 있다.

발명의 양태들에 따른 검출 디바이스는 선형 방향을 따라 임의의 거리 상에서 연장되는 검출기를 제공하는 것을 허용한다. (예를 들어, 전자 분광학/분광법, X-선 분광법, 광학 분광학/분광법, 공간 애플리케이션들 등에서) 전자기적 방사 검출, 하전된 입자 검출, 및 중성 입자 검출에서의 제안된 검출 디바이스의 애플리케이션들이 분명히 있을 것이지만, 발명의 양태들에 따른 검출 디바이스의 1차적인 이용은 초점 평면을 따라 분석된 이온들을 확산시키는 질량 분광법 디바이스를 위한 초점 평면 검출기(focal plane detector, FPD)에 있다. 예로서, 마타우후-헤르조그 질량 분광기들은 통상적으로, 관심 있는 전체 이온 질량 범위를 포괄하기 위하여 수 센티미터로부터 수백 센티미터까지의 범위인 긴 초점 평면을 가진다. 발명의 양태들에 따른, 몇몇 멀티-채널-플레이트(MCP) 조립체들의 조합으로 인해, 전체 길이 FPD가 제공될 수 있다. 이것은 단일 MCP 조립체의 차원들에 대한 임의의 제조 제한들에 관계 없이 달성된다. 전체 길이 FPD는 질량 분광기의 자기적 섹터의 초점 평면을 따라 배치될 수 있다. 이것은 자기적 섹터의 진출 평면을 탈출하는 모든 이온 질량들 m/z을 병렬로 취득하는 것을 허용한다. 그러므로, 전체 질량 스펙트럼은 짧은 취득 시간 내에 병렬로 수집될 수 있고, 이에 의해, 분석된 샘플의 완전한 스펙트럼 데이터의 데이터 프로세싱 및 분석을 가능하게 할 수 있다. 발명의 양태들에 따른 FPD는 모든 이온 질량-대-전하 비율들 m/z의 100% 듀티 사이클로 분석 중인 샘플로부터 완전한 화학적 정보, 즉, 질량 스펙트럼 데이터 및 이미지들을 수집할 수 있다. 멀티-채널 플레이트들을 이용하면, MCP는 그 높은 감도(단일 입자 검출), 높은 동적 범위(10⁶)(넓은 검출 화학적 농도를 보장함), 주 방향을 따르는 높은 공간적 분해능(<50 μm)에 대한 가능성(질량 분광기의 높은 질량 분해능 능력을 보장함), 및 전자들, 이온들, 원자들, 분자들, 및 광자들을 포함하는 모든 유형들의 입자들을 검출하기 위한 그 능력을 포함하는 몇몇 장점들을 제공한다. 특히, MCP 기술은 기입 시에 이용가능한 가장 큰 단일 검출기 크기인 최대 15 센티미터의 단일 MCP 조립체의 신축적인 형상들 및 크기들을 제공할 수 있다. 이것은 큰 크기의 검출기를 제공하는 제안된 검출 디바이스의 복잡도를 최소화하는 것을 돕는다. 추가적으로, MCP는 성숙한 그리고 신뢰성 있는 기술이다. 발명의 양태들에 따르면, 상이한 유형들의 판독 애노드들은 초점 평면의 길이를 따르는 상이한 MCP 조립체들을 위하여 이용될 수 있다. 이것은 하나의 검출기에서 상이한 애노드 판독 기술들의 강도들을 활용하는 것을 허용한다. 예를 들어, 마이크로-패러데이 스트립 어레이(micro-faraday strip array) 또는 전하-결합 소자(charge-coupled device, CCD) 활성 애노드 어레이와 같은 픽셀화된 애노드 어레이는, 높은 질량 분해능(그리고 따라서, 50 μm 미만인, 검출기의 높은 공간적 분해능)이 요구되는 반면, 높은 감도는 요구되지 않는 질량 범위에 대하여 선택될 수 있다. 다른 한편으로, 지연-라인 애노드는, 높은 감도가 더 낮은 요구된 공간적 분해능과 함께 필요한 질량 범위들에 대하여 선택될 수 있다.

이 애플리케이션을 초래하는 프로젝트는 승인 협정 제720964호 하의 유럽 연합의 Horizon 2020 연구 및 혁신 프로그램으로부터 자금투자를 받았다.

본 발명의 몇몇 실시예들은 발명의 범위를 제한하지 않는 도면들로서 예시되고, 여기서:
- 도 1은 발명의 바람직한 실시예에 따른, 검출 디바이스의 상면도의 개략적인 예시도이고;
- 도 2는 발명의 바람직한 실시예에 따른, 검출 디바이스의 정면도의 개략적인 예시도이고;
- 도 3a는 발명의 바람직한 실시예에 따른, 검출 디바이스에서 이용된 바와 같은 적층된 쉐브론 유형 마이크로채널 플레이트 조립체(stacked chevron type microchannel plate assembly)의 개략적인 예시도이고;
- 도 3b는 발명의 바람직한 실시예에 따른, 검출 디바이스에서 이용된 바와 같은 적층된 Z-유형 마이크로채널 플레이트 조립체(stacked Z-type microchannel plate assembly)의 개략적인 예시도이고;
- 도 4는 발명의 바람직한 실시예에 따른, 검출 디바이스의 상면도의 개략적인 예시도이고;
- 도 5는 발명의 바람직한 실시예에 따른, 질량 분광기 디바이스의 개략적인 예시도이다.

이 섹션은 발명을 설명된 실시예들로 제한하지 않으면서, 바람직한 실시예들 및 도면들에 기초하여 발명의 특징들을 더 상세하게 설명한다. 이와 다르게 기재되지 않으면, 특정 실시예의 맥락에서 설명된 특징들은 다른 설명된 실시예들의 추가적인 특징들과 조합될 수 있다. 설명의 전반에 걸쳐, 유사한 참조 번호들은 발명의 상이한 실시예들을 가로질러서 유사하거나 동일한 개념을 위하여 이용될 것이다. 예를 들어, 참조들 100 및 200은 각각 발명에 따른, 그러나, 그 2 개의 개개의 실시예들에 따른 검출 디바이스를 설명한다.

설명은 발명을 이해하기 위하여 적절한 제안된 검출기 디바이스의 그 양태들에 초점을 둔다. 디바이스는 또한, 그 양태들이 명시적으로 언급되지 않더라도, 예를 들어, 적절하게 치수화된 전력 공급부, 또는 그 개개의 요구된 포지션들에서 디바이스의 다양한 엘리먼트들을 유지하기 위한 기계적 홀더 프레임과 같은 다른 보편적으로 공지된 양태들을 포함한다는 것이 통상의 기술자에게 명확할 것이다.

도 1은 발명의 바람직한 실시예에 따른 검출 디바이스(100)를 통한 절단부의 상면도를 도시한다. 다양한 개념들을 설명하기 위하여, 예시된 치수들은 축척에 맞지 않고, 일부 거리들은 도면을 더 용이한 인식을 위하여 과장되었다. 디바이스는 1 차원 검출 디바이스(100)가 이를 따라 연장되는 "단일" 방향을 정의하는 주 방향(A)을 따라 연장되는 전방 영역(102)을 포함한다. 디바이스는 주 방향을 따라 나란하게 배열된 복수의 마이크로채널 플레이트(MCP) 조립체들(110)을 더 포함한다. MCP 조립체들의 전방 면들(112)은 MCP 조립체들을 분리시키는 물리적 갭들 또는 간극들 G를 제외하고는, 디바이스(100)의 전방 영역(102)을 구성한다. 도시된 예에서는, 3 개의 MCP 조립체들이 이용된다. 물론, 본 발명의 범위로부터 이탈하지 않으면서 다른 복수들이 가능하다. 이용가능한 MCP 크기들 및 검출 영역의 희망된 총 길이 L(예컨대, 15로부터 100 cm까지)에 따라, 적절한 수의 MCP 조립체들이 디바이스(100) 내로 통합된다. 도 1의 예에서, 공통 길이(L110) 상에서 연장되는 2 개의 MCP 조립체들은 나란하게 배열되는 반면, 제3 MCP 조립체는 더 짧은 길이(110') 상에서 연장되고, 이에 의해, 더 짧은 진입 면을 제공한다. 각각의 MCP 조립체의 깊이 H는 바람직하게는 동일하여, 증폭 특성들이 검출기의 길이 L을 따라 균일하다. 비-제한적인 예로서, 깊이 H는 전형적으로, 단일 MCP 조립체들에 대하여 약 0.5 내지 1 mm, 쉐브론 유형 적층된 MCP 조립체에 대하여 1 내지 2 mm, 그리고 Z-적층된 유형 MCP 조립체에 대하여 1.5 내지 3 mm이다. 이상적으로, 갭들 G는 무시가능한 크기이지만, 이들은 실제적으로, 1 mm보다 더 크지 않아야 한다. 실제로, 전방 면(102) 상에 충돌하는 하전된 입자(즉, 이온들, 전자들) 또는 중성 입자들(즉, 원자들, 분자들) 또는 전자기적 방사(즉, 광, X-선 등...)(10)는 그것이 MCP들 중의 하나의 MCP의 전방 면(112)을 타격할 경우에 오직 검출될 수 있고, 갭들 G는 검출 범위에서의 데드 스폿(dead spot)들을 형성한다. 바람직하게는, 임의의 2 개의 인접한 MCP 조립체들 사이의 갭들은 균일한 크기이다. 각각의 충돌하는 하전 입자 또는 광자는 그것이 그 진입 면(112, 122')을 타격하는 MCP 조립체의 진출 면(114, 114')에서 대응하는 증폭된 신호를 생성한다. 갭 G는 2 개의 인접한 MCP 조립체들의 개개의 진출 면들로 연장된다. 증폭된 신호들을 검출하기 위하여, 적어도 하나의 판독 애노드(120)는 그로부터의 거리 d(전형적으로, 2 내지 5 mm로 제한되지는 않음)에서, MCP 조립체들(110)의 진출 면들(114, 114')에 대해 병렬로 배열된다. 판독 애노드(들)는 비-예시된 데이터 프로세싱 수단에 동작적으로 결합되고, 이러한 데이터 프로세싱 수단은 검출기의 길이 L을 따르는 그 포지션과 함께, 애노드(들)에 의해 판독된 검출 카운트들을 저장한다. 그렇게 행함으로써, 인입하는 하전된 입자들, 중성 입자들, 또는 전자기적 방사(10)의 스펙트럼 데이터가 생성된다. 스펙트럼 데이터는 바람직하게는, 그 추가의 프로세싱을 위하여, 또는 디스플레이 디바이스 상에서 동일사항을 디스플레이하기 위하여 메모리 엘리먼트 내에 저장된다. 프로세싱 수단은 예를 들어, 메모리 엘리먼트에 대한 판독/기입 액세스를 가지는 데이터 프로세서를 포함할 수 있다. 데이터 프로세서는 애노드(들)(120)를 판독하기 위하여 설계된 특정 회로부를 포함할 수 있지만, 그것은 대안적으로, 적절한 소프트웨어 코드에 의해 이 태스크를 수행하도록 프로그래밍된 프로그래밍가능한 프로세서를 포함할 수 있다. 모든 설명된 컴포넌트들은 예를 들어, 가공된 프레임일 수 있는 홀더 프레임(130)에 의해 정위치에 유지된다.

도 2는 도 1 상의 상부로부터 도시된 바와 같은 디바이스(100)의 MCP 조립체들(110)의 전방 영역(102) 및 진입 면들(112) 상의 정면도를 제공한다. 각각의 MCP는 디바이스의 주 방향 A에 대해 수직인 방향으로 유사하거나 동일한 폭 W를 따라 연장된다는 것이 인식된다. 폭 W는 수 밀리미터로부터 수 센티미터까지, 예를 들어, 3 mm로부터 15 cm까지의 범위일 수 있다.

전형적인 마이크로채널 플레이트(MCP)는 그 전형적인 직경들이 10으로부터 100 μm까지의 범위인 10⁴ 내지 10⁷ 소형 전자 증배기(miniature electron multiplier)들로 구성된다. 각각의 채널은, 단일 이온, 전자, 원자, 분자, 또는 광자를 검출할 수 있는 개별적인 전자 증배기로서 작용한다. MCP는 전형적으로, 납 유리(lead glass)와 같은 높은 저항성 재료로부터 제조된다. MCP의 전방 면 및 후방 면은 약 1000V의 전형적인 전압 차이가 전기의 소스와 같은 적절한 바이어싱 수단을 통해 인가되는 금속화된 전극들이다. 단일 에너지 입자가 채널 표면을 타격할 때, 그 에너지 입자는 인가된 전압에 의해 MCP 채널로 가속화되는 하나 이상의 2차 전자들을 생성한다. 이 2차 전자들의 각각은 채널 벽을 다시 타격할 때에 2 개 이상의 2차 전자들을 해제할 수 있다. 이 프로세스는 채널을 따라 캐스케이딩(cascade)된다. 그러므로, 채널을 타격하는 단일 에너지 입자는 채널을 따라 전자 방출의 캐스케이드를 생성하여, 채널의 출력에서의 적어도 10⁴ 전자들의 전자 클라우드(electron cloud)로 귀착된다. MCP의 후방에 배치된 애노드는 MCP를 타격하는 각각의 단일 이벤트를 등록하기 위하여 전자 클라우드를 전자적으로 검출할 수 있다. 도 1에서 도시된 것들과 같은 MCP 조립체(110)는 단일 마이크로채널 플레이트 또는 그 적층된 조립체를 포함할 수 있다.

각각의 MCP는 전형적으로, 10⁴의 증폭 이득을 제공한다. 대부분의 애플리케이션들에서, 더 높은 이득(10⁶ 내지 10⁷)이 요구된다. 몇몇 적층된 MCP들은 이러한 높은 이득을 달성하기 위하여 이용될 수 있다. 적층된 MCP들을 이용할 때, 각각의 MCP의 채널들은 MCP 법선에 대하여 8°내지 15°틸팅(tilt)된다. 다음의 MCP들의 채널들은 연속적인 MCP들로부터의 이온 피드백을 회피하기 위하여 반대 방향들로 틸팅된다. 이 구성에서의 조립체(110)에서의 2 개의 MCP들(111, 111')의 조합은 쉐브론 조립체로 칭해지고, 도 3a를 참조하는 반면, 조립체(110)에서의 3 개의 MCP들(111, 111', 111")의 조합은 Z-적층 조립체로 칭해지고, 도 3b를 참조한다. 디바이스(100)에 통합되는 MCP 조립체의 유형은 요구된 증폭 이득에 종속된다. 그러나, 하나의 디바이스(100) 내에서, 동일한 채널 크기 및 증폭 이득의 MCP 조립체들은 전체 검출기를 따라 균일한 검출 효율 및 공간적 분해능을 유지하기 위하여 이용된다.

상이한 유형들의 애노드들(120)은 MCP 조립체들(110)을 이탈하는 전자들을 수집하기 위하여 고려될 수 있다. 제1 유형은 전형적으로, MCP 후방에 배치된 단일 금속 플레이트인 단일 애노드이다. 이 애노드 플레이트는 전체 MCP들을 이탈하는 총 수의 전자들을 수집하고, 그러므로, MCP들을 타격하는 총 신호 세기(아날로그 전류 또는 입자들의 수)를 검출한다. 제2 유형의 애노드는, MCP들을 타격하는 다수의 이벤트들의 포지션 및 세기의 둘 모두를 반환할 수 있는 포지션 민감성 애노드 판독들에 관련된다. 상이한 유형들의 포지션 민감성 애노드 판독은 지연 라인, DL, 애노드, 저항성 애노드, 픽셀화된 애노드 어레이, 성형된 애노드, 단일 애노드 등...과 같은 MCP-기반 검출기들을 위하여 현재 이용된다. 직접 전하 검출을 위한 칩-유형 패키징 내로 제조되고 전자 회로들과 결합되는 통합된 어레이 검출기들은 또한, MCP 조립체들과 조합하여 판독 애노드들로서 이용될 수 있다. 이 경우에, 이들은 픽셀화된 애노드 어레이들로서 모두 지칭된다. 활성 픽셀 어레이들, 마이크로 패러데이 컵 어레이들, 및 마이크로 패러데이 스트립 어레이들을 포함하는 이 유형의 검출기에 대한 몇몇 접근법들이 개발되었다.

도 4는 발명의 바람직한 실시예에 따른 검출 디바이스(200)를 통한 절단부의 상면도를 도시한다. 다양한 개념들을 설명하기 위하여, 예시된 치수들은 축척에 맞지 않고, 일부 거리들은 도면을 더 용이한 인식을 위하여 과장되었다. 디바이스는 주 방향 A를 연장되는 전방 영역(202)을 포함한다. 이전에 설명된 실시예에서와 같이, 디바이스는 주 방향을 따라 나란하게 배열된 복수의 마이크로채널 플레이트(MCP) 조립체들(210)을 더 포함한다. MCP 조립체들의 전방 면들(212)은 MCP 조립체들을 분리시키는 물리적 갭들 또는 간극들 G를 제외하고는, 디바이스(200)의 전방 영역(202)을 구성한다. 도시된 예에서는, 3 개의 MCP 조립체들이 이용된다. 물론, 본 발명의 범위로부터 이탈하지 않으면서 다른 복수들이 가능하다. 이용가능한 MCP 크기들 및 검출 영역의 희망된 총 길이 L(예컨대, 15로부터 100 cm까지)에 따라, 적절한 수의 MCP 조립체들이 디바이스(200) 내로 통합된다. 도 4의 예에서, 공통 길이(L210) 상에서 연장되는 2 개의 MCP 조립체들은 나란하게 배열되는 반면, 제3 MCP 조립체는 더 짧은 길이(210') 상에서 연장되고, 이에 의해, 더 짧은 진입 면을 제공한다. 각각의 MCP 조립체의 깊이 H는 바람직하게는 동일하여, 증폭 특성들이 검출기의 길이 L을 따라 균일하다. 이상적으로, 갭들 G는 무시가능한 크기이지만, 이들은 실제적으로, 1 mm보다 더 크지 않아야 한다. 실제로, 전방 면(202) 상에 충돌하는 하전된 입자(즉, 이온들, 전자들) 또는 광자(10)는 그것이 MCP들 중의 하나의 MCP의 전방 면(212)을 타격할 경우에 오직 검출될 수 있고, 갭들 G는 검출 범위에서의 데드 스폿들을 형성한다. 바람직하게는, 임의의 2 개의 인접한 MCP 조립체들 사이의 갭들은 균일한 크기이다. 각각의 충돌하는 하전 입자 또는 광자는 그것이 그 진입 면(212, 222')을 타격하는 MCP 조립체의 진출 면(214, 214')에서 대응하는 증폭된 신호를 생성한다. 갭 G는 2 개의 인접한 MCP 조립체들의 개개의 진출 면들로 연장된다. 증폭된 신호들을 검출하기 위하여, 각각의 MCP 조립체(210, 210')를 위한 하나의 전용 판독 애노드(220, 220')는 MCP 조립체들(210)의 개개의 진출 면들(214, 214')에 대해 병렬로, 그와 정렬하여, 그리고 그로부터 거리 d에서 배열된다. 모든 설명된 컴포넌트들은 예를 들어, 가공된 프레임일 수 있는 홀더 프레임(130)에 의해 정위치에 유지된다.

그 애노드(220, 220')와 조합된 각각의 MCP 세그먼트(210, 210')는 개별적인 검출기 엘리먼트로서 작용한다. 단일 애노드의 이용에 비해 이 구성의 2 개의 주요한 장점들이 있다. 첫째, 그것은 각각의 애노드의 동일한 검출 효율을 달성하기 위하여 각각의 MCP의 개별적인 이득을 조절함으로써 전체적인 검출기를 따라 균일성을 최대화하는 것을 돕는다. 둘째, 그것은 전형적으로, 애노드 판독에 의해 제한되는 검출기의 전체적인 동적 범위 및 카운트 레이트를 개선시킨다. 여기서, 각각의 개별적인 애노드의 그것들과 비교하여, 전체적인 동적 범위 및 카운트 레이트는 애노드 판독들의 수에 의해 승산된다. DL 애노드, 저항성 애노드, 픽셀화된 애노드 어레이, 단일 애노드 등...을 포함하는 상이한 애노드 유형들은 하나의 검출기(200)에서 조합될 수 있다. 각각의 애노드는 그것이 그 질량 범위에서의 애플리케이션들에 대하여 최적화되는 그러한 방식으로 선택된다. 이것은 하나의 검출기 디바이스(200)에서 상이한 애노드 판독 기술들의 강도들을 활용하는 것을 허용한다. 예를 들어, 마이크로-패러데이 스트립 어레이와 같은 통합된 어레이는, 높은 질량 분해능(그리고 따라서, 검출기의 높은 공간적 분해능(50 μm 미만))이 요구되는 반면, 높은 감도는 요구되지 않는 질량 범위에 대하여 선택될 수 있다. 다른 한편으로, DL 애노드는, 높은 감도가 더 낮은 요구된 공간적 분해능과 함께 필요한 질량 범위들에 대하여 선택될 수 있다.

모든 개시된 실시예들에서, MCP 조립체들은 서로에 근접하게 위치되어, 주요 방향을 따라 자신들 사이에서 최대한으로 1 mm의 갭을 가진다. 공통 전기 전위가 각각의 MCP 조립체의 전방/진입 면들 상에서 인가되고, 상이한 전기 전위들이 MCP들의 후방/진출 면들 상에서 인가될 경우에, 이웃하는 MCP 조립체들의 진출 면들을 분리시키는 갭 주위에서 큰 필드 왜곡(field distortion)이 생성될 것이고, 이에 의해, 큰 검출 데드-구역(dead-zone)을 생성할 것이다. 모든 MCP 조립체들의 진출 면들 상에서 공통 전위를 바이어싱하는 것이 이 쟁점을 해결한다. 그러므로, 본 명세서에서 설명된 모든 실시예들에서, MCP 조립체들의 진입 및 진출 면들 사이의 바이어싱 전압 차이들은 검출기의 길이 L을 따라 균일성 및 검출 효율을 개선시키도록 그 개별적인 이득을 조절하기 위하여, 서로로부터 독립적으로 조정될 수 있다. 또한, 모든 실시예들에서, 동일한 전기 전위 U_common는 주 방향을 따라 나란하게 배열된 개개의 MCP 조립체들의 진출 면들의 전부에 인가된다. MCP 조립체의 개개의 진입 및 진출 면들 사이의 상이한 바이어스들을 달성하기 위하여, 제1, 제2, ... MCP 조립체들의 대응하는 진입 면들에 인가된 전기 전위들 U₁, U₂, ...는 이 경우에 상이할 수 있다. 개개의 MCP 조립체들에 인가된 대응하는 전압 차이들(U_common-U₁, U_common-U₂, ...)은 전형적으로, 이 예들에 제한되지 않으면서, 단일 MCP 구성에 대하여 800으로부터 1200 V까지, 쉐브론-유형 구성에 대하여 1600 내지 2400 V, 그리고 Z-적층 MCP 구성에 대하여 2400 내지 3600 V의 범위에서 선택된다. 주어진 유형의 MCP 구성에 대하여, 일련의 MCP 조립체들에 인가되는 전위 차이들의 범위는 바람직하게는 0 내지 200 V에 걸쳐 있을 수 있고, 각각의 차이는 특정한 애플리케이션을 위한 각각의 MCP 조립체의 개별적인 이득을 조절하기 위하여 선택될 수 있다. 이 배열은 판독 애노드(들)로부터, MCP 진출 면들을 분리시키는 공간에서의 더 균일하고 동질인 전기장을 생성하고, 이에 의해, 임의의 2 개의 인접한 MCP 조립체들 사이에 존재하는 갭의 효과를 증폭시키는 것이 아니라 평활화하는 장점을 제공한다. 이 배열은 임의의 2 개의 인접한 MCP 조립체들의 진출 면들을 분리시키는 갭 주위에서의 전기장 왜곡을 제한하는 것을 허용한다. 이 왜곡을 제한하는 것은 또한, 디바이스의 주 방향으로 연장되는 검출 전방을 따라 검출 데드-구역을 제한하고, 이에 의해, 디바이스의 검출 성능을 개선시킨다. 또한, 검출기 디바이스는 최대 10 kV의 높은 전압으로 플로팅될 수 있는 한편, 플로팅 전위는 포지티브 또는 네거티브 극성 중의 어느 하나를 가질 수 있다.

도 5는 발명의 양태에 따른 마타우후-헤르조그 유형 분광기 디바이스의 컴포넌트들을 예시한다. 전자기적 섹터(10)와, 그 다음으로, 인입하는 이온 빔(10)을 필터링하기 위한 자기적 섹터(30)를 이용하는 이러한 분광기들의 기능은 본 기술분야에서 양호하게 이해되고, 이 설명의 맥락에서 더 상세하게 설명되지 않을 것이다. 자기적 섹터(30)는 초기 빔에서 포함된 이온들이 그 개개의 질량-대-전하 비율들에 따라 주 방향을 따라 이를 통해 진출하고 확산하는 진출 평면(32)을 포함한다. 분광기의 초점 평면 상에서, 이전에 설명된 실시예들 중의 임의의 것에 따른 검출 디바이스(100, 200)가 배열되어, 전체 질량 스펙트럼(40)은 이전에 설명된 바와 같이, 그 판독 애노드(들) 상에서 획득될 수 있다. 검출 디바이스는 높은 진공/극도로 높은 진공(high vacuum/ultra-high vacuum, HV/UHV)이고, 호환가능하고, 전형적으로, 수 센티미터로부터 수집 센티미터까지인 마타우하-헤르조그 질량 분광기의 전체 초점 평면을 포괄한다. 그것은 100 μm보다 더 양호한 1차원(수평) 공간적 분해능, 10⁷ cps보다 더 양호한 최대 전체적인 카운트 레이트, 10⁶보다 더 양호한 동적 범위, 1 cps보다 더 양호한 높은 감도 뿐만 아니라, 포지티브 및 네거티브 둘 모두의 이온 검출들을 제공한다.

물론, 검출 디바이스는 발명의 범위를 이탈하지 않으면서, 다른 애플리케이션들에서, 그리고 초점 평면을 따라 인입 이온 빔을 확산시키는 다른 분광기들에서 이용될 수 있다. 검출기의 치수들은 초점 평면을 갖는 임의의 질량 분광기에 들어맞는 활성 영역(W x L100/L200)을 가지는 1D 초점 평면 검출기를 제공하도록 맞춤화될 수 있다. 활성 폭 W는 수 밀리미터로부터 수 센티미터(<15 cm)까지의 범위일 수 있다. 길이 L은 수 센티미터로부터 100 cm 초과까지(원칙적으로, 비제한된 길이) 선택될 수 있다. 검출기의 공간적 분해능은 50 μm만큼 높을 수 있다. MCP 조립체들 사이에 1 mm 미만의 물리적 갭이 있다. 이 물리적 갭은 질량 산재가 갭 상에서 중첩하는 영역에서 질량 스펙트럼에서의 데드-구역으로 귀착된다. N 개의 MCP 조립체들을 갖는 검출기 디바이스는 취득된 질량 스펙트럼에서 N-1 개의 데드-구역들을 생성할 것이다. 검출기의 전체적인 동적 범위 및 카운트 레이트는 각각의 MCP 조립체를 위한 별도의 애노드 판독을 이용함으로써 개선된다. N 개의 MCP 조립체들을 갖는 검출기는 단일 MCP 세그먼트의 전체적인 동적 범위 및 카운트 레이트보다 N 배 더 높은 전체적인 동적 범위 및 카운트 레이트를 거의 제공할 수 있다.

발명의 범위 내의 다양한 변경들 및 수정들은 통상의 기술자에게 분명할 것이므로, 특정 바람직한 실시예들의 상세한 설명은 오직 예시로서 주어진다는 것이 이해되어야 한다. 보호의 범위는 다음의 청구항들의 세트에 의해 정의된다.

Claims

하전된 입자(charged particle)들 또는 방사(radiation)를 검출하기 위한 검출 디바이스(100, 200)로서,
상기 디바이스는 주 방향(A)을 따라 종방향으로 연장되는 전방 영역(102, 202)을 포함하고, 상기 전방 영역은 적어도 2 개의 마이크로채널 플레이트(microchannel plate, MCP) 조립체들(110, 210)의 개개의 진입 면들(112, 212)의 배열을 포함하고, 각각의 MCP 조립체는 그 진입 면 상에 충돌하는 하전된 입자들, 중성 입자들, 또는 전자기적 방사(10)를 수신하고, 그 반대 진출 면(114, 214) 상에서 대응하는 증폭된 검출 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 디바이스는 상기 증폭된 검출 신호들을 수집하기 위한 적어도 하나의 판독 애노드(read-out anode)(120, 220)를 더 포함하고, 상기 애노드는 상기 MCP 조립체들의 개개의 진출 면들에 대해 떨어져서 그리고 상기 개개의 진출 면들과 병렬로 배열되고,
상기 적어도 2 개의 MCP 조립체들은 상기 주 방향을 따라 나란하게 배열되고, 최대한으로 1 mm의 갭(G)은 임의의 2 개의 인접한 MCP 조립체들의 상기 진입 면들을 분리시키되,
상기 검출 디바이스는, 공통 전기 전위를 모든 MCP 조립체들(110, 120)의 상기 개개의 진출 면들(114, 214)에 인가하고, 개별적인 전기 전위들을 각각의 MCP 조립체(110, 120)의 상기 개개의 진입 면들(112, 212)에 인가하도록 구성된 바이어싱 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 적어도 2 개의 MCP 조립체들(110, 210)의 상기 진입 면들(112, 212)은 적어도 15 cm의 집성된 거리에 걸쳐 연장되는, 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 디바이스는 각각의 MCP 조립체(210, 210')를 위한 하나의 전용 판독 애노드(220, 220')를 포함하고, 상기 판독 애노드는 상기 MCP 조립체의 진출 면(214)을 따라 연장되는, 디바이스.
제3항에 있어서, 상기 판독 애노드들(220, 220')은 지연-라인 애노드들, 픽셀화된 애노드 어레이들, 저항성 애노드들, 성형된 애노드들, 단일 애노드들, 또는 그 임의의 조합을 포함하는, 디바이스.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 최대한으로 1 mm 폭의 갭은 임의의 2 개의 인접한 MCP 조립체들의 상기 개개의 진출 면들(114, 214)을 분리시키는, 디바이스.
제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 임의의 2 개의 인접한 판독 애노드들을 분리시키는 상기 갭은 대응하는 2 개의 인접한 MCP 조립체들의 상기 진입 및 진출 면들을 분리시키는 상기 갭과 실질적으로 동일한 폭을 가지는, 디바이스.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 모든 MCP 조립체들(110, 210)은 실질적으로 동일한 채널 크기 및 증폭 이득 특성들을 가지는, 디바이스.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 모든 MCP 조립체들(110, 210)은 상기 주 방향(A)에 대해 수직으로 연장되는 동일한 폭(W)을 가지는, 디바이스.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전방 영역(102, 202)은 상기 MCP 조립체들(110, 210)의 상기 진입 면들(112, 212)로 구성되는, 디바이스.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바이어싱 수단은 각각의 MCP 조립체(110, 210)의 상기 개개의 진입(112, 212) 및 진출 면들(114, 214) 사이에 전기 전위 차이를 인가하도록 구성되는, 디바이스.
제10항에 있어서, 상기 바이어싱 수단은 포지티브 또는 네거티브 플로팅 전기 전위(floating electric potential)를 상기 검출기의 전방 영역(102, 202)에 인가하도록 구성되는, 디바이스.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 MCP 조립체들은 복수의 다중 MCP 디바이스들의 적층된 조립체, 쉐브론 조립체(chevron assembly), 또는 Z-적층된 조립체를 포함하는, 디바이스.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하전된 입자들은 이온들을 포함하는, 디바이스.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자기적 방사는 가시 광을 포함하는, 디바이스.
이온들을 그들의 질량/전하 비율에 따라 초점 평면을 따라 산재시키기 위한 질량 분광기로서,
상기 분광기는 검출 디바이스를 포함하고, 검출 디바이스는 상기 산재된 이온들이 상기 검출 디바이스의 전방 영역 상에 충돌하도록 상기 초점 평면 상에서 배열되되, 상기 검출 디바이스는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 디바이스인 것을 특징으로 하는, 질량 분광기.
제15항에 있어서, 상기 질량 분광기 디바이스는 마타우후-헤르조그(Mattauch-Herzog) 유형 디바이스인 것을 특징으로 하는, 질량 분광기 디바이스.
제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 질량 분광기 디바이스는 플로팅 구성(floating configuration)에서 이용되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 질량 분광기 디바이스.