WO2010125671A1 - ２次電子増倍管、イオン検出装置、およびイオン検出方法 - Google Patents

２次電子増倍管、イオン検出装置、およびイオン検出方法 Download PDF

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WO2010125671A1
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electrode
incident
stage
ions
secondary electron
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恵 中村
善郎 塩川
強 彭
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キヤノンアネルバ株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J43/00—Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
    • H01J43/04—Electron multipliers
    • H01J43/06—Electrode arrangements
    • H01J43/10—Dynodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/025—Detectors specially adapted to particle spectrometers

Definitions

  • the present invention relates to a secondary electron multiplier, an ion detection device, and an ion detection method capable of detecting ions at a very high S / N (signal / noise ratio) in a mass spectrometer.
  • the mass spectrometer is an analyzer that quantifies and determines each component constituting the mixed sample by the difference in mass, and is extremely characterized in that it has extremely high sensitivity (low detection limit) as compared with other analyzers.
  • One of the elements that realizes this is a unit (ion detection unit) that detects ions separated by mass, and a secondary electron multiplier (secondary electron multiplier) having deflection electrodes and electrodes of about 20 stages. Equipped with SEM and collectors.
  • a voltage is sequentially applied to each of the electrodes constituting the SEM with a potential difference of about 100 to 200 V from the first-stage electrode (D1) to the final-stage electrode.
  • the respective voltages are often supplied by dividing the applied voltage supplied to the first stage electrode D1 by the resistance provided inside the ion detection unit.
  • -0.8 to -3.0 kV is applied to the first stage electrode D1
  • the ions subjected to mass separation collide vertically through the ion entrance provided in front of the first stage electrode D1.
  • the collision energy becomes approximately 2 keV, and electrons generate from the surface of the first stage electrode D1 by this energy.
  • ion / electron conversion is performed at the first stage electrode D1.
  • the yield (efficiency) is about 0.1 to 0.2 and is not largely influenced by the material or state of the surface of the first stage electrode D1, but is generally proportional to the collision energy, so the ion energy is important for ion / electron conversion.
  • the electrons generated from the first stage electrode D1 are drawn into the second stage electrode (D2) having a potential (in the positive direction) higher by about 100 V than the first stage electrode D1 and collide with energy of about 100 eV corresponding to the potential difference Release.
  • the yield of secondary electron generation due to electron collision is very high, and with this kind of energy, it is about 1.5 to 2.0 in an appropriate surface state, so that electron amplification is realized.
  • electron amplification is performed in the same manner in the third stage electrode D3, the fourth stage electrode D4, and so on, and amplification of 5 to 6 digits can be performed in the final stage according to the number of electrodes (patent See documents 1 to 4 and non-patent document 1).
  • An SEM capable of performing such extremely high amplification is essential for mass spectrometric analysis.
  • the S / N can not be improved. Since mass spectrometers need to analyze mixed samples with concentration differences of 5 to 6 digits, S / N can also be 5 to 6 digits, and how to suppress noise is an important factor that determines its performance. It becomes.
  • a typical ionization method is electron ionization, which uses thermions generated from the filament of the ion source to give energy to neutral molecules to remove shell electrons and ionize them (in addition to plasma and ionisation, There are many ways to use electric fields etc)).
  • electron ionization uses thermions generated from the filament of the ion source to give energy to neutral molecules to remove shell electrons and ionize them (in addition to plasma and ionisation, There are many ways to use electric fields etc)).
  • thermions generated from the filament of the ion source to give energy to neutral molecules to remove shell electrons and ionize them (in addition to plasma and ionisation, There are many ways to use electric fields etc)).
  • thermions generated from the filament of the ion source to give energy to neutral molecules to remove shell electrons and ionize them (in addition to plasma and ionisation, There are many ways to use electric fields etc)).
  • thermions generated from the filament of the ion source to give energy
  • this vacuum ultraviolet light Since this vacuum ultraviolet light has no charge, it does not separate in the mass spectrometry process and arrives at the ion detection unit, and when it is irradiated to the first stage electrode D1, it emits electrons (also referred to as photoelectrons due to light). This efficiency strongly depends on the surface condition, but is around 0.1 (0.01 to 0.2). That is, electrons are generated with the same efficiency as the ions to be measured.
  • FIG. 11 is a view schematically showing a conventional mass spectrometer.
  • a mass spectrometer 1 disposed in a vacuum vessel 1 a includes an ion source 2, a mass separation mechanism 3, and an ion detection unit 4.
  • the ion source 2 has a filament 5 and ionizes a neutral molecule containing a molecule to be measured using the thermoelectrons 6 generated by the filament, and introduces the generated ion to the mass separation mechanism 3.
  • the mass analysis mechanism 3 has a quadrupole electrode 7 consisting of four cylindrical electrodes, and an aperture plate 8 in which an aperture as a quadrupole exit electrode is formed.
  • the aperture plate 8 is set to a predetermined potential, it is normally at the ground potential (earth potential, 0 V).
  • the ion detection unit 4 is a lead-in electrode for changing the direction of movement of ions, and is a lead-in electrode 9 for drawing ions into the lead-in electrode itself and changing the direction of movement of ions toward the lead-in electrode.
  • SEM secondary electron multiplier
  • the secondary electron multiplier 11 has 20 stages (20 pieces) of electrodes D1 to D20 and a collector 12.
  • vacuum ultraviolet rays 16 may be incident on the mass separation mechanism 3 and the ion detection unit 4 from the ion source 2 in addition to the ions.
  • soft X-rays 18 may be generated.
  • the vacuum ultraviolet light and the soft X-ray generated in this manner are called "stray light” because they cause noise for the mass spectrometer. Since the stray light greatly lowers the basic performance of the mass spectrometer by lowering the S / N of the mass spectrometer, it is possible to detect only ions as secondary electron multipliers (SEM) and not detect stray light as much as possible. It is done, but not necessarily enough.
  • SEM secondary electron multipliers
  • JP 2002-329474 A Unexamined-Japanese-Patent No. 10-188878 JP, 2001-351565, A JP-A-8-7832
  • FIG. 12 shows an example of the prior art (a view of a portion near the aperture plate 8 near the ion detection unit 4 in FIG. 11).
  • the aperture plate 8 as a quadrupole exit electrode is normally at ground potential (earth potential: 0 V), and the ion detection unit 4 detects the ions 13 that have passed through the aperture formed in the aperture plate 8.
  • the electrode D1 is efficiently located on the same axis as the aperture formed in the aperture plate 8, considering only the detection of ions, but then the stray light 18 including the vacuum ultraviolet ray 16 and the soft x-ray 18 is also detected Resulting in.
  • stray light 18 has a structure in which the electrode D1 is not irradiated. This structure is widely spread as an off-axis structure. However, even with the off-axis structure, the influence of stray light still remains, which is a major problem for modern mass spectrometers that prevents improvement in S / N.
  • the present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to reduce the influence of stray light remaining in the off-axis structure for reducing the influence of stray light and to improve the S / N ratio. It is an object of the present invention to provide a secondary electron multiplier, an ion detector and an ion detection method which can be improved.
  • a secondary electron multiplier tube comprising a plurality of electrodes, wherein one electrode and the other electrode of the next stage are disposed to face each other and are incident from the electrodes of the previous stage.
  • the surface of the first-stage electrode on which ions are initially incident among the plurality of electrodes provided with a plurality of electrodes provided so as to amplify electrons and emit them to the electrode at the subsequent stage is a surface of the first ion on which the ions are incident. It is characterized by being located along the traveling direction.
  • a second aspect of the present invention is an ion detection device, comprising: the secondary electron multiplier according to the first aspect of the present invention; and an electrode for bending a trajectory of an incident ion flux. Equipped with The ion flux whose orbit is bent is incident on the secondary electron multiplier along the surface.
  • a third aspect of the present invention is an ion detection method, comprising the steps of mass separating incident ions, a plurality of electrodes separated by mass separation, and one electrode and the next stage And a second electron multiplier provided with a plurality of electrodes disposed opposite to each other to amplify electrons emitted from the front electrode and emit the light to the rear electrode.
  • C. converting the incident ions to electrons in the secondary electron multiplier and amplifying the converted electrons, and in the incident step, the mass-sorted ions are Among the plurality of electrodes, it is characterized in that it is incident along the surface on which the ions are incident, of the first stage electrode on which the ions are incident first.
  • the off-axis structure in the off-axis structure, light (for example, as described later) generated in the ion detector due to stray light (for example, vacuum ultraviolet light, soft X-ray, etc.)
  • stray light for example, vacuum ultraviolet light, soft X-ray, etc.
  • the influence of internally generated light and reflected light can be suppressed, and noise can be reduced.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line IB-IB of FIG. 1A.
  • FIG. 1C is a cross-sectional view taken along line IC-IC of FIG. 1A.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line IIB-IIB of FIG. 2A.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line IVB-IVB of FIG. 4A.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line IVC-IVC of FIG. 4A.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line VIB-VIB of FIG. 6A. It is explanatory drawing of the difference of parallel incidence and perpendicular incidence to the wire of ion based on one Embodiment of this invention. It is a VIIB-VIIB line cutting diagram of FIG. 7A.
  • FIG. 13A is a view in the vicinity of the ion detection unit 4 according to a study example of the present invention.
  • the arrival of the stray light 18 to the electrode D1 is reduced while the ions 13 arriving to the electrode D1 are not reduced.
  • the lead-in electrode 9 is extended close to the aperture by disposing the electrode D1 away from the aperture and positioning one end of the lead-in electrode 9 near the edge of the aperture.
  • the detection efficiency of ions to be detected can be secured while the influence of stray light 18 is greatly reduced.
  • the configuration shown in FIG. 13A is a useful configuration that can significantly reduce noise due to stray light.
  • noise is still detected and noise due to stray light can be further reduced, a very useful ion detection device with further improved S / N ratio can be realized.
  • FIGS. 14A and 14B are diagrams showing an ion detection device for suppressing the generation of high energy electrons 19 and soft X-rays 20 according to a study example of the present invention.
  • a ring-shaped focusing electrode 22 is provided after the aperture plate 8 as a quadrupole exit electrode, and ring-shaped lead-in electrodes 21a and 21b are provided between the deflection electrode 10 and the electrode D1.
  • the ion flux passes through the aperture portion of the focusing electrode 22 and the lead-in electrodes 21a and 21b.
  • the generation mechanism of internally generated light and the type of light vary depending on the configuration of the ion detection unit 4 such as the arrangement and structure of the deflection electrode and the lead-in electrode, and this internally generated light is the ion detection unit Even if the Off-Axis structure for reducing the influence of stray light from the outside of 4 is inevitably generated. If such internally generated light does not affect the electrode D1 of the secondary electron multiplier as much as possible, it is possible to suppress the incidence of ions other than the ions to be originally measured to the electrode D1, and noise can be further reduced. .
  • one embodiment of the present invention is characterized in that, even if internally generated light is produced, the incidence of the internally generated light on the first stage electrode of the secondary electron multiplier tube is suppressed.
  • internal generated light refers to the ion detection device such as the ion detection unit 4 due to stray light incident from the outside from the outside, and due to electrons generated subsequently. It is the light generated inside.
  • the internally generated light may be generated by the action of high energy electrons generated by stray light from the outside, that is, by the action of the stray light indirectly as described in FIG.
  • the ion detector of the off-axis structure configured to reduce the influence of the stray light.
  • the light generated in the previous stage of the first stage electrode D1 of the secondary electron multiplier by indirect action of the stray light.
  • FIG. 1A is a schematic view showing a part of a mass spectrometer according to an embodiment of the present invention, and is a schematic view for explaining an ion analysis unit.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line IB-IB of FIG. 1A.
  • FIG. 1C is a cutaway view of the IC-IC line of FIG. 1A.
  • the secondary electron multiplier has 20 stages of electrodes as in the ion detection unit shown in FIG. 11, but in FIG. 1A, the electrodes (four electrodes) up to the fourth stage are used. It shows.
  • the electrode D1 disposed in the first stage of the secondary electron multiplier and the electrode D2 disposed in the second stage are disposed to face each other, and the k-th electrode Dk (k is an integer of 2 or more) Is disposed opposite to the electrode k ⁇ 1-th electrode Dk ⁇ 1 of the preceding stage and the electrode k + 1-th electrode Dk + 1 of the subsequent stage.
  • each of the electrodes D1 to D20 electrons generated by the collision of ions with the electrode D1 disposed in the first stage of the secondary electron multiplier are incident on the electrode D2 in the subsequent stage and amplified by the electrode D2.
  • the secondary electrons are generated, and the amplified secondary electrons are sequentially incident on the electrodes (D3 to D20) of the subsequent stage so that further amplification is performed.
  • a voltage at which the amplification is performed for example, a voltage at which a potential difference is 100 V is applied to the electrodes D1 to D20, for example, between the electrode at the front stage and the electrode at the rear stage. That is, as shown in FIG.
  • a voltage of -2.0 kV is applied to electrode D1
  • a voltage of -1.9 kV is applied to electrode D2
  • a voltage of -1.8 kV is applied to electrode D3.
  • a voltage of -1.7 kV is applied to the electrode D4.
  • the voltage is similarly applied to the electrodes D4 to D20.
  • the electrode (electrode D1) positioned at the first stage of the plurality of electrodes of the secondary electron multiplier tube 11 emits electrons generated by the incident ions to the second stage electrode (D2) at the second stage,
  • the electrodes D1 to D20 are configured to amplify secondary electrons incident from the electrode of the first stage and emit the amplified secondary electrons to the electrodes of the second stage.
  • the aperture plate 8 as a quadrupole exit electrode is set to the ground potential (0 V), a voltage of several tens of V is applied to the deflection electrode 10, and -500 V is applied to the lead-in electrodes 21a and 21b and the focusing electrode 22. Apply a voltage.
  • ions 13 (ion flux) after the trajectory is bent by the lead-in electrodes 21a and 21b and the deflection electrode 10 for off-axis are incident on the surface of the electrode D1 facing the electrode D2.
  • this surface is called “electron generation surface”, which is incident in parallel to the reference numeral 100) in FIGS. 1A to 1C.
  • the secondary electron multiplier of FIG. 14 is arranged by being rotated by 90.degree. Around the longitudinal direction of the secondary electron multiplier.
  • the ion injection port as an ion injection portion for injecting ions into the secondary electron multiplier tube is not a front surface but a side surface of the electron generation surface of the conventional electrode D1.
  • the electron generation surface of the electrode D1 which is an electrode to which ions first enter, is positioned along the traveling direction of the ions.
  • the internally generated light 23 going straight is not incident on the electrode D1
  • the ion 13 is incident on the electrode D1 by the electric field generated by the negative high voltage applied to the electrode D1.
  • Electrons 24 are generated at D1 and a signal can be obtained. As described above, a voltage capable of drawing in the ions 13 is applied to the electrode D1.
  • the deflection electrode 10 and the lead-in electrode 21a from the direction orthogonal to both the arrangement direction of the electrodes D1 to D20 and the direction from the electrode D1 to the electrode D2 are connected to the secondary electron multiplier.
  • the electrode D1, the lead-in electrodes 21a and 21b, and the deflection electrode 10 are disposed such that the ions 13 whose traveling direction is changed by 21b are incident.
  • the incident part of the ion 13 to the secondary electron multiplier tube corresponds to the electron generation surface 100 of the electrode D1. It will be provided in the side direction (side side) of
  • the incident region of the ions 13 in the secondary electron multiplier is set at a position parallel to the electron generation surface 100 of the electrode D1 and separated from the electrode D1 by a predetermined distance. Therefore, of the internally generated light generated inside the ion detection unit 4, the internally generated light 23 directed from the deflection electrode 10 to the electrode D 1 as an incident stage of ions in the secondary electron multiplier is the electron generation of the electrode D 1 It will be incident on the secondary electron multiplier parallel to the plane 100. Therefore, even if the internally generated light is generated in the ion detection unit 4, the incidence of the internally generated light on the electrode D1 can be suppressed, so the influence of the internally generated light can be reduced.
  • the ion 13 is attracted to the electrode D1 and contributes to the generation of electrons. Therefore, it is possible to realize the incidence of necessary ions to the electrode D1 while suppressing the incidence of unnecessary internally generated light on the electrode D1.
  • the incident region of ions to the secondary electron multiplier is set on the side of the electron generation surface 100 of the electrode D1 and the ions 13 are bent in two steps, so that stray light is generated. The incidence of the generated light on the electrode D1 can be suppressed.
  • the internally generated light 23 traveling from the deflection electrode 10 to the electrode D1 that is, the same as or substantially the same as the ion 13 traveling its trajectory toward the electrode D1 among the internally generated light.
  • the internally generated light 23 traveling in the same direction is to be prevented from entering the electrode D1 as much as possible. Therefore, it is not essential that the ion flux whose orbit is bent by the action of the deflection electrode or the like be incident on the secondary electron multiplier in parallel with the electron generation surface of the electrode D1, but the side of the electron generation surface of the electrode D1.
  • the internally generated light It is essential to cause the internally generated light to pass through the secondary electron multiplier and reduce the incidence of the internally generated light on the electrode D1 by causing the ion flux to be incident from the side.
  • the internally generated light 23 if ions are made to enter in a direction parallel to the electron generation surface 100 of the electrode D1, the internally generated light 23 also becomes parallel to the electron generation surface 100, so that the internally generated light 23 to the electrode D1 is It is preferable because it can prevent incidence.
  • the ion flux be incident on the secondary electron multiplier in a direction parallel to the electron generation surface 100 of the electrode D1.
  • the ion flux may be incident on the secondary electron multiplier in a direction deviated from parallel to the generation surface 100. That is, within the range in which the internally generated light 23 does not enter the electron generation surface 100 of the electrode D1, for example, the electrode D1 is inclined to shift the traveling direction of the ions 13 and the electron generation surface 100 of the electrode D1 from parallel. Also good.
  • a shield electrode is provided on the opposite surface of the electrode D1, and the shield electrode is connected to the electrode D1. Apply the same potential.
  • FIGS. 2A and 2B An example is shown in FIGS. 2A and 2B as a second embodiment.
  • FIG. 2A is a schematic view showing a part of the mass spectrometer according to this embodiment, and is a schematic view for explaining an ion analysis unit.
  • FIG. 2B is a sectional view taken along line IIB-IIB of FIG. 2A.
  • reference numeral 25 denotes a shield electrode, and a voltage of ⁇ 2.0 kV, which is the same as that of the electrode D1, is applied to the shield electrode 25.
  • the shield electrode 25 is disposed so as to face the electrode D1 and to allow ions 13 to be incident from the region between the shield electrode 25 and the electrode D1.
  • the shield electrode 25 by providing the shield electrode 25 and applying the same voltage as the electrode D1 to the shield electrode 25, the electric field generated by the voltage applied to the electrode D1 can be stabilized.
  • the electrode D2 is disposed to face the electrode D1 similarly to the shield electrode 25 and to which a voltage having an absolute value smaller than the absolute value of the voltage applied to the electrode D1 is applied. Therefore, the ions 13 can be incident on the electrode D1 by the stabilized electric field. That is, in the present embodiment, the relationship between the arrangement of the electrode D1, the electrode D2 and the shield electrode 25 and the applied voltage is set as shown in FIG. 2B, so the ions 13 are incident on the electrode D1 while the electric field is stabilized. It can be done.
  • an additional electrode 26 is provided on the lead-in electrode 21 b in order to adjust the location where the ions (ion flux) 13 collide with the electrode D1 to the center of the electrode D1.
  • An example is shown in FIGS. 3A and 3B as a third embodiment.
  • FIG. 3A is a schematic view showing a part of the mass spectrometer according to the present embodiment, and is a schematic view for explaining an ion analysis unit.
  • FIG. 3B is a sectional view taken along line IIIB-IIIB of FIG. 3A.
  • reference numeral 26 is an additional electrode.
  • the additional electrode 26 is formed by bending a plate-like electrode once, one end of the additional electrode 26 is connected to the lead-in electrode 21 b, and the other end is an open portion of the lead-in electrode 21 b. (Aperture portion) is provided to project.
  • a voltage of -500 V is applied to the additional electrode 26.
  • the additional electrode 26 is disposed such that a portion facing the electron generation surface of the electrode D1 protrudes. Therefore, the ions 13 receive an electric field from one side by the additional electrode 26 disposed on the opposite side to the electrode D1 side which is the direction to be bent, and receive an effect of bending to the electrode D1 side. Therefore, the ions 13 can be more sharply bent toward the electrode D1 by the additional electrode 26 disposed only on the side facing the electrode D1, and as shown in FIG. 3B, the incident position of the ions 13 to the electrode D1 Can be adjusted to the central portion of the electron generation surface of the electrode D1.
  • the additional electrode is integrated with the lead-in electrode.
  • the additional electrode may be provided separately from the lead-in electrode. What is important in this embodiment is that, at the time of bending the ion 13 bent at least by the action of the deflection electrode once again and making it enter the electrode D1, the change of the traveling direction of the second ion 13 is made more efficiently. It is. Therefore, between the deflection electrode 10 as a means for causing the change in the traveling direction of the first ions 13, the lead-in electrodes 21a and 21b, and the electrode D1, the electrode D1 is opposed to the additional electrode and the electrode D1.
  • the additional electrode is disposed so that the ions 13 pass between them.
  • the additional electrode may be integrated with the lead-in electrode or may be arranged separately.
  • the shape of the additional electrode is not limited to the form in which the plate-like electrode is bent once, and the plate-like electrode may be bent a plurality of times, or may be a plate-like electrode without bending. May be used as it is. That is, as described above, since the shape of the additional electrode is not the essence of the present invention, the shape of the additional electrode may be any shape.
  • the voltage applied to the additional electrode is set such that the absolute value of the voltage applied to the additional electrode is smaller than the absolute value of the voltage applied to the electrode D1.
  • the additional electrode 26 is provided on the side facing the electrode D1, and the ions 13 pass through the region between the additional electrode 26 and the electrode D1 so as to bend the ions 13.
  • An electric field is generated on the (electrode D1 side). Therefore, the ion 13 can be bent to the opposite side to the additional electrode 26, that is, the electrode D1 side by the electric field on one side.
  • the additional electrode 26 is installed on the lead-in electrode 21b in order to adjust the position where the ions collide with the electrode D1 to the center of the electrode D1, but the axes and installation angles of the two lead-in electrodes 21a and 21b are You may change it.
  • an additional mesh-shaped electrode is disposed between the electrode D1 and the electrode D2 in order to adjust the position where the ions 13 collide with the electrode D1 to the center of the electrode D1.
  • the voltage applied to the electrode D1 is -2.0 kV and the voltage applied to the electrode D2 is -1.9 kV
  • the voltage applied to the additional electrode is optimum -1.5 kV.
  • FIG. 4 shows a fifth embodiment.
  • FIG. 4A is a schematic view showing a part of the mass spectrometer according to the present embodiment, and is a schematic view for explaining an ion analysis unit.
  • 4B is a cross-sectional view taken along line IVB-IVB of FIG. 4A
  • FIG. 4C is a cross-sectional view taken along line IVC-IVC of FIG. 4A.
  • reference numeral 27 denotes a mesh-shaped additional electrode to which a voltage of ⁇ 1.5 kV is applied.
  • the mesh-shaped additional electrode 27 is disposed in a region between the electrode D1 and the electrode D2 and in a region where electrons generated at the electrode D1 pass to the electrode D2. Therefore, the additional electrode 27 acts to draw the ions 13 to the electrode D1 side, but since its shape is a mesh shape, it is possible to pass the electrons generated at the electrode D1 to the electrode D2 side. That is, as shown in FIG. 4C, by providing the additional electrode 27, the incident position of the ions 13 on the electrode D1 can be adjusted to the vicinity of the center of the electrode D1.
  • the additional electrode 27 has a mesh shape, the additional electrode 27 is not a screen but a transparent member in some sense for electrons incident from the electrode D1 to the electrode D2. Accordingly, the electrons to be amplified can be made incident on the electrode D2 without blocking.
  • the structure of the additional electrode 27 is not limited to the mesh shape, and any structure may be used as long as it has an opening for transmitting electrons, such as a slit.
  • the potential difference between the electrode D1 and the electrode D2 is changed from about 100 to 200 V to about 500 to 700 V in order to adjust the position where the ions collide with the electrode D1 to the center of the electrode D1.
  • This embodiment will be described using the configuration described in the second embodiment (FIG. 2).
  • a voltage of -2.0 kV is applied to the electrode D1
  • a voltage of -1.9 kV is applied to the electrode D2
  • the potential difference between the electrode D1 and the electrode D2 is 100V.
  • a voltage of -2.0 kV is applied to the electrode D1
  • a voltage of -1.4 kV is applied to the electrode D2
  • the electrode D1 and the electrode The potential difference between it and D2 is 600V.
  • a voltage of -1.3 kV is applied to the electrode D3, and a voltage of -1.2 kV is applied to the electrode D4.
  • the voltage applied to the shield electrode 25 is the same as that in the second embodiment.
  • the traveling direction of the ions 13 is bent more And the incident position of the ions 13 to the electrode D1 can be adjusted near the center of the electrode D1.
  • the electrode D1 is not a plate but a plurality of wires. As described above, by forming the electrode D1 into a plurality of wires, it is possible to further reduce the surface area of the electrode D1, and to further reduce the generation of noise accompanying the internally generated light.
  • FIG. 6A is a schematic view showing a part of the mass spectrometer according to this embodiment, and is a schematic view for explaining an ion analysis unit
  • FIG. 6B is a sectional view taken along the line VIB-VIB in FIG. 6A. is there.
  • the electrode D1 has a structure in which a plurality of wires are arranged separately. Therefore, the space between adjacent wires is an opening, through which light is transmitted.
  • the ion incidence is perpendicular to the electrode D1 formed of a plurality of wires (in this case, the ion will be referred to as "front incident ion 28") Since the energy when the front incident ions 28 pass near the wire of the electrode D1 is equal to the set potential of the wire, the wire can not hold back the front incident ions 28. Thus, as shown in FIG. 7C, most of the front incident ions 28 pass through the wire 30, with the exception of the ions that headed on the wire 30 of the electrode D1. That is, when ions are incident from the front side of the electron generation surface 100 of the electrode D1, most of the ions pass through the region between the wires 30.
  • the ions are designed to be incident from the side direction of the electron generation surface of the electrode D1, the incidence of the internally generated light to the electrode D1 can be considerably suppressed. it can.
  • reflected light such as unexpected reflection of internally generated light in the ion detection unit 4 may be generated.
  • the electrode D1 even when reflected light is generated in the ion detection unit 4 and enters the electrode D1, the electrode D1 has a structure in which a plurality of wires are spaced apart. Therefore, most of the reflected light is transmitted between the wires, so the number of electrons generated by the reflected light can be reduced, and a decrease in the S / N ratio can be suppressed.
  • the electrode D1 is formed by forming a plurality of wires shown in the seventh embodiment in two layers. As described above, by forming the electrode D1 by providing a double wire layer formed of a plurality of wires, the efficiency of capturing the secondary electrons generated by the electrode D1 by the electrode D2 can be increased.
  • the secondary electrons generated by the wire of the electrode D1 in the seventh embodiment are irradiated not only to the electrode D2 but also to the case 34 of the ground potential installed on the back surface.
  • the reflected light 31 is transmitted through the electrode D1 of the wire structure, but in addition to the electrons 33 emitted to the electrode D2 by the parallel incident ions 29, to the case 34 of the ion detection unit 4.
  • emitted electrons 32 may be generated. In this case, the signal may be reduced.
  • the wire layer 35a and the wire layer 35b are prepared, the wire layer is doubled to form the electrode D1, and the same is applied to both the wire layers 35a and 35b. Apply a potential. Then, in the space between the wires, the electric field becomes approximately zero, and the generated secondary electrons are irradiated to the electrode D2 which has a drawing potential for the electrons. Then, the irradiation amount of secondary electrons to the case 34 can be reduced.
  • the distance between the wires of the wire layer 35b on the case 34 side is preferably smaller than the distance between the wires of the wire layer 35a on the electrode D2 side.
  • the electric field generated in the wire layer 35 b functions to push back the electrons from the wire layer 35 a to the wire layer 35 b.
  • the wires of the electrode D1 in consideration of transmitting the reflected light 31 in the electrode D1, it is preferable that the wires of the electrode D1 be sparse, that is, the distance between the wires be larger. However, if the distance between the wires of the electrode D1 is increased, the action of the electric field pushing back the electrons 33 is weakened. Therefore, in the present embodiment, the wire layer 35a on the electrode D2 side is made sparse, and the wire layer 35b on the case 34 side is made dense, in order to increase the electric field to be pushed back.
  • the electric field to be pushed back can be secured by the influence of the wire layer 35b having a small distance between the wires, that is, the wire layer is made double and the wire layer 35b is made dense. Electrons generated by ion incidence to D1 can be efficiently emitted to the electrode D2.
  • the second wire layer 35b is closely spaced, the proportion of incident light 31 incident on the wire constituting the wire layer 35b is high, and the reflected light 31 is densely spaced at the second wire layer. It may be incident on 35b to generate secondary electrons.
  • the secondary electrons 36 generated by the reflected light 31 incident on the wire layer 35 b with a close spacing are in the case 34 It does not become noise because it is incident.
  • a member configured such that the potential difference between the electrode D1 and the electrode D1 is larger than the potential difference between the electrode D1 and the electrode D2 (FIG. 9 and 10, the case 34) is provided, so the electrons 36 generated by the reflected light 31 are emitted to the member side.
  • a voltage which attracts the electrons 36 that is, a voltage which causes the potential difference between the electrode D1 and the electrode D1 to be larger than the potential difference between the electrode D1 and the electrode D2 is applied. It may be an electrode.
  • the structure of the electrode D1 is described as the structure of the electrode D1, but the structure of the electrode D1 is not limited to the above-described wire structure in the present invention.
  • the structure of the electrode D1 may be a mesh that is structurally robust in addition to the above-described wire, or may be a slit. That is, in the present embodiment, the electrode D1 may have any structure as long as it has an opening for transmitting reflected light and is made of a material that generates electrons by ion incidence.
  • a structure in which openings such as wires, meshes, and slits are formed is applied to the electrode D1.
  • openings such as wires, meshes, and slits are formed
  • the electrode D1 not only the electrode D1 but also the electrodes after the electrode D2 are wired, in this embodiment, in order to prevent the internally generated light from being incident on the electrodes after the electrode D2 and generating noise.
  • a structure having an opening, such as a mesh or a slit is applied. That is, in the present embodiment, at least one of the electrode D1 and the electrodes in the second and subsequent stages can have a structure in which an opening is formed.
  • the deflection electrode 10 and the lead-in electrode 21a are used to change the traveling direction of the ions 13 for the first time.
  • 21b and focusing electrode 22 are used.
  • the structure of the electrode for changing the trajectory of the ions 13 incident from the ion incident part of the ion detection unit 4 is not limited to the above electrode. That is, the essence of the present invention is to position the position of the ion incident portion for causing the ions 13 whose orbit is changed once to enter the secondary electron multiplier tube in the side direction of the electron generation surface 100 of the electrode D1.
  • the purpose is to prevent the internally generated light 23 from entering the electron generation surface 100 as much as possible, and the structure of the electrode for changing the trajectory of the ions 13 is not essential. Therefore, as for the structure of the electrode for changing the trajectory of the ion 13, any structure can be used as long as the trajectory of the ion 13 can be bent, for example, by applying the structure shown in FIG. It may be the structure of
  • one embodiment of the present invention is also effective against stray light generated and reflected externally.
  • the respective embodiments have been described above, but the embodiments of the present invention are not limited to these, and it is natural that the respective elements of the respective embodiments can be combined and replaced.
  • the voltage applied to each electrode is not limited to the said embodiment, According to a dimension, a shape, the objective, etc., it can select arbitrarily.
  • a multistage type is used as a secondary electron multiplier in the above embodiment, a microchannel plate type, a continuous type, and a scintillator / photomultiplier may be used.
  • the present invention relates to an ion detector and a secondary electron multiplier that can obtain high S / N in a mass spectrometer, and is suitable for various mass spectrometers for a wide range of applications. It becomes.

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Abstract

　本発明は、迷光の影響を低減させるためのOff-Axis構造において残った迷光の影響を低減し、Ｓ/Ｎ比を向上させることが可能な２次電子増倍管、イオン検出装置、およびイオン検出方法を提供する。本発明の一実施形態に係る２次電子増倍管（１１）では、該２次電子増倍管（１１）の初段電極である電極Ｄ１が有する電子発生面（１００）の側面側からイオン（１３）を入射する。

Description

２次電子増倍管、イオン検出装置、およびイオン検出方法
　本発明は、質量分析装置においてイオンを極めて高いS/N(シグナル/ノイズ比)で検出することが可能な２次電子増倍管、イオン検出装置、およびイオン検出方法に関するものである。
　質量分析装置は、混合試料を構成する各成分を質量の違いにより定性・定量する分析装置であり、他の分析装置に比べて極めて感度が高い(検出限界が低い)ことが大きな特長である。このことを実現している要素のひとつは質量ごとに分別されたイオンを検出するユニット（イオン検出ユニット）であり、偏向電極と20段程度の電極を有する2次電子増倍管(Secondary Electron Multiplier；SEM)とコレクタなどを備えている。
　SEMを構成する各電極には初段電極(D1)から最終段電極まで100～200V程度の電位差で順に電圧が印加されている。この各電圧は初段電極D1へ供給された印加電圧をイオン検出ユニット内部に設置した抵抗で分割して供給されることが多い。初段電極D1には通常-0.8～-3.0kVが印加されており、ここに質量分別されたイオンが初段電極D1の正面に設けたイオン入射口を通して垂直に衝突する。その際、もしも初段電極D1に‐2kVが印加されていれば衝突エネルギーはほぼ2keVとなり、このエネルギーにより初段電極D1表面から電子が発生する。すなわち、初段電極D1においてイオン/電子変換が行なわれる。この収率(効率)は0.1～0.2程度であり、初段電極D1表面の材質や状態にはあまり影響されないが衝突エネルギーに概ね比例するので、イオン/電子変換にとってはイオンのエネルギーが重要となる。
　初段電極D1から発生した電子は初段電極D1よりも100Ｖ程度高い(プラス方向の)電位を持つ二段目の電極(D2)に引き込まれ、電位差に対応した100eV程度のエネルギーで衝突し二次電子を放出する。電子衝突による二次電子発生の収率は大変高く、この程度のエネルギーでは適切な表面状態において1.5～2.0程度となる、したがって、電子の増幅が実現しているのである。これ以降、三段目の電極D3、四段目の電極D4・・・で同じように電子増幅が行なわれ、電極数に応じて最終段では5～6桁もの増幅を行うことができる（特許文献１～４、非特許文献１参照）。このように極めて高い増幅を行うことができるSEMは質量分析によっては必要対不可欠となっている。
　しかしながら、初段電極D1には検出して信号とするべきイオンだけでなくノイズの原因となる光も到来する。初段電極D1では光もイオン同様、電子に変換されるので、初段電極１に入射した光は、電極D2以降ではシグナルと同じように増幅されてしまう。従って、印加電圧の増加により電子増幅率を高くしてもS/Nは改善されない。質量分析装置では5～6桁もの濃度差を持つ混合試料を分析する必要があるため、S/Nも5～6桁が求められ、如何にノイズを抑えるかがその性能を決定付ける重要な要素となる。
　質量分別をするにあたっては、まず測定する中性分子をイオン化する必要がある。代表的なイオン化法は電子イオン化であり、イオン源のフィラメントから発生させた熱電子を用いて中性分子にエネルギーを与えて外殻電子を除去しイオン化する(電子イオン化の他にも、プラズマや電界などを用いる数多くの方法がある)。しかし、この過程でイオン化までには到らず励起されただけの分子も多く発生し、これらはしばらくして数～十数eVのエネルギーを持つ真空紫外光を放出して安定化する。この真空紫外光は電荷を持たないために質量分析過程では分別されずにイオン検出ユニットに到来し、初段電極D1に照射されると電子(光起因のため光電子とも言われる)を放出する。この効率は表面状態に強く依存するが0.1内外(0.01～0.2)である。つまり、測定すべきイオンと同程度の効率で電子が発生する。
　さらに、質量分析計の部品からもノイズの原因となる光が放出される可能性が知られている。さらに、質量分析計として最も代表的な四重極質量分析計においては、マイナスの高電圧が印加された四重極電極にイオンが衝突することにより、真空紫外光よりもエネルギーの高い軟X線が発生する。以上の状況を図１１に示す。
　図１１は、従来の質量分析装置を模式的に示した図である。　
　図１１において、真空容器１ａ内に配置された質量分析装置１は、イオン源２、質量分別機構３、およびイオン検出ユニット４を備えている。　
　イオン源２は、フィラメント５を有し、該フィラメントにより発生した熱電子６を用いて測定対象の分子を含む中性分子をイオン化し、該生成されたイオンを質量分別機構３へと導入する。
　質量分析機構３は、４本の円柱状電極からなる四重極電極７と、四重極出口電極としてのアパーチャが形成されたアパーチャ板８を有している。該アパーチャ板８は、所定の電位に設定されるが、通常グランド電位（アース電位、０Ｖ）となっている。四重極電極７のうち対向する電極セットを電気的に結合し、それぞれの電極セットに直流電圧と高周波交流電圧とを印加することにより、各電圧、周波数等に応じた質量数を有するイオンのみを、四重極電極７の長軸方向に通過させるようにしている。
　イオン検出ユニット４は、イオンの進行方向を変化させるための引き込み電極であって、該引き込み電極自身側にイオンを引き込んで該イオンの進行方向を引き込み電極の方へ変化させるための引き込み電極９と、イオンの軌道を曲げるための偏向電極１０と、二次電子増倍管（ＳＥＭ）１１とを有している。図１１において、二次電子増倍管１１は、２０段（２０個）の電極Ｄ１～Ｄ２０、およびコレクタ１２を有している。
　このような構成において、イオン源２にて発生したイオンが質量分別機構３に入射されると、所望の質量数を有するイオン１３が質量分別機構３を通過し、該イオン１３がイオン検出ユニット４に入射される。イオン検出ユニット４に入射したイオン１３は、引き込み電極９および偏向電極１０の作用により、電極Ｄ１に引き込まれ、該電極Ｄ１にてイオン/電子変換により２次電子を発生する。該２次電子が電極Ｄ２に入射すると、電極Ｄ２にて２次電子１４が発生し、該２次電子１４が後段の電極Ｄ３～Ｄ２０にて順次増幅されてコレクタ１２に入射する。コレクタ１２では入射された２次電子に応じた信号１５を出力する。
　このような質量分析の際には、上述のようにイオン源２から質量分別機構３やイオン検出ユニット４にはイオンの他に真空紫外線１６が入射することがある。また、四重極電極７にイオン１７が衝突することにより、軟Ｘ線１８が発生することもある。
　このようにして発生した真空紫外光と軟X線とは質量分析装置にとってノイズの原因となるので“迷光”と呼ばれている。迷光は質量分析装置のS/Nを低下させることでその基本的性能を大きく低下させるため、二次電子増倍管（SEM）としてはイオンのみを検出し、迷光はできるだけ検出しないような工夫がなされているが，必ずしも充分ではない。
特開２００２－３２９４７４号公報 特開平１０－１８８８７８号公報 特開２００１－３５１５６５号公報 特開平８－７８３２号公報
大村　孝幸、山口　晴久、「質量分析計の検出器－二次電子増倍管」J.Vac.Soc.Jpn. (真空) Vol.50、No.4, p.258-263 (2007)
　SEMが迷光を検出しないようにするため、イオン検出ユニットには以下のような工夫がなされている。　
　図12は一従来例である(図11のイオン検出ユニット４付近のアパーチャ板８寄りの部分の図である)。四重極出口電極としてのアパーチャ板８は通常グランド電位(アース電位:0V)であり、イオン検出ユニット４はアパーチャ板８に形成されたアパーチャを通過したイオン１３を検出する。イオンの検出だけを考えれば電極D1はアパーチャ板８に形成されたアパーチャと同じ軸上に位置するのが効率的ではあるが、それでは真空紫外線１６および軟Ｘ線１８を含む迷光１８もまともに検出してしまう。
　そこで、偏向電極１０と引き込み電極９とによってイオン１３の軌道のみを曲げ、電極D1を曲げたイオン軌道の軸上に設置することにより、イオンをあまり損失無く検出することができる一方で、迷光１８が電極D1に照射しない構造になっている。この構造はOff-Axis構造として広く普及している。
　しかしながら、このようにOff-Axis構造にしつも迷光の影響はまだ残り、最新の質量分析装置にとってはS/Nの改善を阻む大きな問題になっている。
　本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、迷光の影響を低減させるためのOff-Axis構造において残った迷光の影響を低減し、Ｓ/Ｎ比を向上させることが可能な２次電子増倍管、イオン検出装置、およびイオン検出方法を提供することにある。
　本発明の第１の態様は、２次電子増倍管であって、複数の電極であって、一の電極と次段の他の電極が対向して配置され、前段の電極から入射された電子を増幅して後段の電極に出射するように設けられた複数の電極を備え、前記複数の電極のうち最初にイオンが入射する初段電極の、該イオンが入射される面は、前記イオンの進行方向に沿って位置することを特徴とする。
　また、本発明の第２の態様は、イオン検出装置であって、上記本発明の第１の態様に記載の２次電子増倍管と、入射されたイオン束の軌道を曲げるための電極とを備え、
　前記軌道を曲げられたイオン束は、前記面に沿うように前記２次電子増倍管に入射されることを特徴とする。
　さらに、本発明の第３の態様は、イオン検出方法であって、入射されたイオンを質量分別する工程と、前記質量分別されたイオンを、複数の電極であって、一の電極と次段の他の電極が対向して配置され、前段の電極から入射された電子を増幅して後段の電極に出射するように設けられた複数の電極を備える２次電子増倍管に入射する工程と、前記２次電子増倍管において、前記入射されたイオンを電子に変換し、該変換された電子を増幅する工程とを有し、前記入射する工程では、前記質量分別されたイオンは、前記複数の電極のうち最初にイオンが入射する初段電極の、該イオンが入射される面に沿って入射することを特徴とする。
　本発明によれば、Off-Axis構造において、イオン検出ユニットといったイオン検出装置にイオンと共に迷光（例えば、真空紫外線や軟Ｘ線など）が原因でイオン検出装置内で発生した光（例えば、後述する内部発生光や反射光）の影響を抑制することができ、ノイズを低減することができる。
本発明の一実施形態に係る質量分析装置の一部を示す模式図であって、イオン分析装置を説明するための模式図である。 図１ＡのＩＢ－ＩＢ線切断図である。 図１ＡのＩＣ－ＩＣ線切断図である。 本発明の一実施形態に係る質量分析装置の一部を示す模式図であって、イオン分析装置を説明するための模式図である。 図２ＡのＩＩＢ－ＩＩＢ線切断図である。 本発明の一実施形態に係る質量分析装置の一部を示す模式図であって、イオン分析装置を説明するための模式図である。 図３ＡのＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ線断面図である。 本発明の一実施形態に係る質量分析装置の一部を示す模式図であって、イオン分析装置を説明するための模式図である。 図４ＡのＩＶＢ－ＩＶＢ線切断図である。 図４ＡのＩＶＣ－ＩＶＣ線切断図である。 本発明の一実施形態に係る、２次電子増倍管が有する電極に印加される電圧を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る質量分析装置の一部を示す模式図であって、イオン分析装置を説明するための模式図である。 図６ＡのＶＩＢ－ＶＩＢ線切断図である。 本発明の一実施形態に係る、イオンのワイヤへの平行入射と垂直入射との違いの説明図である。 図７ＡのＶＩＩＢ－ＶＩＩＢ線切断図である。 本発明の一実施形態に係る、イオンのワイヤへの平行入射と垂直入射との違いの説明図である。 本発明の一実施形態に係る、ワイヤに対して平行に入射するイオンが該ワイヤに引き寄せられる原理を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る、1重ワイヤの検討例を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る、１重ワイヤの検討例を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る、電極Ｄ１を２重ワイヤにて構成する形態を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る、２重ワイヤの効果の説明図である。 従来の質量分析装置の全体を模式的に示す図である。 図１１の質量分析装置の一部分を示す図である。 本発明の一実施形態に係る質量分析装置の一部を示す図である。 図１３に示したイオン検出装置の内部で迷光が発光するメカニズムの説明図である。 本発明の一実施形態に係る質量分析装置の一部を示す図である。 本発明の一実施形態に係る質量分析装置の一部を示す図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
　（本発明を実施するにあたって実行した検討事項）　
　図１３Ａは、本発明の検討例に係るイオン検出ユニット４付近の図である。図１３Ａでは、電極Ｄ１をアパーチャ板８に形成されたアパーチャから遠ざけて配置することにより迷光１８の電極Ｄ１への到来を低減させつつ、電極Ｄ１へと到来するイオン１３が低減しないようにするために、電極Ｄ１を上記アパーチャから遠ざけて配置し、かつ引き込み電極９の一方端を上記アパーチャの縁近傍に位置させることにより引き込み電極９を上記アパーチャのすぐ近くまで伸ばしている。
　図１３Ａに示す構成により、迷光１８の影響を大幅に低減させつつ、検出すべきイオンの検出効率を確保することができる。このように、図１３Ａに示す構成は、迷光起因のノイズをかなり低減させることができ有用な構成である。しかしながら、それでもまだノイズが検出されており、迷光起因のノイズをさらに低減させることができれば、Ｓ/Ｎ比をさらに向上した非常に有用なイオン検出装置を実現することができる。
　従って、まだ残っている迷光をさらに低減することが望まれる。その迷光の原因としては、多重反射により電極D1に辿り着いていることが考えられる。
　しかし、図１３Ａに示すイオン検出ユニットに対して多くの評価・実験を行った結果、真の支配的要因を見出すに到った。すなわち、迷光１８が偏向電極１０にて反射してイオン検出ユニットの引き込み電極９に光が当たることにより光電子（高エネルギー電子１９）が発生し、その電子１９が偏向電極１０に向かって加速されて衝突することにより軟X線２０が発生し、その軟X線２０が電極Ｄ１に入射して多くのノイズを発生させていた。すなわち、イオン検出ユニット内でノイズの原因となる光が発生していたのである(このメカニズムを図１３Ｂに示す)。
　図１４Ａ、１４Ｂは、本発明の検討例に係る、高エネルギー電子１９や軟Ｘ線２０の発生を抑制させるためのイオン検出装置を示す図である。　
　図１４Ａにおいて、四重極出口電極としてのアパーチャ板８の後にリング状の集束電極２２を設け、偏向電極１０と電極Ｄ１との間にリング状の、引き込み電極２１ａ、２１ｂを設けている。イオン束は、収束電極２２、引き込み電極２１ａ、２１ｂのアパーチャ部分を通過することになる。
　このように、集束電極２２を設け、さらに偏向電極１０の形状を変えることでイオンを集束しつつも、引き込み電極２１ａ、２１ｂの形状をリング状に変えることにより図１３に於けるより迷光の照射面積を減少させること、及び印加電圧を図１３での－２ｋＶから－５００Ｖに低減することにより、高エネルギー電子や軟Ｘ線が発生する要因を減少させることができる。
　しかしながら、そのように内部発生光としての軟Ｘ線の発生を低減させてもノイズの発生は皆無にできず、さらにノイズを減らすことが求められる。すなわち、例えば、図１４において、質量分別機構３からイオンと共に入射した迷光が偏向電極１０に入射することで内部発生光２３が発生する。
　このように、偏向電極や引き込み電極の配置や構造等、イオン検出ユニット４の構成によって内部発生光の発生メカニズムや光の種類（波長など）は様々であり、この内部発生光は、イオン検出ユニット４の外部からの迷光の影響を低減させるためのOff-Axis構造にしてもどうしても発生してしまうものである。このような内部発生光が２次電子増倍管の電極Ｄ１になるべく影響しないようにすれば、電極Ｄ１に対する本来測定すべきイオン以外の入射を抑えることができ、ノイズをより低減させることができる。
　そこで、本発明の一実施形態では、内部発生光が生じたとしても、該内部発生光の、２次電子増倍管の初段電極への入射を抑制させることを特徴としている。
　なお、本明細書において、“内部発生光”とは、イオン検出ユニット４といったイオン検出装置に外部から入射された迷光に起因して、及び後発的に発生した電子に起因して該イオン検出装置内において発生した光である。該内部発生光は、図１３にて説明したように、外部からの迷光により生じた高エネルギー電子の作用により、すなわち上記迷光が間接的に作用することにより生じるものもある。このように、本発明の内部発生光とは、その発生メカニズムや光の種類（波長など）に関わらず、上記迷光の影響を低減するように構成されたOff-Axis構造のイオン検出装置内において、上記迷光が間接的に作用することにより、２次電子増倍管の初段電極Ｄ１の前段階で発生した光を指す。
　（第１の実施形態）　
　図１Ａは、本発明の一実施形態に係る質量分析装置の一部を示す模式図であって、イオン分析ユニットを説明するための模式図である。また、図１Ｂは、図１ＡのＩＢ－ＩＢ線切断図である。さらに、図１Ｃは、図１ＡのＩＣ－ＩＣ線切断図である。
　本実施形態では、２次電子増倍管が図１１で示すイオン検出ユニットと同様に２０段の電極を有しているが、図１Ａでは、４段目までの電極（４個の電極）を示している。本実施形態では、２次電子増倍管の初段に配置された電極Ｄ１と二段目に配置された電極Ｄ２とは対向して配置され、ｋ番目の電極Ｄｋ（ｋは、２以上の整数）は、その前段の電極ｋ－１番目の電極Ｄｋ-１とその後段の電極ｋ＋１番目の電極Ｄｋ＋１に対して対向して配置されている。
　すなわち、電極Ｄ１～Ｄ２０の各々は、二次電子増倍管の初段に配置された電極Ｄ１にイオンが衝突することにより生じた電子が後段の電極Ｄ２に入射して該電極Ｄ２にて増幅された２次電子を発生させ、該増幅された２次電子を後段の電極（Ｄ３～Ｄ２０）に順次入射させて更なる増幅が行われるように配置されている。これら電極Ｄ１～Ｄ２０には、上記増幅が行われるような電圧、例えば、前段の電極と後段の電極との間に電位差が１００Vとなるような電圧が印加されている。すなわち、図１Ｂに示すように、電極Ｄ１には－２．０ｋＶの電圧が印加され、電極Ｄ２には－１．９ｋＶの電圧が印加され、電極Ｄ３には－１．８ｋＶの電圧が印加され、電極Ｄ４には－１．７ｋＶの電圧が印加されている。電極Ｄ４～Ｄ２０についても、同様に電圧が印加されている。
　このように、二次電子増倍管１１が有する複数の電極の初段に位置する電極（電極Ｄ１）は、入射したイオンにより発生した電子を後段の２段目の電極（Ｄ２）に出射し、かつ２段目以降の各々は、前段の電極から入射された２次電子を増幅して後段の電極に出射するように、電極Ｄ１～Ｄ２０が構成されている。
　また、四重極出口電極としてのアパーチャ板８はグランド電位（０Ｖ）にし、偏向電極１０には±数十Ｖの電圧を印加し、引き込み電極２１ａ、２１ｂ、および集束電極２２には－５００Ｖの電圧を印加する。
　イオン検出にあたってはOff-Axisのために、引き込み電極２１ａ、２１ｂおよび偏向電極１０により軌道を曲げた後のイオン１３（イオン束）を電極D1の、電極Ｄ２に対向する面（イオンが入射され、電子が発生する面；以降、“電子発生面”とも呼ぶ。図１Ａ～１Ｃでは符号１００）に対して平行に入射させる。そのために、本実施形態では、図１４の２次電子増倍管を、該２次電子増倍管の長手方向を軸に９０°回転して配置することにより、図１Ｂに示すように、２次電子増倍管にイオンを入射する、イオン入射部としてのイオン入射口を、イオンを電極Ｄ１の電子発生面に平行に入射させるために、従来の電極D1の電子発生面の正面ではなく側面に設ける。すなわち、最初にイオンが入射する電極である電極Ｄ１の電子発生面を、イオンの進行方向に沿って位置させる。その結果、図１Ｃに示すように、直進する内部発生光２３は電極D1に入射しない一方、電極D1に印加されているマイナスの高電圧が発生する電界によりイオン１３は電極D1に入射して電極Ｄ１にて電子２４が発生し、シグナルを得ることができる。なお、上述のように、電極Ｄ１には、イオン１３を引き込むことが可能な電圧が印加されている。
　このように本実施形態では、電極Ｄ１～Ｄ２０の配列方向および電極Ｄ１から電極Ｄ２に向かう方向の双方に対して直交する方向から２次電子増倍管に、偏向電極１０、および引き込み電極２１ａ、２１ｂによって進行方向が変化させられたイオン１３を入射するように、電極Ｄ１、引き込み電極２１ａ、２１ｂ、および偏向電極１０を配置している。このような位置関係になるように電極Ｄ１、引き込み電極２１ａ、２１ｂ、および偏向電極１０を配置することにより、イオン１３の２次電子増倍管への入射部が、電極Ｄ１の電子発生面１００の側面方向（側方側）に設けられることになる。
　すなわち、２次電子増倍管におけるイオン１３の入射領域を、電極Ｄ１の電子発生面１００に平行な方向で、該電極Ｄ１から所定の距離だけ離間させた位置に設定する。従って、イオン検出ユニット４の内部で発生した内部発生光のうち、偏向電極１０から、２次電子増倍管におけるイオンの入射段としての電極Ｄ１に向かう内部発生光２３は、電極Ｄ１の電子発生面１００に対して平行に２次電子増倍管に入射することになる。よって、イオン検出ユニット４にて内部発生光が発生しても、該内部発生光の電極Ｄ１への入射を抑制することができるので、内部発生光の影響を低減することができる。
　一方、イオン１３については、電極Ｄ１及び電極Ｄ２間に電極Ｄ１に向かう電場が発生しているので、電極Ｄ１に引き寄せられ、電子発生に寄与することになる。従って、不要な内部発生光の電極Ｄ１への入射を抑えつつ、必要なイオンの電極Ｄ１への入射を実現することができる。このように、本実施形態では、２次電子増倍管へのイオンの入射領域を、電極Ｄ１の電子発生面１００の側方側に設定してイオン１３を２段階曲げることにより、迷光、内部発生光の電極Ｄ１への入射を抑えることができる。
　なお、本実施形態において重要なことは、偏向電極１０から電極Ｄ１へと向かう内部発生光２３、すなわち、内部発生光のうち、その軌道が曲げられて電極Ｄ１へと向かうイオン１３と同一あるいはほぼ同一方向に進行する内部発生光２３を、極力電極Ｄ１に入射させないようにすることである。従って、偏向電極などの作用により軌道が曲げられたイオン束を、電極Ｄ１の電子発生面と平行に２次電子増倍管に入射させることが本質ではなく、電極Ｄ１の電子発生面の側方側から上記イオン束を入射させることにより、内部発生光が２次電子増倍管を通過し、内部発生光の電極Ｄ１への入射を低減させることが本質である。このために、電極Ｄ１の電子発生面１００と平行な方向でイオンを入射するようにすれば、内部発生光２３も上記電子発生面１００に平行になるので、電極Ｄ１への内部発生光２３の入射を防ぐことができ、好ましいのである。
　このように本発明の一実施形態では、イオン束を、電極Ｄ１の電子発生面１００と平行な方向で２次電子増倍管に入射させる形態が好ましいが、上記本質事項を実現できれば、上記電子発生面１００に対して平行からずれた方向にて、イオン束を２次電子増倍管に入射するような形態であっても良い。すなわち、内部発生光２３が電極Ｄ１の電子発生面１００に入射しない範囲であれば、例えば電極Ｄ１を傾ける等して、イオン１３の進行方向と電極Ｄ１の電子発生面１００とを平行からずらしても良い。
　（第２の実施形態）　
　本実施形態では、第１の実施形態において、電極D1に印加されたマイナスの高電圧が発生する電界を安定させるため、電極D1の対抗面にシールド電極を設置し、該シールド電極に電極D1と同じ電位を印加する。その例を第２の実施形態として図2Ａ、２Ｂに示す。
　図２Ａは、本実施形態に係る質量分析装置の一部を示す模式図であって、イオン分析ユニットを説明するための模式図である。図２Ｂは、図２ＡのＩＩＢ－ＩＩＢ線切断図である。　
　図２Ａ、２Ｂにおいて、符号２５がシールド電極であり、該シールド電極２５には電極Ｄ１と同じ電圧である－２．０ｋＶの電圧が印加される。シールド電極２５は、電極Ｄ１と対向し、かつシールド電極２５と電極Ｄ１との間の領域からイオン１３が入射されるように配置されている。
　このようにシールド電極２５を設け、該シールド電極２５に電極Ｄ１と同一の電圧を印加することにより、電極Ｄ１に印加された電圧により発生される電界を安定にすることができる。また、本実施形態では、シールド電極２５と同様に電極Ｄ１に対向して配置され、電極Ｄ１に印加される電圧の絶対値よりも小さい絶対値の電圧が印加される電極Ｄ２が設けられているので、イオン１３は、安定化された電界により電極Ｄ１へと入射することができる。すなわち、本実施形態では、電極Ｄ１、電極Ｄ２、シールド電極２５の配置、および印加電圧の関係を図２Ｂのように設定しているので、電界を安定にしつつ、イオン１３を電極Ｄ１へと入射させることができる。
　（第３の実施形態）　
　本実施形態では、第２の実施形態において、イオン（イオン束）１３が電極Ｄ１に衝突する箇所を電極Ｄ１の中央に調整するため、引き込み電極２１ｂに追加電極２６を設置する。その例を第３の実施形態として図3Ａ、３Ｂに示す。
　図３Ａは、本実施形態に係る質量分析装置の一部を示す模式図であって、イオン分析ユニットを説明するための模式図である。図３Ｂは、図３ＡのＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ線切断図である。　
　図３Ａ、３Ｂにおいて、符号２６が追加電極である。本実施形態において、該追加電極２６は、板状の電極を一回折り曲げた形状であり、該追加電極２６は、その一方端が引き込み電極２１ｂに接続され、他方端が引き込み電極２１ｂの開口部分（アパーチャ部分）に突き出るように設けられている。なお、本実施形態では、追加電極２６は引き込み電極２１ｂに接続されているので、追加電極２６には－５００Ｖの電圧が印加されることになる。
　また、図３Ｂからも分かるように、追加電極２６は、電極Ｄ１の電子発生面と対向する部分が突き出るように配置されている。従って、イオン１３は、曲げたい方向である電極Ｄ１側とは反対側に配置された追加電極２６により片側から電界を受けることになり、電極Ｄ１側へと曲がるような作用を受ける。よって、電極Ｄ１とは対向する側にのみ配置された追加電極２６により、イオン１３をより急峻に電極Ｄ１側に曲げることができ、図３Ｂに示すように、電極Ｄ１へのイオン１３の入射位置を電極Ｄ１の電子発生面の中央部分に調節することができる。
　本実施形態では、追加電極が引き込み電極と一体化された形態について説明したが、追加電極を引き込み電極と別個に設けても良い。本実施形態で重要なことは、少なくとも偏向電極の作用により曲げられたイオン１３を、もう一度曲げて電極Ｄ１に入射させる際に、該２度目のイオン１３の進行方向の変化をより効率良く行うことである。従って、一度目のイオン１３の進行方向の変化を起こさせるための手段としての偏向電極１０、引き込み電極２１ａ、２１ｂと、電極Ｄ１との間において、電極Ｄ１と対向し、追加電極と電極Ｄ１との間をイオン１３が通過するように追加電極は配置されるのである。よって、このように配置さえすれば、追加電極は、引き込み電極と一体化されていても、別個に配置されても良い。
　追加電極の形状も、板状の電極を一回折り曲げた形態のものに限定されるものではなく、板状の電極を複数回折り曲げたものであっても良いし、折り曲げずに板状の電極をそのまま用いても良い。すなわち、上述のように追加電極の形状が本発明の本質ではないので、追加電極の形状はいずれの形状であっても良いのである。
　また、追加電極に印加される電圧の絶対値が、電極Ｄ１に印加される電圧の絶対値よりも小さくなるように、追加電極への印加電圧は設定される。
　このように、本実施形態では、追加電極２６を、電極Ｄ１と対向する側に設け、追加電極２６と電極Ｄ１との間の領域をイオン１３が通過するようにして、イオン１３を曲げたい方向（電極Ｄ１側）に電界を発生させておく。よって、該片側の電界により、イオン１３を追加電極２６と反対側、すなわち電極Ｄ１側に曲げることができる。
　（第４の実施形態）　
　第３の実施形態では、電極Ｄ１にイオンが衝突する箇所を電極Ｄ１中央に調整するために引き込み電極２１ｂに追加電極２６を設置したが、２枚の引き込み電極２１ａ、２１ｂの軸や設置角度を変えても良い。
　（第５の実施形態）　
　本実施形態では、第２の実施形態において、電極Ｄ１にイオン１３が衝突する箇所を電極Ｄ１中央に調整するために、電極Ｄ１と電極Ｄ２との間にメッシュ形状の追加電極を設置する。電極Ｄ１への印加電圧が－２．０kV、電極Ｄ２への印加電圧が－１．９kVの場合、追加電極の印加電圧は－１．５kVが最適である。その例を第５の実施形態として図4に示す。
　図４Ａは、本実施形態に係る質量分析装置の一部を示す模式図であって、イオン分析ユニットを説明するための模式図である。図４Ｂは、図４ＡのＩＶＢ－ＩＶＢ線切断図であり、図４Ｃは、図４ＡのＩＶＣ－ＩＶＣ線切断図である。
　図４Ａ～４Ｃにおいて、符号２７は、メッシュ形状の追加電極であり、－１．５ｋＶの電圧が印加されている。該メッシュ形状の追加電極２７は、電極Ｄ１と電極Ｄ２との間の領域であって、電極Ｄ１にて発生した電子が電極Ｄ２へと通過する領域中に配置されている。従って、追加電極２７は、イオン１３を電極Ｄ１側に引き寄せるように作用するが、その形状がメッシュ形状であるので、電極Ｄ１にて発生した電子を電極Ｄ２側へと通過させることができる。すなわち、図４Ｃに示すように、追加電極２７を設けることで、イオン１３の電極Ｄ１への入射位置を電極Ｄ１の中央付近に調節することができる。さらに、追加電極２７がメッシュ形状であるので、電極Ｄ１から電極Ｄ２へと入射される電子にとっては、追加電極２７が衝立ではなく、ある意味透明な部材となる。よって、増幅させるべき電子を遮ることなく、電極Ｄ２へと入射させることができる。
　なお、本実施形態では、追加電極２７の構造はメッシュ形状に限定されるものではなく、スリット等、電子を透過させるための開口部を有する電極構造であればいずれの構造を用いても良い。
　（第６の実施形態）　
　本実施形態では、電極Ｄ１にイオンが衝突する箇所を電極Ｄ１中央に調整するために、電極Ｄ１と電極Ｄ２との電位差を通常の１００～２００Vから５００～７００V程度に変更する。第２の実施形態（図２）にて説明した構成を用いて、本実施形態を説明する。
　第２の実施形態では、電極Ｄ１に－２．０ｋＶの電圧を印加し、電極Ｄ２に－１．９ｋＶの電圧を印加し、電極Ｄ１と電極Ｄ２との間の電位差を１００Ｖとしている。これに対して、本実施形態では、図５に示すように、電極Ｄ１には－２．０ｋＶの電圧を印加する一方、電極Ｄ２には－１．４ｋＶの電圧を印加し、電極Ｄ１と電極Ｄ２との間の電位差を６００Ｖとしている。また、電極Ｄ３には－１．３ｋＶの電圧を印加し、電極Ｄ４には－１．２ｋＶの電圧を印加する。なお、シールド電極２５への印加電圧は、第２の実施形態と同様である。
　このように、２次電子増倍管の入り口電極である電極Ｄ１と、その後段の電極Ｄ２との間の電位差を通常の電位差よりも大きくしているので、イオン１３の進行方向をより大きく曲げることができ、電極Ｄ１へのイオン１３の入射位置を電極Ｄ１の中央付近に調節することができる。
　（第７の実施形態）　
　第１～第６の実施形態では、電極Ｄ１としては従来の板状の電極を用いる形態について説明した。本実施形態では、電極Ｄ１を板状ではなく複数本のワイヤを用いている。このように、電極Ｄ１を複数本のワイヤにすることで、電極Ｄ１の表面積を更に減らし内部発生光に伴うノイズの発生をさらに低減させることができる。
　図６Ａは、本実施形態に係る質量分析装置の一部を示す模式図であって、イオン分析ユニットを説明するための模式図であり、図６Ｂは、図６ＡのＶＩＢ－ＶＩＢ線切断図である。　
　図６Ａ、６Ｂにおいて、電極Ｄ１は、複数のワイヤをそれぞれ離間して配置した構造を有している。従って、隣り合うワイヤ同士の間は開口部となり、該開口部を介して光が透過することになる。
　図７Ａ、７Ｂに示したように、もしもイオンの入射が複数のワイヤから形成された電極Ｄ１に対して垂直である場合（この場合のイオンを、“正面入射イオン２８”と呼ぶことにする）、正面入射イオン２８が電極Ｄ１のワイヤ近傍を通過する際のエネルギーはワイヤの設定電位に等しいため、ワイヤは正面入射イオン２８を引き止めることができない。従って、図７Ｃに示すように、電極Ｄ１のワイヤ３０に正面衝突したイオンを除きほとんどの正面入射イオン２８はワイヤ３０を通過する。すなわち、イオンを電極Ｄ１の電子発生面１００の正面側から入射する場合、そのほとんどのイオンは、ワイヤ３０の間の領域を通過する。
　しかし本実施形態のように、イオン束を電極Ｄ１の側面方向から、すなわち電極Ｄ１の電子発生面１００に対して平行にイオンを２次電子増倍管に入射させた場合（この場合のイオンを、“平行入射イオン２９”と呼ぶことにする）、以下のようになる。すなわち、平行入射イオン２９は、２次電子増倍管に入射する際には電子発生面１００と平行に進行しているが、電極Ｄ１の影響により電極Ｄ１側に引き寄せられ、結果として、電極Ｄ１のワイヤに対して小さい入射角度で入射することになる（入射角度；イオンの進行方向と電子発生面とのなす角度）。このとき、平行入射イオン２９がワイヤ近傍を通過する際の総合的なエネルギーはワイヤの設定電位に等しくなる。
　ここで、ワイヤ３０間では図７Ｄに示すような電位配位となっている。今、電極Ｄ１であるワイヤ３０に対してイオンが横から入射する場合（すなわち、平行入射イオン２９の場合）を考えると、イオンの進行方向にイオンが加速される訳ではないので、イオンはワイヤ３０に向かう方向にかかる力を十分長い間感じていることができる。従って、最終的に平行入射イオン２９はワイヤ３０に達することができる。一方、ワイヤ３０に対してイオンを垂直に入射した場合（すなわち、入射イオン２８の場合）は、イオンはイオンの進行方向に加速するため、ワイヤ３０に向かう方向にかかる力を感じる時間が小さくなる。その結果力積が小さくなり、ワイヤ３０に向かう方向に曲がり切ることができない。このように、イオンを電極Ｄ１の電子発生面１００の側面側から入射する場合、電極Ｄ１のワイヤがイオンを捕捉することができ、測定に必要な電子を発生させることができる。
　さて、第１～第６の実施形態のように、電極Ｄ１の電子発生面の側面方向からイオンを入射するように設計しているので、内部発生光の電極Ｄ１への入射をかなり抑えることができる。しかしながら、イオン検出ユニット４内における内部発生光の予期せぬ反射等の反射光が発生することがある。本実施形態では、イオン検出ユニット４内において反射光が生じ、電極Ｄ１へと入射してしまう場合であっても、電極Ｄ１を複数のワイヤを離間して配置した構造としている。従って、上記反射光のほとんどはワイヤ間を透過するので、該反射光により生じる電子の数を低減することができ、Ｓ/Ｎ比の低下を抑制することができる。
　（第８の実施形態）　
　本実施形態では、第７の実施形態で示した複数本のワイヤを2層にして、電極Ｄ１を形成している。このように、複数本で形成したワイヤ層を２重に設けて電極Ｄ１を形成することで、電極Ｄ１にて発生した２次電子の電極Ｄ２に捕捉される効率を上げることができる。
　さて、図８Ａに示すように、第７の実施形態における電極Ｄ１のワイヤで発生した２次電子は電極Ｄ２のみならず、背面に設置されているグランド電位のケース３４に照射することが考えられる。すなわち、図８Ｂに示すように、ワイヤ構造の電極Ｄ１にて反射光３１は透過するが、平行入射イオン２９により電極Ｄ２へと出射される電子３３に加えて、イオン検出ユニット４のケース３４へと出射される電子３２が発生する場合もある。この場合は、シグナルが低下する場合も考えられる。
　そこで、本実施形態では、図９、１０に示すように、ワイヤ層３５ａおよびワイヤ層３５ｂを用意し、該ワイヤ層を２重にして電極Ｄ１を形成し、ワイヤ層３５ａ、３５ｂの双方に同じ電位を印加する。すると、ワイヤ間の空間は近似的に電場はゼロの空間となり、発生した２次電子は電子に対して引き込み電位になっている電極Ｄ２に照射されるようになる。そして、ケース３４への２次電子の照射量を低減することが出来る。
　ワイヤ層を2重にする際、１層目のワイヤ層３５ａの背面に同じ電位からなる電界を発生させるには２層目のワイヤ層３５ｂを１層目のワイヤ層３５ａよりも密にすると効果的である。すなわち、図１０に示すように、ケース３４側のワイヤ層３５ｂの各ワイヤの間隔を、電極Ｄ２側のワイヤ層３５ａの各ワイヤの間隔よりも小さくすることが好ましい。
　本実施形態では、ワイヤ層３５ｂにて発生する電界がワイヤ層３５ａからワイヤ層３５ｂに向かう電子を押し返すように機能する。本実施形態では、電極Ｄ１において反射光３１を透過させることを考えると、電極Ｄ１のワイヤは疎であること、すなわち、各ワイヤ間の距離は大きい方が好ましい。しかしながら、電極Ｄ１の各ワイヤ間の距離を大きくすると、上記電子３３を押し返す電界の作用が弱くなってしまう。そこで、本実施形態では、上記押し返す電界を大きくするために、電極Ｄ２側のワイヤ層３５ａを疎にし、ケース３４側のワイヤ層３５ｂを密にしている。このようにすることで、ワイヤ間の間隔が小さいワイヤ層３５ｂの影響により、上記押し返す電界を確保することができ、すなわち、ワイヤ層を２重にし、ワイヤ層３５ｂを密にすることで、電極Ｄ１へのイオン入射により生じる電子を効率良くに電極Ｄ２へと出射することができる。
　その際、２層目のワイヤ層３５ｂは間隔が密なので、入射光３１がワイヤ層３５ｂを構成するワイヤに入射する割合が高くなり、反射光３１が、間隔が密の２層目のワイヤ層３５ｂに入射して2次電子が発生することがある。しかしながら、本実施形態では、２層目のワイヤ層３５ｂの外側のケース３４がグランド電位であるので、間隔が密のワイヤ層３５ｂに入射した反射光３１により生じた２次電子３６はケース３４に入射するためノイズにはならない。すなわち、本実施形態では、ワイヤ層３５ｂのワイヤ層３５ａの反対側に、電極Ｄ１との間の電位差が、電極Ｄ１と電極Ｄ２との間の電位差よりも大きくなるように構成された部材（図９、１０ではケース３４）を設けているので、反射光３１にて生じた電子３６はその部材側に出射される。該部材としては、ケース３４の他、電子３６を引き寄せるような電圧、すなわち、電極Ｄ１との間の電位差が、電極Ｄ１と電極Ｄ２との間の電位差よりも大きくなるような電圧が印加された電極であっても良い。
　（第９の実施形態）　
　第７および第８の実施形態では、電極Ｄ１の構造として複数のワイヤを離間して配置する構造について説明したが、本発明では電極Ｄ１の構造は上記ワイヤ構造に限定されるものではない。電極Ｄ１の構造としては上記ワイヤの他に、構造的に堅牢なメッシュにしても良いし、スリットにしても良い。すなわち、本実施形態では、電極Ｄ１は、反射光を透過させるための開口部を有し、イオン入射により電子を発生する材料により形成されていれば、いずれの構造であっても良い。
　（第１０の実施形態）　
　第７～第９の実施形態では、ワイヤ、メッシュ、スリットといった開口部が形成された構造を電極Ｄ１に適用している。本実施形態では、内部発生光が電極Ｄ２以降の電極に入射しノイズが発生することを避けるため、第７～第９の実施形態において、電極Ｄ１のみならず電極Ｄ２以降の電極にもワイヤ、メッシュ、またはスリットといった開口部が形成された構造を適用する。すなわち、本実施形態では、電極Ｄ１、および２段目以降の電極の少なくとも１つを、開口部が形成された構造にすることができる。
　（第１１の実施形態）　
　第１～第１０の実施形態では、イオン検出ユニット４の外部から入射された迷光の影響を低減させるための、イオン１３の進行方向の一回目の変化のために、偏向電極１０、引き込み電極２１ａ、２１ｂ、および集束電極２２を用いている。しかしながら、本発明の一実施形態では、イオン検出ユニット４のイオン入射部から入射されたイオン１３の軌道を変化させるための電極の構造は、上記電極に限定されない。すなわち、本発明の本質は、１度軌道を変更されたイオン１３を２次電子増倍管に入射させるためのイオン入射部の位置を、電極Ｄ１の電子発生面１００の側面方向に位置させて、内部発生光２３を該電子発生面１００に極力入射させないようにすることであり、イオン１３の軌道を変化させるための電極の構造は本質ではない。よって、該イオン１３の軌道を変化させるための電極の構造は、例えば、図１２や図１３に示した構造、偏向電極１０のみの構造を適用する等、イオン１３の軌道を曲げることができればいずれの構造であっても良いのである。
　なお、以上の実施形態においては内部発生光の対策として説明したが、本発明の一実施形態は、外部で発生して多重反射した迷光に対しても効果がるのは言うまでも無い。
　以上各実施形態を説明してきたが、本発明の実施形態はこれらに限定されることはなく、それぞれの実施形態の各要素を組み合わせること、入れ替えることが可能なのは当然である。また、それぞれの電極に印加する電圧は上記実施形態に限定されることはなく、寸法・形状・目的などにより任意に選ぶことができる。さらに、上記実施形態では2次電子増倍管として多段型の物を用いたが、マイクロチャンネルプレート型、連続型、シンチレータ/光電子増倍管を用いても良い。
　以上説明したように、本発明は、質量分析装置において高いS/Nを得ることができる、イオン検出装置および2次電子増倍管に関するものであり、幅広い用途向けの多種の質量分析装置に好適となる。

Claims (13)

  1. 　複数の電極であって、一の電極と次段の他の電極が対向して配置され、前段の電極から入射された電子を増幅して後段の電極に出射するように設けられた複数の電極を備え、
    　前記複数の電極のうち最初にイオンが入射する初段電極の、該イオンが入射される面は、前記イオンの進行方向に沿って位置することを特徴とする２次電子増倍管。
  2. 　前記イオン入射部から入射されたイオン束は、前記初段電極に対して、前記面に平行に入射されることを特徴とする請求項１に記載の２次電子増倍管。
  3. 　前記初段電極は、光を透過する開口部を有することを特徴とする請求項１に記載の２次電子増倍管。
  4. 　前記初段電極は、前記開口部を有する部材を２重にして配置した構造であることを特徴とする請求項３に記載の２次電子増倍管。
  5. 　前記初段電極は、複数のワイヤを離間して配置した構造であることを特徴とする請求項３に記載の２次電子増倍管。
  6. 　前記初段電極は、メッシュであることを特徴とする請求項３に記載の２次電子増倍管。
  7. 　前記初段電極、および前記複数の電極のうち２段目以降の電極の少なくとも１つは、光を透過する開口部を有することを特徴とする請求項１に記載の２次電子増倍管。
  8. 　前記開口部を有する部材は、複数のワイヤを離間して配置したワイヤ層であり、
    　２重に配置されたワイヤ層は、前記第２の電極側の第１のワイヤ層と、該第１のワイヤ層の外側に配置された第２のワイヤ層とを有し、
    　前記第２のワイヤ層のワイヤ間の間隔は、前記第１のワイヤ層のワイヤ間の間隔よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の２次電子増倍管。
  9. 　前記初段電極と対向して配置されたシールド電極をさらに備え、
    　前記シールド電極と前記初段電極との間に前記２次電子増倍管に入射されたイオン束が入射されることを特徴とする請求項１に記載の２次電子増倍管。
  10. 　前記初段電極と該初段電極の次段の電極との間に設けられ、電子を透過させるための開口部を有する電極をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の２次電子増倍管。
  11. 　請求項１に記載の２次電子増倍管と、
    　入射されたイオン束の軌道を曲げるための電極とを備え、
    　前記軌道を曲げられたイオン束は、前記面に沿うように前記２次電子増倍管に入射されることを特徴とするイオン検出装置。
  12. 　前記イオン束の軌道を曲げるための電極と前記初段電極との間に設けられた追加電極であって、前記曲げられたイオン束を前記初段電極側に曲げるように前記初段電極に対向して設けられた追加電極をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載のイオン検出装置。
  13. 　入射されたイオンを質量分別する工程と、
    　前記質量分別されたイオンを、複数の電極であって、一の電極と次段の他の電極が対向して配置され、前段の電極から入射された電子を増幅して後段の電極に出射するように設けられた複数の電極を備える２次電子増倍管に入射する工程と、
    　前記２次電子増倍管において、前記入射されたイオンを電子に変換し、該変換された電子を増幅する工程とを有し、
    　前記入射する工程では、前記質量分別されたイオンは、前記複数の電極のうち最初にイオンが入射する初段電極の、該イオンが入射される面に沿って入射することを特徴とするイオン検出方法。
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