JP2757460B2 - 飛行時間型質量分析装置 - Google Patents
飛行時間型質量分析装置Info
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- JP2757460B2 JP2757460B2 JP1137668A JP13766889A JP2757460B2 JP 2757460 B2 JP2757460 B2 JP 2757460B2 JP 1137668 A JP1137668 A JP 1137668A JP 13766889 A JP13766889 A JP 13766889A JP 2757460 B2 JP2757460 B2 JP 2757460B2
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- Japan
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- ion
- ions
- mass spectrometer
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は飛行時間型質量分析装置に関する。
＜従来の技術＞ 飛行時間型質量分析装置としては、対象試料にイオン
ビームを照射することにより発生する中性粒子をイオン
化し、このイオンを所定の電場で加速してイオン検出器
に突入させ、イオンがこのイオン検出器に到達するに要
した時間を計測することによって、イオンの質量を求め
る方式のものが知られている。
ビームを照射することにより発生する中性粒子をイオン
化し、このイオンを所定の電場で加速してイオン検出器
に突入させ、イオンがこのイオン検出器に到達するに要
した時間を計測することによって、イオンの質量を求め
る方式のものが知られている。
ところで、この方式の飛行時間型質量分析装置におい
ては、中性粒子を紫外レーザ光もしくは電子ビーム照射
によってイオン化するので、そのイオン化領域がある程
度の幅をもつ。このため、イオン化領域のどの位置で中
性粒子がイオン化されるかによって、その各イオンがも
うエネルギが異なり、各イオンのイオン検出器への飛行
時間に差異が生じ、その結果、分解能が低下するという
問題があった。
ては、中性粒子を紫外レーザ光もしくは電子ビーム照射
によってイオン化するので、そのイオン化領域がある程
度の幅をもつ。このため、イオン化領域のどの位置で中
性粒子がイオン化されるかによって、その各イオンがも
うエネルギが異なり、各イオンのイオン検出器への飛行
時間に差異が生じ、その結果、分解能が低下するという
問題があった。
この問題を解決すべく、従来、イオン化された中性粒
子の飛行行程上に、複数枚の補助電極、および二段の反
射電場を形成するイオン反射器を配列し、イオン化領域
の異なる位置でイオン化された各中性粒子をイオン検出
器に同時に突入させる方法が採られている。
子の飛行行程上に、複数枚の補助電極、および二段の反
射電場を形成するイオン反射器を配列し、イオン化領域
の異なる位置でイオン化された各中性粒子をイオン検出
器に同時に突入させる方法が採られている。
＜発明が解決しようとする課題＞ ところで、上述の方法によれば、分解能は向上するも
もの、イオンの飛行行程上に、メッシュ状の補助電極を
数多く配列する必要があり、このため、イオン検出器へ
のイオン到達率が悪くなるという問題が残されている。
もの、イオンの飛行行程上に、メッシュ状の補助電極を
数多く配列する必要があり、このため、イオン検出器へ
のイオン到達率が悪くなるという問題が残されている。
本発明の目的は、高分解能で、かつ、高イオン到達率
を達成し得る、飛行時間型質量分析装置を提供すること
にある。
を達成し得る、飛行時間型質量分析装置を提供すること
にある。
＜課題を解決するための手段＞ 本発明は、高電位が印加された電極と接地電極との間
に導かれたガスもしくは中性粒子を、パルスビーム照射
によりイオン化すると同時に、接地電極に向かって加速
するイオン化部と、このイオン化部からのイオンの質量
分析手段として、本発明者が特開昭60−119067号で提案
している傾斜電界型の飛行時間型質量分析計を設け、そ
の質量分析計のイオン入口を、上記イオン化部において
上記接地電極に対する距離が異なる位置でイオン化され
た各イオンがそれぞれ同時に到達する地点に配置したこ
とによって特徴づけられる。
に導かれたガスもしくは中性粒子を、パルスビーム照射
によりイオン化すると同時に、接地電極に向かって加速
するイオン化部と、このイオン化部からのイオンの質量
分析手段として、本発明者が特開昭60−119067号で提案
している傾斜電界型の飛行時間型質量分析計を設け、そ
の質量分析計のイオン入口を、上記イオン化部において
上記接地電極に対する距離が異なる位置でイオン化され
た各イオンがそれぞれ同時に到達する地点に配置したこ
とによって特徴づけられる。
＜作用＞ 第２図に示すように、レーザビーム照射によるイオン
化領域はある程度の幅をもつため、中性粒子がイオン化
される位置は異なるが、接地電極1bから遠い位置でイオ
ン化されたイオンi1は、接地電極1bに近い位置でイオン
化されたイオンi2よりも大きなエネルギが付与されるの
で、接地電極1bを経た後の速度はイオンi1の方が大とな
る。従って、イオンi1はイオンi2に追いつく地点、F.P.
（focusing,Point）が存在すると考えられ、その位置
は、イオン領域の中心位置と接地電極1b間の距離をｄと
すると、接地電極1bから距離2d離れた位置となり、この
F.P.の位置からイオンがパルス状に発生すると考えてよ
い。ただし、F.P.に到達した各イオンは、その発生位置
によるエネルギ分布をもつ。このイオンのエネルギ分布
は、イオン飛行時間に影響を与え、分解能低下の原因と
なる。
化領域はある程度の幅をもつため、中性粒子がイオン化
される位置は異なるが、接地電極1bから遠い位置でイオ
ン化されたイオンi1は、接地電極1bに近い位置でイオン
化されたイオンi2よりも大きなエネルギが付与されるの
で、接地電極1bを経た後の速度はイオンi1の方が大とな
る。従って、イオンi1はイオンi2に追いつく地点、F.P.
（focusing,Point）が存在すると考えられ、その位置
は、イオン領域の中心位置と接地電極1b間の距離をｄと
すると、接地電極1bから距離2d離れた位置となり、この
F.P.の位置からイオンがパルス状に発生すると考えてよ
い。ただし、F.P.に到達した各イオンは、その発生位置
によるエネルギ分布をもつ。このイオンのエネルギ分布
は、イオン飛行時間に影響を与え、分解能低下の原因と
なる。
ここで、傾斜電界型の飛行時間型質量分析計は、イオ
ンの持つエネルギ分布が分解能に影響を及ぼさないよう
構成されている。従って、質量分析手段として、この傾
斜電界型の飛行時間型質量分析計を用い、その分析計に
おけるイオン入口位置を上記のF.P.とすることにより、
接地電極1bを通過した後の各イオンの速度分布およびエ
ネルギ分布よる分解能への影響は除去される。しかも、
イオンの飛行行程上には、一枚の接地電極1bが存在する
のみで、検出器へのイオン到達率が低下することもな
い。
ンの持つエネルギ分布が分解能に影響を及ぼさないよう
構成されている。従って、質量分析手段として、この傾
斜電界型の飛行時間型質量分析計を用い、その分析計に
おけるイオン入口位置を上記のF.P.とすることにより、
接地電極1bを通過した後の各イオンの速度分布およびエ
ネルギ分布よる分解能への影響は除去される。しかも、
イオンの飛行行程上には、一枚の接地電極1bが存在する
のみで、検出器へのイオン到達率が低下することもな
い。
＜実施例＞ 第１図は本発明実施例の要部構成図である。
メッシュ状の反射電極1aおよび加速電極1b間には、加
速電圧電源２によって電位差が付与され、所定の加速電
場が形成される。分析すべき試料Ｗは反射電極1aの後方
に配設され、Arイオンガン４からパルス状のイオンビー
ムが照射される。このイオンビーム照射により試料Ｗか
らスパッタされた粒子の内、イオンは反射電極1aにより
反射され、中性粒子のみが反射電極1aと加速電極1b間に
到達する。この二つの電極間において中性粒子は、エキ
シマレーザ５からのレーザビーム照射によりイオン化さ
れると同時に、電場により加速されて自由ドリフト部
（無電界領域）２を経てイオンリフレクタ３に導かれ
る。
速電圧電源２によって電位差が付与され、所定の加速電
場が形成される。分析すべき試料Ｗは反射電極1aの後方
に配設され、Arイオンガン４からパルス状のイオンビー
ムが照射される。このイオンビーム照射により試料Ｗか
らスパッタされた粒子の内、イオンは反射電極1aにより
反射され、中性粒子のみが反射電極1aと加速電極1b間に
到達する。この二つの電極間において中性粒子は、エキ
シマレーザ５からのレーザビーム照射によりイオン化さ
れると同時に、電場により加速されて自由ドリフト部
（無電界領域）２を経てイオンリフレクタ３に導かれ
る。
イオンリフレクタ３は、イオンの飛行方向に対向して
最前列に配列されたMCP（マイクロチャンネルプレー
ト）3aと、同じく最後列に配設された後端電極3bと、こ
れらの間に同軸状に配設された複数個のリング状電極3c
…3cおよびこれらの電極にそれぞれ所定の電圧を印加す
るためのリフレクタ用電源3dと抵抗R1…RNから成ってい
る。
最前列に配列されたMCP（マイクロチャンネルプレー
ト）3aと、同じく最後列に配設された後端電極3bと、こ
れらの間に同軸状に配設された複数個のリング状電極3c
…3cおよびこれらの電極にそれぞれ所定の電圧を印加す
るためのリフレクタ用電源3dと抵抗R1…RNから成ってい
る。
これらの各電極には、リフレクタ用電源3dからの電圧
を抵抗R1〜RNによって適宜に分圧した電圧が印加され、
全体としてイオン飛行方向に比例して直線的に増大する
傾斜電界を形成する。この傾斜電界によって、導かれた
イオンは押し戻されてMCP3aに突入し、このMCP3aの出力
から質量スペクトルを得ることができる。
を抵抗R1〜RNによって適宜に分圧した電圧が印加され、
全体としてイオン飛行方向に比例して直線的に増大する
傾斜電界を形成する。この傾斜電界によって、導かれた
イオンは押し戻されてMCP3aに突入し、このMCP3aの出力
から質量スペクトルを得ることができる。
以上の構成において、自由ドリフト部２の入口の位置
を、先に説明したF.P.としており、これによって、加速
電極1bを通過した各イオンの速度分布による影響は除去
され、しかも、イオンリフレクタ３に導かれたイオン
は、その各イオンのエネルギ分布によらず、イオンリフ
レクタ３内での飛行時間は一定となるので、高分解能の
質量分析測定が可能になる。また、イオンの飛行行程上
には、一枚のメッシュ電極が存在するのみで、検出器へ
のイオン到達率が低下することもない。
を、先に説明したF.P.としており、これによって、加速
電極1bを通過した各イオンの速度分布による影響は除去
され、しかも、イオンリフレクタ３に導かれたイオン
は、その各イオンのエネルギ分布によらず、イオンリフ
レクタ３内での飛行時間は一定となるので、高分解能の
質量分析測定が可能になる。また、イオンの飛行行程上
には、一枚のメッシュ電極が存在するのみで、検出器へ
のイオン到達率が低下することもない。
なお、加速用の電極として、第３図に示すように、円
形開孔レンズ31bを用いれば、イオン集束が可能になる
とともに、イオン到達率をより高めることも可能にな
る。
形開孔レンズ31bを用いれば、イオン集束が可能になる
とともに、イオン到達率をより高めることも可能にな
る。
以上は、固体試料Ｗの質量分析に本発明を適用した例
についてしたが、本発明はこれに限られることなく、反
射電極1aと加速電極1b間にガスを導くよう構成すれば、
ガスの質量分析にも適用可能であることは勿論である。
についてしたが、本発明はこれに限られることなく、反
射電極1aと加速電極1b間にガスを導くよう構成すれば、
ガスの質量分析にも適用可能であることは勿論である。
＜発明の効果＞ 本発明よれば、イオン化部からのイオンの飛行行程上
に、多数のメッシュ状補助電極等を配列することなく、
イオンの速度分布およびエネルギ分布による影響をとも
に除去できるよう構成したので、高分解能でしかも高イ
オン到達率の質量分析装置を実現できる。
に、多数のメッシュ状補助電極等を配列することなく、
イオンの速度分布およびエネルギ分布による影響をとも
に除去できるよう構成したので、高分解能でしかも高イ
オン到達率の質量分析装置を実現できる。
第１図は本発明実施例の要部構成図、第２図は作用説明
図である。 第３図は本発明実施例の変形例を説明する図である。 1a……反射電極 1b……加速電極（接地電極） 1c……加速電圧電源 ２……ドリフト部 ３……イオンリフレクタ 3a……MCP 3b……後端電極 3c…3c……リング状電極 3d……リフレクタ用電極 ４……Arイオンガン ５……エキシマレーザ
図である。 第３図は本発明実施例の変形例を説明する図である。 1a……反射電極 1b……加速電極（接地電極） 1c……加速電圧電源 ２……ドリフト部 ３……イオンリフレクタ 3a……MCP 3b……後端電極 3c…3c……リング状電極 3d……リフレクタ用電極 ４……Arイオンガン ５……エキシマレーザ
Claims (1)
- 【請求項１】高電位が印加された電極と接地電極との間
に導かれたガスもしくは中性粒子を、パルスビーム照射
によりイオン化すると同時に、上記接地電極に向かって
加速するイオン化部と、そのイオン化部からのイオンの
飛行行程上に設けられ、飛来するイオンを押し戻す向き
で、かつ、上記イオン化部から離れるに従って比例する
強さを有する傾斜電界を形成し得るイオンリフレクタ、
およびそのイオンリフレクタによって押し戻されたイオ
ンを所定位置において検出するイオン検出器により構成
される質量分析計とを備え、その質量分析計のイオン入
口を、上記イオン化部において上記接地電極に対する距
離が異なる位置でイオン化された各イオンがそれぞれ同
時に到達する地点に、配置したことを特徴とする、飛行
時間型質量分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1137668A JP2757460B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 飛行時間型質量分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1137668A JP2757460B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 飛行時間型質量分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH034433A JPH034433A (ja) | 1991-01-10 |
| JP2757460B2 true JP2757460B2 (ja) | 1998-05-25 |
Family
ID=15204024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1137668A Expired - Fee Related JP2757460B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 飛行時間型質量分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2757460B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2757063B2 (ja) * | 1990-05-14 | 1998-05-25 | 富士写真フイルム株式会社 | ハロゲン化銀写真感光材料 |
| EP0704879A1 (en) * | 1994-09-30 | 1996-04-03 | Hewlett-Packard Company | Charged particle mirror |
| GB0624677D0 (en) * | 2006-12-11 | 2007-01-17 | Shimadzu Corp | A co-axial time-of-flight mass spectrometer |
-
1989
- 1989-05-31 JP JP1137668A patent/JP2757460B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH034433A (ja) | 1991-01-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |