JP7327229B2 - 保護ネット、ターボ分子ポンプおよび質量分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、保護ネット、ターボ分子ポンプおよび質量分析装置に関する。

ターボ分子ポンプの吸気口フランジと装置のチャンバとの間には，ターボ分子ポンプ内部への異物の落下を防ぐ目的で，保護ネットや「protective net」などと呼ばれる網状部材（以下では、保護ネット称する）が配置されている（例えば、特許文献１参照）。保護ネットの網目の粗さは落下のおそれがある異物の大きさに応じて設定され、その異物がポンプ内に落下しない大きさの網目開口が、ネット全体に形成される。

質量分析装置の真空排気にはターボ分子ポンプが用いられるが、イオン送出部（イオン化部とも呼ばれる）が収容される排気室と質量分析部が収容される排気室とを１台のターボ分子ポンプで排気する差動排気構造が採用される場合がある。例えば、複数の排気室の各排気口を互いに隣接するように配置し、複数の排気口にターボ分子ポンプの吸気口を接続して同時に排気を行うようにしている。この場合、イオン送出部に要求される排気室圧力は１０^２～１０^－２Ｐａ程度であるが、質量分析部には１０^－３～１０^－４Ｐａ程度の排気室圧力が要求される。

特許第６２６１５０７号公報

ところで、イオン送出部が収容される排気室には、メンテナンスや修理が必要な部品が組み込まれており、ターボ分子ポンプが接続された状態でメンテナンスや修理を行う可能性がある。従って、作業の際に部品等がターボ分子ポンプ内部へ落下するのを防ぐために、細かい目の保護ネットが必要とされる。目の細かさは落下物の大きさによって決定されるので、予測される落下物が小さい場合には、目が細かくなりすぎて質量分析部の真空排気に支障をきたすおそれがあった。

本発明の態様による保護ネットは、複数の排気室と前記複数の排気室に接続されるターボ分子ポンプとの接続部に設けられる、保護ネットであって、前記保護ネットは、複数の開口が網目状に形成された網目状領域を複数有し、前記複数の網目状領域は、一の網目状領域の網目の粗さが他の網目状領域の網目の粗さと異なる。
本発明の態様によるターボ分子ポンプは、質量分析装置の複数の排気室を真空排気するターボ分子ポンプであって、前記保護ネットがポンプ吸気口に設けられている。
本発明の態様による質量分析装置は、質量分析部へイオンを送出するイオン送出部が収容される第１排気室と、前記質量分析部が収容される第２排気室と、前記第１排気室の排気口および前記第２排気室の排気口に対向するように設けられる請求項１に記載の保護ネットと、を備え、前記保護ネットは、前記第１排気室に対応して設けられた第１網目状領域と、前記第２排気室に対応して設けられた第２網目状領域とを有し、前記第１網目状領域の網目の粗さは前記第２網目状領域の網目の粗さよりも細かい。

本発明によれば、落下物防止と真空性能の両立を図ることができる。

図１は、質量分析装置の一例を示す図である。 図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。 図３は、ターボ分子ポンプの概略構成の一例を示す断面図である。 図４は、保護ネットの平面図である。 図５は、網目状領域に形成された開口を説明する図である。 図６は、開口の他の形状を示す図である。 図７は、２つの網目状領域の開口面積をほぼ同一とした場合を説明する図である。 図８は、変形例１を示す図であり、装置筐体の底面側を示す図である。 図９は、図８のＣ－Ｃ断面を示す図である。 図１０は、変形例２を示す図である。

図１は、排気系にターボ分子ポンプが使用されている質量分析装置の、一例を示す模式図である。図１に示す質量分析装置７０は、ガスクロマトグラフ質量分析装置（ＧＣ質量分析装置）を例として示したものであり、ガスクロマトグラフ部７１と、イオン送出部（イオン化部とも呼ばれる）７２と、質量分析部７３とを備えている。イオン送出部７２および質量分析部７３は、ターボ分子ポンプ１により真空排気される。ターボ分子ポンプ１の吸気口フランジ１２１の吸気口１２１ａには、保護ネット５が設けられている。後述する図４に示すように、保護ネット５は、目の粗い網目状領域（メッシュ領域）と目の細かい網目状領域（メッシュ領域）の２種類の網目状領域を有する。なお、本発明は、ガスクロマトグラフ質量分析装置に限らず、液体クロマトグラフ質量分析装置や誘導結合プラズマ質量分析装置などにも適用できる。いずれの場合も、質量分析部と、質量分析部にイオンを送出するイオン送出部とが、１台のターボ分子ポンプにより真空排気される。

装置筐体７４には、壁部７４０によって仕切られた２つの差動排気室７４１、７４２が隣接して形成されている。各差動排気室７４１、７４２には、排気口７４１ａ，７４２ａが個別に設けられている。イオン送出部７２は差動排気室７４１に設けられ、質量分析部７３は差動排気室７４２に設けられている。

ガスクロマトグラフ部７１には、カラムオーブン７１１、カラム（キャピラリカラム）７１２およびインジェクタ７１３が設けられている。図示していないが、インジェクタ７１３は液体試料を加熱して気化するための試料気化室を有し、試料気化室には所定流量のキャリアガス（ＨｅガスやＨ_２ガス）が供給される。マイクロシリンジ等により試料気化室に注入された液体試料は試料気化室で気化し、キャリアガス流に乗ってカラム７１２内に送られる。カラム７１２はカラムオーブン７１１により適度の温度に加熱されている。

気化した試料（すなわち試料ガス）はキャリアガスとともにカラム７１２内を移動する。試料ガスには複数の成分が含まれるが、カラム７１２内を進む速度は成分ごとに異なるので、カラム７１２の出口にそれぞれの成分が到着する時間に差が生じる。その結果、各成分が時間的に分離されてカラム７１２の出口に到着し、試料導入管７１４からイオン送出部７２に導かれる。

イオン送出部７２は試料ガスをイオン化してそれを質量分析部７３へ送出するものであり、イオン化室７２１およびイオン輸送光学系７２２を備えている。試料導入管７１４からイオン送出部７２に導かれたガス成分の分子は、イオン化室７２１に導入される。イオン化室７２１に導入されたガス成分の分子は、イオン化室７２１に設けられたフィラメント７２５から放出される熱電子によってイオン化される。生成されたイオンは、正の電圧が印加された押し出し電極７２６によりイオン化室７２１から出射される。

イオン化室７２１から出射されたイオンは、直線状光軸を有するイオン輸送光学系７２２により収束されて質量分析部７３へ導かれる。質量分析部７３は、四重極型質量分析計７３１、イオンレンズ７３２および検出器７３３を備えている。イオン輸送光学系７２２により収束されたイオンは四重極型質量分析計７３１に導かれる。四重極型質量分析計７３１には直流電圧と高周波電圧（ＲＦ電圧）とを重畳した電圧が印加され、その印加電圧に応じた質量を有するイオンのみが四重極型質量分析計７３１を通過する。四重極型質量分析計７３１を通過したイオンはイオンレンズ７３２で収束され、検出器７３３により検出される。

四重極型質量分析計７３１、イオン化室７２１およびイオン輸送光学系７２２が設けられている差動排気室７４１とイオンレンズ７３２および検出器７３３が設けられている差動排気室７４２とは、イオン通過用の孔７４０ａが形成された壁部７４０によって仕切られている。差動排気室７４１、７４２は、１台のターボ分子ポンプ１によって排気される。

図２は図１のＡ－Ａ断面を示す図であり、ターボ分子ポンプ１は、吸気口フランジ１２１が各排気口７４１ａ，７４２ａと対向するように装置筐体７４に接続される。排気口７４１ａと排気口７４２ａとは、差動排気室７４１、７４２間に設けられた壁部７４０を挟んで隣接するように設けられており、吸気口フランジ１２１の吸気口に対向している。排気口７４１ａには、吸気口フランジ１２１の吸気口１２１ａに設けられた保護ネット５の第１の網目状領域５０ａが対向し、排気口７４２ａには保護ネット５の第２の網目状領域５０ｂが対向している。

四重極型質量分析計７３１や検出器７３３の検出精度を上げるためには、差動排気室７４２は高真空とするのが好ましい。そのため、差動排気室７４１と差動排気室７４２との間に孔７４０ａが形成された壁部７４０を設け、１台のターボ分子ポンプ１により差動排気室７４１，７４２の各排気口７４１ａ，７４２ａをそれぞれ排気する差動排気系としている。

図３は、ターボ分子ポンプ１の概略構成の一例を示す断面図である。ターボ分子ポンプ１は、排気機能部として、タービン翼を備えたターボポンプ部Ｐ１と、螺旋型の溝を備えたHolweckポンプ部Ｐ２とを備えている。ターボポンプ部Ｐ１は、ポンプロータ３に形成された複数段の回転翼３０とベース２およびポンプケーシング１２側に配置された複数段の固定翼２０とで構成される。一方、ターボポンプ部Ｐ１の排気下流側に設けられたHolweckポンプ部Ｐ２は、ポンプロータ３に形成された円筒部３１とベース２側に配置されたステータ２１とで構成されている。円筒状のステータ２１の内周面には螺旋溝が形成されている。

ポンプロータ３は、モータ４により回転駆動されるシャフト１０に締結されている。シャフト１０とポンプロータ３とから成る回転体ユニットは、永久磁石６ａ，６ｂを用いた永久磁石磁気軸受６と転がり軸受であるボールベアリング８とにより回転自在に支持される。モータ４により回転ユニットが回転駆動することにより、吸気口フランジ１２１に接続されたイオン化室７２１と差動排気室７４２が真空排気される。図示していないが、ターボ分子ポンプ１の排気側に設けられた排気ポート２ａには補助ポンプが接続され、ターボ分子ポンプ１で排気されたガスは、補助ポンプによりターボ分子ポンプ１の外部へ排気される。

図１、３に示すように、ターボ分子ポンプ１は、装置筐体７４の底壁７４ｂに設けられた接続部に図示しない締結ボルト等で固定される。保護ネット５は、差動排気室７４１，７４２とターボ分子ポンプ１との接続領域に設けられる。図１、３に示す例では、接続領域の内のターボ分子ポンプ１側に保護ネット５が設けられている。吸気口フランジ１２１に設けられた保護ネット５の上面と底壁７４ｂの表面との隙間寸法ｄは、１～２ｍｍ程度と小さい。

図４は、保護ネット５を質量分析装置７０の装置筐体７４側から見た平面図である。ターボ分子ポンプ１の吸気口フランジ１２１に設けられた保護ネット５は、差動排気室７４１に設けられたイオン送出部７２のメンテナンス時に、部品等がターボ分子ポンプ１の内部へ落下するのを防ぐために設けられている。保護ネット５には、小さな開口５０１が複数形成された目の細かい第１の網目状領域５０ａと、大きな開口５０２が複数形成された目の粗い第２の網目状領域５０ｂとが設けられている。差動排気室７４１と差動排気室７４２との仕切りである壁部７４０と対向する位置に、網目状領域５０ａと網目状領域５０ｂとの境界が設けられている。

なお、本実施の形態では、薄い金属プレートにエッチングで開口を形成することで、保護ネット５を形成している。しかし、本発明は、このような構成の保護ネット５に限らず、金属線を編み込んで形成される保護ネットなどにも適用することができる。

保護ネット５は、図２に示したように、差動排気室７４１の排気口７４１ａと対向する位置に目の細かい網目状領域５０ａが配置され、差動排気室７４２の排気口７４２ａと対向する位置に目の粗い網目状領域５０ｂが配置される。上述したように、保護ネット５の上面と装置筐体７４の底壁７４ｂの表面との隙間寸法ｄ（図３参照）は１～２ｍｍ程度と小さいので、メンテナンス時に差動排気室７４１の排気口７４１ａからネジや部品等が網目状領域５０ａに落下した場合に、その落下物が網目状領域５０ｂ側に移動するおそれはない。

網目状領域５０ａ，５０ｂの網目の粗さは、網目状領域５０ａ，５０ｂで阻止可能な落下物の大きさを表す指標である。目の細かい網目状領域５０ａは、目の粗い網目状領域５０ｂに比べてより小さな落下物を阻止することができる。網目の粗さの具体的な定義の仕方としては、例えば、開口面積の大小で網目の粗さを表したり、相似形の多角形や円形の開口であれば対応する辺の長さや半径の大小で網目の粗さを表したりすることができる。本明細書では、「網目の粗さ」の指標として、以下のように定義した量を用いることにする。

（網目の粗さの定義について）
図５（ａ），図５（ｂ）は、本明細書における「網目の粗さ」の定義を説明する図である。図５（ａ）は、網目状領域５０ａに形成された開口５０１を説明する図である。図５（ｂ）は落下物を説明する図である。開口５０１の形状および大きさは、イオン送出部７２のメンテナンス時に落下の可能性のある部品や異物等の大きさに基づいて設定される。例えば、差動排気室７４１における落下物の内の最小のものが通過しないように、開口５０１の大きさが設定されている。最小の落下物が図５（ｂ）に示すようなボルト３００であった場合、ボルト３００のヘッド部３０１が開口５０１を通過しないように開口５０１の大きさが設定される。

例えば、ヘッド部３０１の半径をＲｂとしたとき、正六角形の開口５０１の中心Ｏから開口縁部５１０までの最短距離Ｒ１が、Ｒ１＜Ｒｂのように設定されていれば、ヘッド部３０１が開口５０１を通過しないので、ボルト３００のポンプ内への落下を防止できる。すなわち、ボルト３００が開口５０１を通過するか否かだけを考えた場合、ボルト３００は、半径Ｒｂの球体落下物Ｂと同等であるとみなすことができる。なお、差動排気室７４１に対する実効排気速度の観点から、球体落下物Ｂの通過を防止できる範囲内において、網目状領域５０ａのコンダクタンスを可能な限り大きくするのが好ましい。そのため、Ｒ１＜Ｒｂを満たす範囲において、Ｒ１はＲｂよりも若干小さい程度に設定するのが良い。

ところで、開口５０１のように開口形状が正多角形や円形の開口の場合、開口５０１の中心Ｏから開口縁部５１０までの最短距離と半径Ｒｂとを比較することで、ボルト３００が通過可能か否かを判定することができる。しかし、図４の網目状領域５０ａの周辺部分にある開口５０１ａのように不規則形状の開口の場合、開口の中心は明確に決まらないので、開口中心から開口縁部までの最短距離Ｒ１という量が明確に定まらない。

そこで、本明細書では、不規則形状の開口も考慮して、網目状領域５０ａ，５０ｂの「網目の粗さ」を、「開口を通過可能な最大球体の半径」という量を使用して表現することにする。図５（ａ），図５（ｂ）に示す例では、半径Ｒ１の球体が「開口を通過可能な最大球体」の対応し、半径Ｒ１がＲ１＜Ｒｂのように設定されていれば、半径Ｒｂの球体落下物Ｂに相当するボルト３００が開口５０１から落下するのを防止することができる。このような「開口を通過可能な最大球体の半径」を用いることで、開口が開口５０１ａのように不規則形状であって開口の中心が不明であっても、網目状領域５０ａ，５０ｂの「網目の粗さ」を評価することができる。

ところで、図４に示すように、網目状領域５０ａ，５０ｂに含まれる開口５０１，５０２は基本的に正六角形であるが、網目状領域５０ａ，５０ｂの周辺部にある開口５０１ａ，５０２ａは正六角形の一部が欠けた形状の開口になっている。そのため、網目状領域５０ａに含まれる開口の「通過可能な最大球体の半径」は開口５０１と開口５０１ａとで異なることになる。網目状領域５０ｂの開口５０２，５０２ａについても同様である。そのため、網目状領域５０ａの開口と網目状領域５０ｂの開口とを比較した場合に、開口５０１と開口５０２とを比較すれば網目状領域５０ａの開口の方が大きく目が粗いと判断できるが、開口５０１と開口５０２ａとを比較した場合には網目状領域５０ｂの方が大きく目が粗いと判断してしまうことになる。

このように、大きさの異なる複数種類の開口が各網目状領域５０ａ，５０ｂに含まれる場合には、一部の開口同士を比較したのでは「通過可能な最大球体の半径」は一義的に定まらないことになる。そこで、大きさの異なる複数種類の開口が含まれる場合も考慮して、「開口を通過可能な最大球体の半径の複数の開口に関する平均値」を「網目の粗さ」の定義とし、以下では、その定義を用いて説明することにする。すなわち、網目状領域５０ａの開口５０１ａも含む全ての開口５０１の最大球体半径に関してそれらの平均値（第１の平均値と呼ぶ）を求めるとともに、網目状領域５０ｂの開口５０２ａも含む全ての開口５０２の最大球体半径に関してそれらの平均値（第２の平均値と呼ぶ）を求め、第１の平均値と第２の平均値とを比較することで網目状領域５０ａ，５０ｂの網目の粗さの大小（すなわち、粗いか細かいか）を判断する。

なお、各網目状領域５０ａ，５０ｂに含まれる開口が開口５０１、５０２だけで構成されている場合には、「開口を通過可能な最大球体の半径の複数の開口に関する平均値」に代えて「開口を通過可能な最大球体の半径」を「網目の粗さ」の定義としても良い。ただし、網目状領域５０ａ，５０ｂのいずれにおいても、正六角形の一部が欠けた形状の開口の割合は小さいので、結果的には、「開口を通過可能な最大球体の半径の複数の開口に関する平均値」は、開口５０１、５０２に関する「開口を通過可能な最大球体の半径」とほぼ等しくなる。

また、各網目状領域５０ａ，５０ｂに含まれる開口の形状が１種類で、開口５０１、５０２のように相似形である場合は、「開口を通過可能な最大球体の半径の複数の開口に関する平均値」は「開口を通過可能な最大球体の半径」と同じになる。また、「開口を通過可能な最大球体の半径」に代えて、「開口の面積」、「開口の対応する辺の長さ」などを「網目の粗さ」の定義としても用いても良い。いずれの定義を用いても、「網目の粗さ」の大小関係は、「開口を通過可能な最大球体の半径」の場合と同様となる。

上述のように、網目状領域５０ａの網目の粗さに関しては、「開口を通過可能な最大球体の半径の複数の開口に関する平均値」を球体落下物Ｂの半径Ｒｂよりも小さく設定することで、ボルト３００が開口５０１から落下するのを防止することができる。一方、網目状領域５０ｂの網目の粗さに関しては、例えば以下のように設定する。

差動排気室７４２に収容される部品（四重極型質量分析計７３１、イオンレンズ７３２、検出器７３３等）は一般にユーザでのメンテナンスを行わないので、網目状領域５０ｂの開口５０２の大きさは、主に、真空排気性能の観点から決定される。四重極型質量分析計７３１や検出器７３３が収容される差動排気室７４２は、１０^－３～１０^－４Ｐａ程度の真空が必要とされる。そこで、排気口７４２ａにおける実効排気速度が圧力１０^－３～１０^－４Ｐａを可能とする実効排気速度となるように、網目状領域５０ｂのコンダクタンス、すなわち開口５０２の大きさが設定される。

例えば、開口５０２の面積を開口５０１の２倍以上に設定するのが好ましい。この場合、正六角形の開口５０２と開口５０１の一辺の長さの比は√２：１となる。上述した最短距離を用いて表現すると、開口５０２の最短距離を開口５０１の最短距離Ｒ１の１．４（≒√２）倍以上に設定することに対応する。すなわち、開口５０２を通過可能な最大球体の半径を、開口５０１を通過可能な最大球体の半径の１．４倍以上に設定するのが好ましい。

図４に示す例では開口５０１、５０２の形状を正六角形としたが、開口形状を他の正多角形や円形とした場合にも、各開口５０１，５０１ａを通過可能な最大球体の半径の平均値Ｒ１、または、開口５０１を通過可能な最大球体の半径Ｒ１は、正六角形の開口の場合と同様に、上述の半径Ｒｂに対してＲ１＜Ｒｂのように設定される。

また、図６（ａ），図６（ｂ）に示すように、横長の多角形（六角形および長方形）の場合にも、開口５０１を通過可能な最大球体の半径Ｒ１がＲ１＜Ｒｂとなるように、開口５０１の大きさを設定する。図６（ｃ）は、図６（ｂ）の開口５０１と同一面積の正方形の開口５０１ｃを示す図である。開口５０１ｃを通過可能な最大球体の半径Ｒ１ｃは、Ｒ１ｃ/Ｒ１＝√２となる。このように、開口面積が同一であるならば、正多角形よりも横長の多角形の方が、より小さな落下物に対してもポンプ内落下を防止することができる。

図７は、網目状領域５０ａに形成された長方形の開口５０１の面積と、網目状領域５０ｂに形成された正方形の開口５０２の面積とを同一とし、さらに、開口を通過可能な最大球体の半径Ｒ１，Ｒ２の比を約１：２．３に設定した場合を示す図である。この場合、開口５０１，５０２の面積は同一であるが、開口５０１を通過可能な最大球体の半径Ｒ１は、開口５０２を通過可能な最大球体の半径Ｒ２よりも小さい。すなわち、「網目の粗さ」の定義としては、「開口面積」よりも「開口を通過可能な最大球体の半径」の方が適しており、Ｒ１＜Ｒ２であることから、網目状領域５０ａの網目の粗さは網目状領域５０ｂの網目の粗さよりも粗いと判定される。

半径Ｒ１は、Ｒｂ＞Ｒ１（≒Ｒ２/２．３）を満たす半径Ｒｂの球体Ｂに相当する落下物を阻止することができるように設定されている。開口５０１と開口５０２とは面積が同一に設定されているので、コンダクタンスに関しては、網目状領域５０ａと網目状領域５０ｂとはほぼ同程度となっている。ただし、開口５０１は落下物Ｂ１のような横長の落下物が通過してしまうので、それを防止するためには、コンダクタンスの低下を犠牲にしてでも、開口５０１を開口５０２よりも小さな正方形とするのが好ましい。

（変形例１）
図８，９は、上述した実施の形態の変形例１を示す図である。図８は、装置筐体７４の底壁７４ｂを、ターボ分子ポンプ側から見た図である。また、図９は、図８のＣ－Ｃ断面を示す図である。上述した実施の形態では、図３に示すように保護ネット５を、接続領域のターボ分子ポンプ１側（すなわち、吸気口フランジ１２１）に設けたが、変形例１では、接続領域の装置筐体７４側に設けるようにした。装置筐体７４の底壁７４ｂには円形の凹部７４４が形成されており、その凹部７４４の底面７４４ｂに排気口７４１ａ，７４２ａが形成されている。保護ネット５は、底面７４４ｂにビス固定されている。装置筐体７４の底壁７４ｂに固定されるターボ分子ポンプ１は、図９に示すように、吸気口１２１ａが底壁７４ｂの凹部７４４と対向するように配置される。

図８に示すように、保護ネット５は、小さな開口５０１が形成された網目状領域５０ａが排気口７４１ａに対向し、大きな開口５０２が形成された網目状領域５０ｂが排気口７４２ａに対向するように、凹部７４４の底面７４４ｂに固定される。このように、保護ネット５は、目の細かい網目領域５０ａが差動排気室７４１の排気口７４１ａと対向し、目の粗い網目領域５０ｂが差動排気室７４２の排気口７４２ａと対向するように配置する必要がある。変形例１のように、装置筐体７４側に保護ネット５を固定する構成の場合、ターボ分子ポンプ１を固定する際の吸気フランジ１２１の位相を、ターボ分子ポンプ１と周囲装置との関係に合わせて、自由に決定することができる。例えば、排気ポート２ａと補助ポンプとの位置関係に合わせて、また、周囲装置と干渉しないように、吸気フランジ１２１の取り付け回転位相を自由に決定することができる。

一方、ターボ分子ポンプ１側に保護ネット５を設ける構成では、吸気フランジ１２１を装置筐体７４の底壁７４ｂに固定する際の取り付け回転位相が、所定位相に決まってしまう。そのため、排気ポート２ａと補助ポンプとの位置関係や、周囲装置の配置を、ターボポンプの取り付け回転位相に合わせて設計する必要がある。

（変形例２）
図１０は、上述した実施の形態の変形例２を示す図である。変形例２では、ターボ分子ポンプ１の吸気口フランジ１２１にＩＳＯ規格のＩＳＯ－ＬＦフランジが採用されている。ＩＳＯ－ＬＦフランジにおいては、Ｏリングシール２０１が設けられたセンターリング２００がシール部材として使用される。センターリング２００は吸気口フランジ１２１と装置筐体７４の底面７４ｂとの間に挟持され、複数のクランプ２０２により吸気口フランジ１２１が底面７４ｂに固定される。保護ネット５は、センターリング２００の内周側に嵌め込まれている。センターリング２００は、保護ネット５の網目状領域５０ａが排気口７４１ａに対向し、網目状領域５０ｂが排気口７４２ａに対向するようにセットされる。

上述した例示的な実施の形態および変形例は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

［１］一態様に係る保護ネットは、複数の排気室と前記複数の排気室に接続されるターボ分子ポンプとの接続部に設けられる、保護ネットであって、前記保護ネットは、複数の開口が網目状に形成された網目状領域を複数有し、前記複数の網目状領域は、一の網目状領域の網目の粗さが他の網目状領域の網目の粗さと異なる。

例えば、図４に示す保護ネット５では、網目状領域５０ａの網目の粗さは、網目状領域５０ｂの網目の粗さよりも細かい。そのため、図２に示すように、網目状領域５０ａの部分が差動排気室７４１の排気口７４１ａと対向するように、ターボ分子ポンプ１を装置筐体７４に接続することで、メンテナンス等における差動排気室７４１からターボ分子ポンプ１への落下物を保護ネット５により防止することができる。また、網目状領域５０ｂは、網目の粗さが網目状領域５０ａよりも粗く設定されているので、保護ネット５を設けたことによる差動排気室７４２に対する実効排気速度の低下を抑えることができる。すなわち、保護ネット５を用いることにより、ターボ分子ポンプ１への落下物防止と差動排気室７４２の真空性能の両立を図ることができる。

なお、上述した実施の形態では、ターボ分子ポンプ１の吸気口１２１ａを、２つの差動排気室７４１，７４２に接続したが、３つ以上の排気室に接続するような構成としても良い。例えば、３つの排気室に接続する場合には、吸気口１２１ａに設けられた保護ネット５に、網目の粗さの異なる３つの網目状領域を設ける。そして、各網目状領域が対応する排気室の排気口と対向するように、保護ネットを配置する。

［２］上記［１］に記載の保護ネットにおいて、前記網目状領域の網目の粗さは、前記開口を通過可能な最大球体の半径の前記複数の開口に関する平均値で定義される。例えば、図４に示す保護ネット５では、網目状領域５０ａの最大球体の半径の平均値は、網目状領域５０ｂの最大球体の半径の平均値よりも小さく設定されている。その結果、図４に示す網目状領域５０ａ，５０ｂのように形状の異なる開口が複数種類含まれている場合でも、網目状領域５０ａ，５０ｂの網目の粗さを前記平均値で適切に表すことができる。

［３］一態様に係るターボ分子ポンプは、質量分析装置の複数の排気室を真空排気するターボ分子ポンプであって、上記［１］，［２］に記載の保護ネットがポンプ吸気口に設けられている。

［４］上記［３］に記載のターボ分子ポンプにおいて、前記ポンプ吸気口は、質量分析部へイオンを送出するイオン送出部が収容される第１排気室と、前記質量分析部が収容される第２排気室とに接続され、前記保護ネットは、前記第１排気室に対応して設けられた第１網目状領域と、前記第２排気室に対応して設けられた第２網目状領域とを有し、前記第１網目状領域の網目の粗さは前記第２網目状領域の網目の粗さよりも細かい。

例えば、図３に示すターボ分子ポンプ１では、保護ネット５が吸気口フランジ１２１に装着されている。ターボ分子ポンプ１を質量分析装置７０の装置筐体７４に接続する場合には、網目の粗さが細かい網目状領域５０ａが質量分析部７３の差動排気室７４１の排気口７４１ａと対向するように接続する。網目状領域５０ａの網目の粗さを、最大球体の半径の平均値がターボ分子ポンプ１内への落下物が防止できるように細かく設定することで、ターボ分子ポンプ１内へ落下物が落下するのを防止することができる。その結果、ターボ分子ポンプ内への落下物の防止と差動排気室７４２の真空性能の両立を図ることができる。

［５］上記［４］に記載のターボ分子ポンプにおいて、前記網目状領域の網目の粗さを、前記開口を通過可能な最大球体の半径の前記複数の開口に関する平均値で定義した場合に、 前記第２網目状領域の前記平均値は、前記第１網目状領域の前記平均値の１．４倍以上に設定される。このように設定することで、差動排気室７４２に対する実効排気速度を確保することができる。

［６］一態様に係る質量分析装置は、質量分析部へイオンを送出するイオン送出部が収容される第１排気室と、前記質量分析部が収容される第２排気室と、前記第１排気室の排気口および前記第２排気室の排気口に対向するように設けられる請求項１に記載の保護ネットと、を備え、前記保護ネットは、前記第１排気室に対応して設けられた第１網目状領域と、前記第２排気室に対応して設けられた第２網目状領域とを有し、前記第１網目状領域の網目の粗さは前記第２網目状領域の網目の粗さよりも細かい。その結果、第１および第２排気室の各排気口に接続される真空ポンプ（例えば、ターボ分子ポンプ）内への落下物の防止と第２排気室の真空性能の両立を図ることができる。

［７］上記［６］に記載の質量分析装置において、前記網目状領域の網目の粗さは、前記開口を通過可能な最大球体の半径の前記複数の開口に関する平均値で定義され、前記第２網目状領域の前記平均値は、前記第１網目状領域の前記平均値の１．４倍以上に設定される。このように設定することで、第２排気室に対する実効排気速度を確保することができる。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。例えば、上述した実施の形態では永久磁石磁気軸受を備えるターボ分子ポンプを例に説明したが、５軸制御型磁気軸受を用いたターボ分子ポンプや、メカニカルベアリングを用いたターボ分子ポンプであっても同様に適用できる。

１…ターボ分子ポンプ、５…保護ネット、５０ａ，５０ｂ…網目状領域、７０…質量分析装置、７２…イオン送出部、７３…質量分析部、７４…装置筐体、１２１…吸気口フランジ、１２１ａ…吸気口、２００…センターリング、５０１，５０１ａ，５０１ｃ，５０２，５０２ａ…開口、７４１，７４２…差動排気室、７４１ａ，７４２ａ…排気口

Claims (6)

1. 質量分析装置の複数の排気室と前記複数の排気室に接続されるターボ分子ポンプとの接続部に設けられる、保護ネットであって、
   前記保護ネットは、複数の開口が網目状に形成された網目状領域を複数有し、
   前記複数の排気室は、質量分析部へイオンを送出するイオン送出部が収容される第１排気室と、前記質量分析部が収容される第２排気室と、を含み、
   前記複数の網目状領域は、前記第１排気室に対応して設けられた第１網目状領域と、前記第２排気室に対応して設けられた第２網目状領域と、を含み、
   前記第１網目状領域の網目の粗さは、前記第２網目状領域の網目の粗さよりも細かい、保護ネット。
2. 請求項１に記載の保護ネットにおいて、
   前記網目状領域の網目の粗さは、前記開口を通過可能な最大球体の半径の前記複数の開口に関する平均値で定義される、保護ネット。
3. 質量分析装置の複数の排気室を真空排気するターボ分子ポンプであって、
   請求項１または２に記載の保護ネットがポンプ吸気口に設けられている、ターボ分子ポンプ。
4. 請求項３に記載のターボ分子ポンプにおいて、
   前記網目状領域の網目の粗さを、前記開口を通過可能な最大球体の半径の前記複数の開口に関する平均値で定義した場合に、
   前記第２網目状領域の前記平均値は、前記第１網目状領域の前記平均値の１．４倍以上に設定される、ターボ分子ポンプ。
5. 質量分析部へイオンを送出するイオン送出部が収容される第１排気室と、
   前記質量分析部が収容される第２排気室と、
   前記第１排気室の排気口および前記第２排気室の排気口に対向するように設けられる請求項１に記載の保護ネットと、を備え、
   前記保護ネットは、前記第１排気室に前記第１網目状領域が対応し、前記第２排気室に前記第２網目状領域が対応するように配置されている、
   質量分析装置。
6. 請求項５に記載の質量分析装置において、
   前記網目状領域の網目の粗さは、前記開口を通過可能な最大球体の半径の前記複数の開口に関する平均値で定義され、
   前記第２網目状領域の前記平均値は、前記第１網目状領域の前記平均値の１．４倍以上に設定される、質量分析装置。

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