JPS587229B2 - 負イオンを検出する装置 - Google Patents
負イオンを検出する装置Info
- Publication number
- JPS587229B2 JPS587229B2 JP53047636A JP4763678A JPS587229B2 JP S587229 B2 JPS587229 B2 JP S587229B2 JP 53047636 A JP53047636 A JP 53047636A JP 4763678 A JP4763678 A JP 4763678A JP S587229 B2 JPS587229 B2 JP S587229B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ions
- positive
- negative ions
- negative
- abundance
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- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は負イオンを検出する装置に係り、特に4重質量
分析計によって負イオンを発生する様な装置に係る。
分析計によって負イオンを発生する様な装置に係る。
質量分析計や、イオンを発生するその他の装置に於いて
は、正及び負の両イオンが発生される。
は、正及び負の両イオンが発生される。
新しい高圧力イオン化技術によれば正及び負のイオンが
豊富に発生される。
豊富に発生される。
分析中の化合物の化学的な組成により、究極的に正イオ
ンと負イオンの相対的な強度が決定される。
ンと負イオンの相対的な強度が決定される。
従って、分析を行なうのに際して、両方の極性のイオン
を検出するこ吉が有効である・ 正イオンを検出するための標準的な連続ダイノード式電
子増倍管(CDEM)が第1A図に示されており、これ
は商標GALILEO、型式4770として入手できる
ものである。
を検出するこ吉が有効である・ 正イオンを検出するための標準的な連続ダイノード式電
子増倍管(CDEM)が第1A図に示されており、これ
は商標GALILEO、型式4770として入手できる
ものである。
そのカソード1には−IKV乃至−3KVの電圧が印加
される。
される。
この高電圧が正イオンをその第1の段に向けて加速する
。
。
アノード端2は接地されそして検出信号は接地電位で得
られる。
られる。
第1B図は、負イオンを吸引するためにカソード1がほ
ゞ+2KVの電圧で作動される以外は第1A図と同じ形
態の代表的な負イオン検出器を示している。
ゞ+2KVの電圧で作動される以外は第1A図と同じ形
態の代表的な負イオン検出器を示している。
アノード2の出力信号は+3KV乃至+5KVの比較的
高い正電圧で浮動する。
高い正電圧で浮動する。
第1A図の正イオン検出器形態は満足であるが、第1B
図に示した様な負イオン検出器には次の様な多数の欠点
がある。
図に示した様な負イオン検出器には次の様な多数の欠点
がある。
1.信号を検出するアノード部分が接地に対して高い電
位にあり、非接地前置増巾器及び複雑な前置増巾器回路
を必要とする。
位にあり、非接地前置増巾器及び複雑な前置増巾器回路
を必要とする。
2.第1B図に示した様に負イオン検出器は当然浮動系
であるから、該系の漂遊電子に敏感である。
であるから、該系の漂遊電子に敏感である。
又、バックグランドノイズが大きい。3,出力信号リー
ドは比較的高い正の電位にあるから、マイクロホニツク
ノイズがはなはだしい。
ドは比較的高い正の電位にあるから、マイクロホニツク
ノイズがはなはだしい。
一方、第1A図の正イオン検出器はその信号出力が接地
電位にあるから、これらの欠点に悩まされることがなく
、満足である。
電位にあるから、これらの欠点に悩まされることがなく
、満足である。
そこで本発明の一般的な目的は改良された負イオン検出
器を提供することである。
器を提供することである。
上記目的によれば、負イオン源からの負イオンを検出す
る装置が提供される。
る装置が提供される。
負イオンを受け取りそしてそれに比例する量の正イオン
を発生する変換手段が備えられる。
を発生する変換手段が備えられる。
それにより生じた正イオンが次いで検出される。
以下添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第2図は本発明の負イオン検出器を用いた代表的な装置
を示している。
を示している。
イオン化領域11は負イオンと、電子や正イオンや中性
子を含む他の粒子とを発生し、これらは4重フィルタ型
のものである質量分析器12に於いて分析される。
子を含む他の粒子とを発生し、これらは4重フィルタ型
のものである質量分析器12に於いて分析される。
検出器13は所望の粒子を感知し、その存在度即ち量を
指示する。
指示する。
本発明による検出器13の形態が第3図に示されており
、これは負イオンを検出するのに適している。
、これは負イオンを検出するのに適している。
グリッド状の穴付きスクリーン14が質量分析器12か
ら負イオンを受け取り、これら負イオンは負イオンを正
イオンに変換する変換ユニット即ちアノード16に衝突
する。
ら負イオンを受け取り、これら負イオンは負イオンを正
イオンに変換する変換ユニット即ちアノード16に衝突
する。
この変換アノードはA4tCu,AgtCrtBeの様
な金属のいずれか1つ、及びステンレススチール、そし
て更にこれら金属の酸化物で全体的に構成することがで
きる。
な金属のいずれか1つ、及びステンレススチール、そし
て更にこれら金属の酸化物で全体的に構成することがで
きる。
好ましい実施例に於いてはアノード16が2つの隣接面
を開放した立方体の形態の酸化銅である。
を開放した立方体の形態の酸化銅である。
或いは又傾斜した平らな面又はベネソシャンブラインド
を用いることもできる。
を用いることもできる。
カハるユニットは、穴付きスクリーン14を通して負イ
オンを受け取りそしてそれにより生じた正イオンを連続
ダイノード電子増倍管20に指向するための効果的な反
射器を形成する。
オンを受け取りそしてそれにより生じた正イオンを連続
ダイノード電子増倍管20に指向するための効果的な反
射器を形成する。
電子増倍管20は第1A図のものと同じであり、入口の
穴付きスクリーン22が取り付けられたホーン部分21
を備えている。
穴付きスクリーン22が取り付けられたホーン部分21
を備えている。
スクリーン22はホーン部分から2次電子が逸出するの
を防ぐ。
を防ぐ。
変換アノード16は点線で示した長方形ユニット23に
よって支持される。
よって支持される。
アノード16は質量分析器12からの負イオンを吸引す
るため+3KVの電圧に保持される。
るため+3KVの電圧に保持される。
この電圧はこの値に限定されるものではない。
第4図は、負イオンが穴付きスクリーン14を通して入
りそして変換アノード16に当たってそれに比例する量
の正イオンを発生するという概念形態で第3図を示した
ものであり、上記量は質量やその他の特性の様なイオン
構造に左右される。
りそして変換アノード16に当たってそれに比例する量
の正イオンを発生するという概念形態で第3図を示した
ものであり、上記量は質量やその他の特性の様なイオン
構造に左右される。
次いで正イオンが電子増倍管20によって検出される。
理論的な観点からすれば、良イオンー正イオンの変換は
1次負イオンを変換アノ一ド16の面に衝突させ乃至は
該面に向けて加速することによって達成される。
1次負イオンを変換アノ一ド16の面に衝突させ乃至は
該面に向けて加速することによって達成される。
アノード面に当たる漂遊電子は止イオンを発生せず、検
出されない。
出されない。
この負イオンー正イオン変換プロセスに対しては次の3
つの主な機構が個々に或いは組合せた状態でその作用を
受け持つと考えられる。
つの主な機構が個々に或いは組合せた状態でその作用を
受け持つと考えられる。
1.スパッタリング
金属原子又は吸収された分子は負イオンを強力に衝突さ
せることによって変換アノードの面から気化されて出さ
れる。
せることによって変換アノードの面から気化されて出さ
れる。
これらの気化された原子の1部分は電子を失なって正イ
オンとなり、これらが次いで正イオン電子増倍管によっ
て収集される。
オンとなり、これらが次いで正イオン電子増倍管によっ
て収集される。
2.負イオンの***
高いエネルギ(〜3KV)の1次負イオンが金属面に当
たった時は強力な***作用を受け勝ちである。
たった時は強力な***作用を受け勝ちである。
これらの***体は中性子種、正イオン及び負イオンから
成る。
成る。
正イオンの***体のみが正イオン電子増倍管に収集され
そして出力信号を発生する。
そして出力信号を発生する。
3,電荷の剥離
負イオンが変換アノードに向けて加速されるか又は変換
アノードに衝突された時は、電子を2つ失なって同じ元
素組成の正イオンとなる。
アノードに衝突された時は、電子を2つ失なって同じ元
素組成の正イオンとなる。
かくして改良された負イオン検出器が提供された。
又、本発明は正イオンと負イオンを同時に検出するのに
も適用できる。
も適用できる。
これを達成する1つの装置がDonald F.Hun
t氏及び本発明者の“質量分析計のための正及び負イオ
ン記録装置”と称する米国特許第4,066,894号
に開示されている。
t氏及び本発明者の“質量分析計のための正及び負イオ
ン記録装置”と称する米国特許第4,066,894号
に開示されている。
該特許には正イオンに対して1つそして負イオンに対し
て1つの計2つの連続ダイオード電子増倍管(CDEM
)が開示されている。
て1つの計2つの連続ダイオード電子増倍管(CDEM
)が開示されている。
本発明により、共通のCDEM30を用いて質量分析器
12(第2図)の出力からの正及び負イオンを実質的に
同時に検出するための装置が第5図に示されている。
12(第2図)の出力からの正及び負イオンを実質的に
同時に検出するための装置が第5図に示されている。
かXるCDEM30はそのカソードが比較的負の電圧例
えば−2.000ボルトでありそしてそのアノードが接
地されているという点で第4図に示したものと同様であ
る。
えば−2.000ボルトでありそしてそのアノードが接
地されているという点で第4図に示したものと同様であ
る。
従って信号出力は接地電位で得られ即ち接地電位に対し
て基準付けされる。
て基準付けされる。
かかる接地信号の効果についてはもちろん前記で説明し
た通りである。
た通りである。
従ってCDEM30は正イオンの存在度を測定するのに
適している。
適している。
第4図に対応して第5図に示した様に、当然低エネルギ
である(4重質量分析器により発生されるので例えばl
00eVより小さい)イオンビームからの負イオンが穴
31を経て変換ユニット16′によって吸引される。
である(4重質量分析器により発生されるので例えばl
00eVより小さい)イオンビームからの負イオンが穴
31を経て変換ユニット16′によって吸引される。
このユニット16′は第4図のユニット16と同様であ
り、そして例えば+3,000ボルトに保持される。
り、そして例えば+3,000ボルトに保持される。
前記した様にこの変換ユニットは負イオンの衝突に応答
してそれに比例する量の正イオンを発生し、これらは検
出器30により感知される。
してそれに比例する量の正イオンを発生し、これらは検
出器30により感知される。
低レベルイオンを処理する構成体に加えて本発明は有機
イオン(即ち広い意味では多原子イオン:でもってはV
100%の高い変換効率で働く。
イオン(即ち広い意味では多原子イオン:でもってはV
100%の高い変換効率で働く。
イオンビームの正イオンは−3,000ボルトの比較的
負の電位に保持された面即ちプレート33によって穴3
2を通して電子増倍管30に向けられる。
負の電位に保持された面即ちプレート33によって穴3
2を通して電子増倍管30に向けられる。
プレート手段33は本質的に増倍管30の第1段である
。
。
既知の理論によれば、正イオン衝突プレート33(これ
は例えば銅−べリリウムである)は図示された様に電子
を発生し、これら電子は電子増倍管30によって感知さ
れる。
は例えば銅−べリリウムである)は図示された様に電子
を発生し、これら電子は電子増倍管30によって感知さ
れる。
もちろん電子は良く知られた形態である2次電子放出に
よって発生される。
よって発生される。
そして更に、この形態によれば、発生された電子の数は
プレート千段33に衝突する正イオンの存在度に比例す
る。
プレート千段33に衝突する正イオンの存在度に比例す
る。
従って出力信号は正及び負イオンの入力に比例する。
実際的な観点からすれば、イオンビームの正及び負イオ
ンが実質的に同時に与えられるが、正イオンにそして負
イオンに逐次に比例した信号を発生する様に出力信号を
時間的にマルチプレクスできる。
ンが実質的に同時に与えられるが、正イオンにそして負
イオンに逐次に比例した信号を発生する様に出力信号を
時間的にマルチプレクスできる。
前記したHunt−Stafford特許に開示された
様に、例えばIKHzの周波数で正イオンと負イオンを
交互に送る様に4重質量分析器を制御装置によってシー
ケンスすることができる。
様に、例えばIKHzの周波数で正イオンと負イオンを
交互に送る様に4重質量分析器を制御装置によってシー
ケンスすることができる。
従って電子増倍管30の出力信号を時間マルチプレクス
するのに4重質量分析器のIKHzシーケンシングを適
用できる。
するのに4重質量分析器のIKHzシーケンシングを適
用できる。
かメる周波数はこの値に限定されるものでなく、代表的
にはIHz乃至100KHzの範囲でよい。
にはIHz乃至100KHzの範囲でよい。
増倍管30は連続的なユニットとして示されているが、
多数の個別の段の形態にすることもでき、例えば第16
番目の段がユニット33となる様な15段の形態にする
ことができる。
多数の個別の段の形態にすることもでき、例えば第16
番目の段がユニット33となる様な15段の形態にする
ことができる。
これはボックス及びグリッド型増倍管として知られてい
る。
る。
更に、第5図にはプレート千段33が示されているが、
これは立体的に考えるべきものであることが明らかであ
りそして他の形状にすればこの様なユニットをなくして
正イオンを直接的に共通検出ユニット30に進めること
ができる。
これは立体的に考えるべきものであることが明らかであ
りそして他の形状にすればこの様なユニットをなくして
正イオンを直接的に共通検出ユニット30に進めること
ができる。
かくして負イオンと正イオンを逐次に又は同時に検出す
るための改良された装置が提供された。
るための改良された装置が提供された。
第1A図及び第1B図は代表的な公知のイオンCDEM
検出器の略図、第2図は本発明による質量分析計装置の
ブロック図、第3図は第2図の検出器部分の具体的構造
例の一部破断した斜視図、第4図は第3図の概念図、第
5図は別の実施例を第4図に類似した概念図で示した図
である。 11……イオン化領域、12……質量分析器、13……
検出器、14……穴付きスクリーン、16……アノード
(変換ユニット)、20……連続ダイノード電子増倍管
、21……ホーン部分、22……穴付きスクリーン。
検出器の略図、第2図は本発明による質量分析計装置の
ブロック図、第3図は第2図の検出器部分の具体的構造
例の一部破断した斜視図、第4図は第3図の概念図、第
5図は別の実施例を第4図に類似した概念図で示した図
である。 11……イオン化領域、12……質量分析器、13……
検出器、14……穴付きスクリーン、16……アノード
(変換ユニット)、20……連続ダイノード電子増倍管
、21……ホーン部分、22……穴付きスクリーン。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 負イオン源からの負イオンを検出する装置に於いて
、上記負イオンを受けそれに比例した量の正イオンを発
生する変換手段と、上記正イオンの存在度を検出して上
記負イオンの存在度を決定する手段とを備えたことを特
徴とする装置。 2 イオン化領域と、質量分析器と、検出手段とを備え
、該検出手段は上記質量分析器からの負イオンを受けそ
れらの存在度を決定し、上記検出手段は上記負イオンを
受けてそれに比例する量の正イオンを発生する変換手段
および上記正イオンの存在度を測定して上記負イオンの
存在度を決定する手段を備えることを特徴とする質量分
析計装置。 3 イオン源からの負イオンと正イオンとを検出する装
置に於いて、上記負イオンを受けそれに比例する量の正
イオンを発生する変換手段と、上記比例する量の正イオ
ンと上記イオン源からの上記正イオンとの両方の存在度
を検出する共通手段とを備えたことを特徴とする装置。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US79014877A | 1977-04-22 | 1977-04-22 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS54139592A JPS54139592A (en) | 1979-10-30 |
JPS587229B2 true JPS587229B2 (ja) | 1983-02-08 |
Family
ID=25149778
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP53047636A Expired JPS587229B2 (ja) | 1977-04-22 | 1978-04-21 | 負イオンを検出する装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS587229B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58152540A (ja) * | 1982-03-09 | 1983-09-10 | 株式会社東芝 | X線診断装置 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5838446A (ja) * | 1981-08-31 | 1983-03-05 | Shimadzu Corp | イオン検出器 |
-
1978
- 1978-04-21 JP JP53047636A patent/JPS587229B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58152540A (ja) * | 1982-03-09 | 1983-09-10 | 株式会社東芝 | X線診断装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS54139592A (en) | 1979-10-30 |
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