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公開番号2025006398
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023107175
出願日2023-06-29
発明の名称イオン検出器及び質量分析装置
出願人浜松ホトニクス株式会社,株式会社島津製作所
代理人個人,個人,個人
主分類H01J 43/26 20060101AFI20250109BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】正イオン及び負イオンのそれぞれについてイオンの検出効率の向上を図ることができるイオン検出器を提供する。
【解決手段】イオン検出器1は、イオンPが入射することで電子Eを放出するコンバージョンダイノード3と、電子Eが入射する第1段ダイノード42aを有する電子増倍部4と、イオンPを通過させるイオン通過口51a、及び電子Eを通過させる電子通過口51bを有するボックス電極5と、イオン通過口51aに配置されており、イオンPを通過させる隙間6aを有する導電性の遮蔽部6と、コンバージョンダイノード3に第1電位を付与し、第1段ダイノード42aに第2電位を付与し、ボックス電極5に第3電位を付与し、遮蔽部6に第4電位を付与する電位付与部8と、を備える。第1電位及び第3電位は、イオンPの極性とは逆極性である。第2電位は、第1電位よりも高い。第3電位と第4電位とは、実質的に同電位である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
イオンが入射することで電子を放出するコンバージョン領域を有するコンバージョンダイノードと、
前記電子が入射する第１段ダイノードを有する電子増倍部と、
前記コンバージョンダイノードを収容しており、前記コンバージョン領域に進行する前記イオンを通過させる第１開口、及び前記コンバージョン領域から前記第１段ダイノードに進行する前記電子を通過させる第２開口を有するボックス電極と、
前記第１開口に配置されており、前記コンバージョン領域に進行する前記イオンを通過させる隙間を有する導電性の遮蔽部と、
前記コンバージョンダイノードに第１電位を付与し、前記第１段ダイノードに第２電位を付与し、前記ボックス電極に第３電位を付与し、前記遮蔽部に第４電位を付与する電位付与部と、を備え、
前記第１電位及び前記第３電位は、前記イオンの極性とは逆極性であり、
前記第２電位は、前記第１電位よりも高く、
前記第３電位と前記第４電位とは、実質的に同電位である、イオン検出器。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記遮蔽部は、前記隙間として、前記第１開口に沿って二次元に配置された複数の隙間を有する、請求項１に記載のイオン検出器。
【請求項３】
前記第１開口は、前記コンバージョン領域の中心を通る第１中心線に垂直な方向から見た場合に、前記第１中心線に対して一方側に配置されており、
前記第２開口は、前記第１中心線に垂直な前記方向から見た場合に、前記第１中心線に対して他方側に配置されており、
前記第１段ダイノードは、前記第２開口と向かい合っている、請求項１又は２に記載のイオン検出器。
【請求項４】
前記第１電位と前記第３電位とは、実質的に同電位である、請求項１又は２に記載のイオン検出器。
【請求項５】
前記隙間の面積は、前記第１開口の面積の５０％以上である、請求項１又は２に記載のイオン検出器。
【請求項６】
前記第１開口に進行する前記イオンを通過させるアパーチャを有する仕切り部を更に備える、請求項１又は２に記載のイオン検出器。
【請求項７】
偏向電極を更に備え、
前記ボックス電極は、前記アパーチャの第２中心線に垂直な方向から見た場合に、前記第２中心線に対して一方側に配置されており、
前記偏向電極は、前記第２中心線に垂直な前記方向から見た場合に、前記第２中心線に対して他方側に配置されており、
前記電位付与部は、前記偏向電極にグランド電位もしくは前記イオンの極性と同じ極性である電位を付与する、請求項６に記載のイオン検出器。
【請求項８】
前記第１開口は、前記アパーチャの第２中心線に垂直な方向から見た場合に、前記第２中心線に近付くほど前記アパーチャから離れるように傾斜している、請求項６に記載のイオン検出器。
【請求項９】
イオン化部と、
質量分離部と、
イオン検出器と、を備え、
前記イオン検出器は、
イオンが入射することで電子を放出するコンバージョン領域を有するコンバージョンダイノードと、
前記電子が入射する第１段ダイノードを有する電子増倍部と、
前記コンバージョンダイノードを収容しており、前記コンバージョン領域に進行する前記イオンを通過させる第１開口、及び前記コンバージョン領域から前記第１段ダイノードに進行する前記電子を通過させる第２開口を有するボックス電極と、
前記第１開口に配置されており、前記コンバージョン領域に進行する前記イオンを通過させる隙間を有する導電性の遮蔽部と、
前記コンバージョンダイノードに第１電位を付与し、前記第１段ダイノードに第２電位を付与し、前記ボックス電極に第３電位を付与し、前記遮蔽部に第４電位を付与する電位付与部と、を備え、
前記第１電位及び前記第３電位は、前記イオンの極性とは逆極性であり、
前記第２電位は、前記第１電位よりも高く、
前記第３電位と前記第４電位とは、実質的に同電位である、質量分析装置。
【請求項１０】
前記質量分離部は、四重極型の質量分離部である、
請求項９に記載の質量分析装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン検出器及び質量分析装置に関する。
続きを表示（約 3,300 文字）【背景技術】
【０００２】
正イオンを検出するためのイオン検出器として、イオンが入射することで電子を放出するコンバージョンダイノードと、コンバージョンダイノードから放出された電子を増倍する電子増倍部と、コンバージョンダイノードを収容しており、コンバージョンダイノードに進行するイオンを通過させる第１開口、及びコンバージョンダイノードから第１段ダイノードに進行する電子を通過させる第２開口を有するボックス電極と、を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなイオン検出器では、ノイズとなり得る迷光がコンバージョンダイノードに入射するのを抑制するためにボックス電極が用いられる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１１－０８６４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したようなイオン検出器では、正イオンの検出だけでなく負イオンの検出も可能とするために、コンバージョンダイノードに付与する電位を切り替え可能にすることが考えられる。具体的には、コンバージョンダイノードに正の電位を付与して、負イオンが入射することでコンバージョンダイノードから放出された正イオンを第１段ダイノードに入射させるようにすることが考えられる。その場合、負イオンから正イオンへの変換効率が低いため、結果として、負イオンの検出効率が低下するおそれがある。
【０００５】
本発明は、正イオン及び負イオンのそれぞれについてイオンの検出効率の向上を図ることができるイオン検出器及び質量分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のイオン検出器は、［１］「イオンが入射することで電子を放出するコンバージョン領域を有するコンバージョンダイノードと、前記電子が入射する第１段ダイノードを有する電子増倍部と、前記コンバージョンダイノードを収容しており、前記コンバージョン領域に進行する前記イオンを通過させる第１開口、及び前記コンバージョン領域から前記第１段ダイノードに進行する前記電子を通過させる第２開口を有するボックス電極と、前記第１開口に配置されており、前記コンバージョン領域に進行する前記イオンを通過させる隙間を有する導電性の遮蔽部と、前記コンバージョンダイノードに第１電位を付与し、前記第１段ダイノードに第２電位を付与し、前記ボックス電極に第３電位を付与し、前記遮蔽部に第４電位を付与する電位付与部と、を備え、前記第１電位及び前記第３電位は、前記イオンの極性とは逆極性であり、前記第２電位は、前記第１電位よりも高く、前記第３電位と前記第４電位とは、実質的に同電位である、イオン検出器」である。
【０００７】
上記［１］に記載のイオン検出器では、正イオンを検出する場合に、コンバージョンダイノードに、負の電位である第１電位が付与され、電子増倍部の第１段ダイノードに、第１電位よりも高い第２電位が付与される。このとき、コンバージョンダイノードを収容しているボックス電極に、負の電位である第３電位が付与され、ボックス電極の第１開口に配置された遮蔽部に、第３電位と実質的に同電位である第４電位が付与される。これにより、正イオンを、ボックス電極の第１開口に配置された遮蔽部の隙間を介してコンバージョンダイノードのコンバージョン領域に入射させることができる。また、コンバージョン領域から放出された電子を、ボックス電極の第２開口を介して第１段ダイノードに入射させることができる。このとき、正イオンをコンバージョン領域に入射させる電界と電子を第１段ダイノードに入射させる電界とが互いに干渉することがボックス電極によって抑制されるため、正イオンをコンバージョン領域に確実に入射させることができると共に、電子を第１段ダイノードに確実に入射させることができる。更に、電子を引き寄せる電界が第１開口を介してボックス電極内に形成されることが遮蔽部によって抑制されるため、電子を第１段ダイノードに確実に入射させることができる。よって、上記［１］に記載のイオン検出器によれば、正イオンの検出効率の向上を図ることができる。
【０００８】
上記［１］に記載のイオン検出器では、負イオンを検出する場合に、コンバージョンダイノードに、正の電位である第１電位が付与され、電子増倍部の第１段ダイノードに、第１電位よりも高い第２電位が付与される。このとき、コンバージョンダイノードを収容しているボックス電極に、正の電位である第３電位が付与され、ボックス電極の第１開口に配置された遮蔽部に、第３電位と実質的に同電位である第４電位が付与される。これにより、負イオンを、ボックス電極の第１開口に配置された遮蔽部の隙間を介してコンバージョンダイノードのコンバージョン領域に入射させることができる。また、コンバージョン領域から放出された電子を、ボックス電極の第２開口を介して第１段ダイノードに入射させることができる。このとき、負イオンをコンバージョン領域に入射させる電界と電子を第１段ダイノードに入射させる電界とが互いに干渉することがボックス電極によって抑制されるため、負イオンをコンバージョン領域に確実に入射させることができると共に、電子を第１段ダイノードに確実に入射させることができる。更に、電子を押し戻す電界が第１開口を介してボックス電極内に形成されることが遮蔽部によって抑制されるため、電子を第１段ダイノードに確実に入射させることができる。よって、上記［１］に記載のイオン検出器によれば、負イオンの検出効率の向上を図ることができる。
以上により、上記［１］に記載のイオン検出器によれば、正イオン及び負イオンのそれぞれについてイオンの検出効率の向上を図ることができる。
【０００９】
本発明のイオン検出器は、［２］「前記遮蔽部は、前記隙間として、前記第１開口に沿って二次元に配置された複数の隙間を有する、上記［１］に記載のイオン検出器」であってもよい。当該［２］に記載のイオン検出器によれば、正イオンを検出する場合には、コンバージョン領域から放出された電子を引き寄せる電界が第１開口を介してボックス電極内に形成されるのを確実に抑制しつつ、正イオンに第１開口を確実に通過させることがきる。負イオンを検出する場合には、コンバージョン領域から放出された電子を押し戻す電界が第１開口を介してボックス電極内に形成されるのを確実に抑制しつつ、負イオンに第１開口を確実に通過させることがきる。したがって、正イオン及び負イオンのそれぞれについてイオンの検出効率の更なる向上を図ることができる。
【００１０】
本発明のイオン検出器は、［３］「前記第１開口は、前記コンバージョン領域の中心を通る第１中心線に垂直な方向から見た場合に、前記第１中心線に対して一方側に配置されており、前記第２開口は、前記第１中心線に垂直な前記方向から見た場合に、前記第１中心線に対して他方側に配置されており、前記第１段ダイノードは、前記第２開口と向かい合っている、上記［１］又は［２］に記載のイオン検出器」であってもよい。当該［３］に記載のイオン検出器によれば、第１段ダイノードがボックス電極の第２開口と向かい合っているため、電子を第１段ダイノードに入射させる電界を容易に且つ確実に形成することができ、電子を第１段ダイノードにより確実に入射させることができる。また、ボックス電極の第１開口がコンバージョン領域の第１中心線に対して一方側に配置されており、ボックス電極の第２開口がコンバージョン領域の第１中心線に対して他方側に配置されているため、電子を第１段ダイノードに入射させる電界が、コンバージョン領域に進行する検出対象のイオンに影響するのを抑制することができ、検出対象のイオンをコンバージョン領域により確実に入射させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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