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    关 键 词:
    离子 检测 装置
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    摘要
    申请专利号:

    CN201110220208.0

    申请日:

    2011.07.29

    公开号:

    CN102385064A

    公开日:

    2012.03.21

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01T 1/28申请日:20110729|||公开
    IPC分类号: G01T1/28 主分类号: G01T1/28
    申请人: 浜松光子学株式会社
    发明人: 小谷政弘; 大村孝幸; 须山本比吕; 小林浩之
    地址: 日本静冈县
    优先权: 2010.07.29 JP 2010-170608; 2011.07.05 JP 2011-148871
    专利代理机构: 北京尚诚知识产权代理有限公司 11322 代理人: 龙淳
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201110220208.0

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2016.04.06|||2013.07.17|||2012.03.21

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明的离子检测装置(1),具备设置有使正离子以及负离子进入的离子进入口(3)的腔室(2)、配置于腔室(2)内并被施加负电位的转换倍增极(8)、配置于腔室(2)内并具有与转换倍增极(8)相对并且入射从转换倍增极(8)释放的二次电子的电子入射面(11a)的闪烁器(11)、形成于电子入射面(11a)并被施加正电位的导电层(13)、以及检测对应于二次电子的入射而由闪烁器(11)发出的光的光电倍增管(15)。

    权利要求书

    1.一种离子检测装置,其特征在于:
    是检测正离子以及负离子的离子检测装置,
    具备:
    框体,设置有使所述正离子以及所述负离子进入的离子进入口;
    转换倍增极,配置于所述框体内,并被施加负电位;
    闪烁器,配置于所述框体内,并具有与所述转换倍增极相对并且
    入射从所述转换倍增极释放的二次电子的电子入射面;
    导电层,形成于所述电子入射面,并被施加正电位;以及
    光检测器,检测对应于所述二次电子的入射而由所述闪烁器发出
    的光。
    2.如权利要求1所述的离子检测装置,其特征在于:
    以大致垂直于连结所述转换倍增极和所述导电层的基准线的规定
    的面包含所述离子进入口的中心线的方式,所述转换倍增极以及所述
    导电层相对于所述离子进入口进行定位,
    以由所述转换倍增极形成的负的等电位面和由所述导电层形成的
    正的等电位面关于所述规定的面大致对称的方式,将负电位施加于所
    述转换倍增极并且将正电位施加于所述导电层。
    3.如权利要求1所述的离子检测装置,其特征在于:
    在所述离子进入口覆盖有第1网状物,所述第1网状物被选择性
    地施加正电位以及负电位。
    4.如权利要求3所述的离子检测装置,其特征在于:
    在所述离子进入口,以相对于所述第1网状物而位于外侧的方式
    覆盖有第2网状物,
    以绝对值比施加于所述第1网状物的电位小的方式,并且,以极
    性与施加于所述第1网状物的电位相反的方式,选择性地将正电位以
    及负电位施加于所述第2网状物。
    5.如权利要求1所述的离子检测装置,其特征在于:
    在所述闪烁器上,以包围所述导电层的方式形成有施加了正电位
    的电极层。
    6.如权利要求1所述的离子检测装置,其特征在于:
    在所述框体内,配置有与所述框体同电位的一对电极构件,并使
    该一对电极构件相对于所述转换倍增极以及所述导电层而位于所述离
    子进入口侧,并且,使该一对电极构件在从所述离子进入口侧进行观
    察的情况下、在大致垂直于所述转换倍增极与所述导电层相对的方向
    的方向上夹持所述离子进入口。
    7.如权利要求1所述的离子检测装置,其特征在于:
    具有连接有所述闪烁器的一端以及连接有所述光检测器的另一端
    的光导贯通于所述框体,
    所述光导上的所述一端侧的第1部分被第1导电膜覆盖,
    所述光导上的所述另一端侧的第2部分被第2导电膜覆盖,
    所述光导上的所述第1部分与所述第2部分之间的第3部分被绝
    缘膜所覆盖。
    8.如权利要求7所述的离子检测装置,其特征在于:
    所述第3部分经由所述绝缘膜而被第3导电膜所覆盖。

    说明书

    离子检测装置

    技术领域

    本发明涉及检测正离子以及负离子的离子检测装置。

    背景技术

    作为现有的离子检测装置,众所周知具备由离子的碰撞而释放二
    次电子的转换倍增极(conversion?dynode)、由从转换倍增极释放的二
    次电子的入射而发光的闪烁器、以及检测由闪烁器所发出的光的光检
    测器的离子检测装置(例如参照日本专利申请公开平7-326315号公报、
    法国专利申请公开第2658361号说明书(FR2658361A1))。在此,为
    了检测正离子以及负离子,会有分别设置施加了负电位的正离子用的
    转换倍增极和施加了正电位的负离子用的转换倍增极的情况(例如参
    照日本专利申请公开平7-326315号公报)。

    发明内容

    然而,对于分别设置了正离子用的转换倍增极和负离子用的转换
    倍增极的离子检测装置来说,在负离子用的转换倍增极实现负离子的
    吸引以及二次电子的释放的两立,在技术上是困难的,因为从负离子
    到二次电子的变换效率也会降低,所以负离子的检测效率可能会降低。

    因此,本发明以提供一种能够提高正离子以及负离子的检测效率
    的离子检测装置为目的。

    本发明的一个方式的离子检测装置是一种检测正离子以及负离子
    的离子检测装置,具备设置有使正离子以及负离子进入的离子进入口
    的框体、配置于框体内并施加了负电位的转换倍增极、配置于框体内
    并具有与转换倍增极相对并且入射从转换倍增极释放的二次电子的电
    子入射面的闪烁器、形成于电子入射面并施加了正电位的导电层、以
    及检测对应于二次电子的入射而由闪烁器发出的光的光检测器。

    在该离子检测装置中,如果正离子通过离子进入口而进入到框体
    内,那么该正离子朝着施加了负电位的转换倍增极行进,并与转换倍
    增极碰撞。如果由该正离子的碰撞而从转换倍增极释放二次电子,那
    么该二次电子朝着施加了正电位的导电层行进,并在透过导电层之后,
    通过电子入射面而入射到闪烁器上。如果由该二次电子的入射而在闪
    烁器上发出光,那么该光被光检测器检测出。另一方面,如果负离子
    通过离子进入口而进入到框体内,那么该负离子朝着施加了正电位的
    导电层行进,并与导电层碰撞。由该负离子的碰撞而从导电层释放出
    正离子,该正离子朝着施加了负电位的转换倍增极行进,并与转换倍
    增极碰撞。如果由该正离子的碰撞而从转换倍增极释放出二次电子,
    那么该二次电子朝着施加了正电位的导电层行进,并在透过导电层之
    后,通过电子入射面而入射到闪烁器上。如果由该二次电子的入射而
    在闪烁器上发出光,那么该光被光检测器检测出。如以上所述,不用
    说在正离子进入到框体内的情况下,在负离子进入到框体内的情况下,
    因为该负离子在导电层被变换成正离子,所以在施加了负电位的转换
    倍增极也实现了从正离子向二次电子的变换,其结果,抑制了从正离
    子以及负离子向二次电子的变换效率的降低。因此,根据该离子检测
    装置,能够提高正离子以及负离子的检测效率。

    在此,以大致垂直于连结转换倍增极和导电层的基准线的规定的
    面包含离子进入口的中心线的方式,转换倍增极以及导电层相对于离
    子进入口进行定位,以由转换倍增极形成的负的等电位面和由导电层
    形成的正的等电位面关于规定的面大致对称的方式,也可以将负电位
    施加于转换倍增极并且将正电位施加于导电层。据此,能够将向转换
    倍增极的正离子的轨道、向导电层的负离子的轨道以及向闪烁器的二
    次电子的轨道收集成束,并能够提高转换倍增极中的正离子的入射效
    率、导电层中的负离子的入射效率以及闪烁器中的二次电子的入射效
    率。

    另外,在离子进入口,也可以覆盖有选择性地施加了正电位以及
    负电位的第1网状物。据此,在使正离子进入到框体内并检测该正离
    子的情况下,通过将负电位施加于第1网状物,从而能够抑制向离子
    进入口内的正的电场的形成,并能够进一步提高转换倍增极中的正离
    子的入射效率。另一方面,在使负离子进入到框体内并检测该负离子
    的情况下,通过将正电位施加于第1网状物,从而能够抑制向离子进
    入口内的负的电场的形成,并能够进一步提高导电层中的负离子的入
    射效率。

    再有,在离子进入口,也可以以相对于第1网状物而位于外侧的
    方式覆盖有第2网状物,在第2网状物上,以绝对值小于施加于第1
    网状物的电位的方式,并且,以极性与施加于第1网状物的电位相反
    的方式,选择性地施加正电位以及负电位。据此,在使正离子进入到
    框体内并检测该正离子的情况下,通过将正电位施加于第2网状物,
    从而能够将能量比较低的正离子挡回去,仅使能量比较高的正离子通
    过。此时,负离子由施加了负电位的第1网状物而被挡回去。另一方
    面,在使负离子进入到框体内并检测该负离子的情况下,通过将负电
    位施加于第2网状物,从而能够将能量比较低的负离子挡回去,仅使
    能量比较高的负离子通过。此时,正离子由施加了正电位的第1网状
    物而被挡回去。成为噪声的离子的能量多数比应该检测的离子的能量
    低。因此,通过防止能量比较低的离子进入到框体内,从而可以提高
    离子检测装置的S/N比。

    另外,在闪烁器上,也可以以包围导电层的方式形成施加了正电
    位的电极层。据此,在负离子进入到框体内的情况下,能够抑制由负
    离子的碰撞而从导电层释放的正离子的发散,并能够更进一步提高转
    换倍增极中的正离子的入射效率。

    另外,在框体内,也可以以相对于转换倍增极以及导电层而位于
    离子进入口侧的方式,并且,以在从离子进入口侧进行观察的情况下
    在大致垂直于转换倍增极与导电层相对的方向的方向上夹持离子进入
    口的方式,配置与框体同电位的一对电极构件。据此,即使以例如具
    有将一对电极构件相对的方向作为长边方向的截面形状的方式形成离
    子进入口,也能够将向转换倍增极的正离子的轨道以及向导电层的负
    离子的轨道收集成束,并能够进一步提高转换倍增极中的正离子的入
    射效率以及导电层中的负离子的入射效率。

    另外,具有连接有闪烁器的一端以及连接有光检测器的另一端的
    光导贯通于框体,光导上的一端侧的第1部分被第1导电膜覆盖,光
    导上的另一端侧的第2部分被第2导电膜覆盖,光导上的第1部分与
    第2部分之间的第3部分可以被绝缘膜所覆盖。据此,由第1以及第2
    导电膜,能够防止光从外部入射到光导上。再有,由绝缘膜,能够使
    第1导电膜与第2导电膜绝缘。

    再有,第3部分也可以经由绝缘膜而被第3导电膜所覆盖。据此,
    即使在绝缘膜的遮光性低的情况下,也能够由第3导电膜而防止光从
    外部入射到光导上。

    附图说明

    图1是本发明的第1实施方式的离子检测装置的纵截面图。

    图2是表示了等电位面和离子以及二次电子的轨道的图1的离子
    检测装置的纵截面图。

    图3是表示了等电位面和离子以及二次电子的轨道的另外的离子
    检测装置的纵截面图。

    图4是表示了等电位面和离子以及二次电子的轨道的另外的离子
    检测装置的纵截面图。

    图5是表示了等电位面和离子以及二次电子的轨道的另外的离子
    检测装置的纵截面图。

    图6是表示了等电位面和离子以及二次电子的轨道的另外的离子
    检测装置的纵截面图。

    图7是表示了等电位面和离子以及二次电子的轨道的另外的离子
    检测装置的纵截面图。

    图8是本发明的第2实施方式的离子检测装置的纵截面图。

    图9是沿着图8的离子检测装置的IX-IX线的截面图。

    图10是表示了离子以及二次电子的轨道的图8的离子检测装置的
    纵截面图。

    图11是表示了离子以及二次电子的轨道的其它的离子检测装置的
    纵截面图。

    图12是本发明的第3实施方式的离子检测装置的纵截面图。

    图13是表示了离子的轨道的图12的离子检测装置的纵截面图。

    图14是各个实施方式的离子检测装置的光导的纵截面图。

    图15是各个实施方式的离子检测装置的其它的光导的纵截面图。

    具体实施方式

    以下,参照附图,对本发明的优选的实施方式进行详细的说明。
    还有,在各个附图中,将相同的符号标注于相同或者相当的部分,从
    而省略重复的说明。

    (第1实施方式)

    如图1所示,离子检测装置1具备由SUS(不锈钢)构成的长方
    体箱状的腔室(框体)2。在腔室2的侧壁2a上设置有使正离子以及
    负离子进入的截面圆形状的离子进入口3。在与侧壁2a相对的腔室2
    的侧壁2b上设置有与离子进入口3相对的开口4。腔室2的外表面除
    了侧壁2a之外,被由PEEK(聚醚醚酮)树脂构成的绝缘构件5所覆
    盖。在绝缘构件5上,以与腔室2的开口4相重叠的方式设置有开口6。
    绝缘构件5的底壁5b被形成为朝外凸缘状。在底壁5b上例如由螺钉
    等而固定有用于将离子检测装置1安装于被抽真空的装置内(质量分
    析装置内等)的规定的位置的安装板7。

    在腔室2内配置有由SUS构成的圆柱状的转换倍增极8(以下,
    在本实施方式中,单单称为“倍增极(dynode)8))。倍增极8经由设
    置于腔室2的顶壁2c的开口,由螺钉等而被固定于绝缘构件5的顶壁
    5a上。再有,在腔室2内,配置有由塑料闪烁器构成的圆柱状的闪烁
    器11。闪烁器11被连接于贯通腔室2的底壁2d的光导12的一端12a。
    光导12在贯通腔室2的底壁2d、绝缘构件5的底壁5b以及安装板7
    的状态下,由螺钉等而被固定于安装板7上。

    闪烁器11具有与倍增极8相对并且入射从倍增极8释放的二次电
    子的电子入射面11a。在电子入射面11a上形成有作为所谓金属背面的
    由铝构成的膜状(例如厚度为50nm~60nm)的导电层13。在此,连接
    倍增极8的中心点和导电层13的中心点的基准线RL与离子进入口3
    的中心线CL大致垂直?;谎灾?,如果将大致垂直于基准线RL并且包
    含中心线CL的规定的面作为基准面RP,那么以大致垂直于基准线RL
    的基准面RP包含中心线CL的方式,倍增极8以及导电层13相对于
    离子进入口3定位。

    在闪烁器11的侧面11b上以包围导电层13的方式形成有由SUS
    构成的电极层14。电极层14被电连接于导电层13。在光导12的另一
    端12b上连接有将由闪烁器11发出的光变换成电信号并检测的光电倍
    增管(光检测器)15。另外,在腔室2内,以沿着侧壁2a的内表面的
    方式,配置有由SUS构成的网状物(第1网状物)16。网状物16被覆
    盖于离子进入口3的内侧。再有,在腔室2内,以沿着侧壁2b的内表
    面的方式,配置有由SUS构成的网状物17。网状物17被覆盖于开口4
    的内侧。

    在如以上所述构成的离子检测装置1中,腔室2以及网状物17被
    接地而被维持为0V。相对于腔室2以及网状物17将负电位(例如-5kV)
    施加于倍增极8。另一方面,相对于腔室2以及网状物17将正电位(例
    如+5kV)施加于导电层13以及电极层14。相对于腔室2以及网状物
    17选择性地将正电位(例如+0.3kV)以及负电位(例如-0.3kV)施加
    于网状物16。

    由此,由倍增极8形成的负的等电位面和由导电层13形成的正的
    等电位面关于基准面RP的面大致对称。总之,至少基准面RP与基准
    面RL的交点附近(即离子进入口3的中心线CL与基准线RL的交点
    附近)成为大致0V。

    在离子检测装置1中检测正离子的情况下,负电位(例如-0.3kV)
    被施加于网状物16。然后,如果正离子通过离子进入口3而进入到腔
    室2内,那么该正离子朝着施加了负电位(例如-5kV)的倍增极8行
    进,并与倍增极8碰撞。如果由该正离子的碰撞而从倍增极8释放二
    次电子,那么该二次电子朝着施加了正电位(例如+5kV)的导电层13
    行进,并在透过导电层13之后,通过电子入射面11a而入射到闪烁器
    11。如果对应于该二次电子的入射而在闪烁器11上发出光,那么该光
    通过光导12而在光电倍增管15上被检测出。

    另一方面,在离子检测装置1中检测负离子的情况下,将正电位
    (例如+0.3kV)施加于网状物16。然后,如果负离子通过离子进入口
    3而进入到腔室2内,那么该负离子朝着施加了正电位(例如+5kV)
    的导电层13行进,并与导电层13碰撞(因为负离子比二次电子大,
    所以不透过导电层13)。由该负离子的碰撞而从导电层13释放正离子,
    该正离子朝着施加了负电位(例如-5kV)的倍增极8行进,并与倍增
    极8碰撞。如果由该正离子的碰撞而从倍增极8释放二次电子,那么
    该二次电子朝着施加了正电位(例如+5kV)的导电层13行进,并在透
    过导电层13之后,通过电子入射面11a而入射到闪烁器11。如果对应
    于该二次电子的入射而在闪烁器11上发出光,那么该光通过光导12
    并在光电倍增管15上被检测出。

    如以上所述,在离子检测装置1中,在负离子进入到腔室2内的
    情况下,该负离子在导电层13被变换成正离子。因此,不用说在正离
    子进入到腔室2内的情况下,在负离子进入到腔室2内的情况下,在
    倍增极8也实现了从正离子向二次电子的变换,其结果,抑制了从正
    离子以及负离子向二次电子的变换效率的降低。因此,根据离子检测
    装置1,可以提高正离子以及负离子的检测效率。

    总之,在离子检测装置1中,通过如负离子用的转换倍增极
    (conversion?dynode)那样使被导电层13覆盖的闪烁器11发挥功能,
    从而倍增极8为1个即可,并且不需要使施加于倍增极8的电位的极
    性发生变化。而且,因为将负电位施加于倍增极8并且将正电位施加
    于导电层13,所以能够获得该差分的大的加速电压(在±5kV的情况
    下为10kV的加速电压)。

    另外,在离子检测装置1中,由倍增极8形成的负的等电位面和
    由导电层13形成的正的等电位面关于基准面RP的面大致对称。由此,
    向倍增极8的正离子的轨道、向导电层13的负离子的轨道以及向闪烁
    器11的二次电子的轨道被收集成束,并能够提高倍增极8中的正离子
    的入射效率、导电层13中的负离子的入射效率以及闪烁器11中的二
    次电子的入射效率。

    另外,在离子检测装置1中,在使正离子进入到腔室2内并检测
    该正离子的情况下,将负电位施加于网状物16上。由此,能够抑制向
    离子进入口3内的正的等电位面(正的电场)的形成。因此,在正离
    子进入到腔室2的情况下的向网状物16的负电位的施加有助于倍增极
    8中的正离子的入射效率的提高。另一方面,在离子检测装置1中,在
    使负离子进入到腔室2内并检测该负离子的情况下,将正电位施加于
    网状物16上。由此,能够抑制向离子进入口3内的负的等电位面(负
    的电场)的形成。因此,在负离子进入到腔室2的情况下的向网状物
    16的正电位的施加有助于导电层13中的负离子的入射效率的提高。

    再有,在离子检测装置1中,施加了正电位的电极层14以包围导
    电层13的方式被形成于闪烁器11上。由此,在负离子进入到腔室2
    内的情况下,能够抑制由负离子的碰撞而从导电层13释放的正离子的
    发散。因此,电极层14在负离子进入到腔室2内的情况下,有助于倍
    增极8中的正离子的入射效率的提高。

    还有,在离子检测装置1中,在与离子进入口3相对的位置上设
    置有开口4以及开口6,覆盖于开口4的内侧的网状物17被维持为0V。
    由此,因为将进行收集成束的静电透镜形成于倍增极8以及导电层13,
    所以能够防止起因于中性(neutral)等的噪声的发生。

    接着,对倍增极8中的正离子的入射效率(以下称为“倍增极8
    中的入射效率”)、导电层13中的负离子的入射效率(以下称为“导电
    层13中的入射效率”)和闪烁器11中的二次电子的入射效率(以下称
    为“闪烁器11中的入射效率”)、以及正离子和负离子的检测效率(以
    下称为“离子的检测效率”)的解析结果进行说明。

    关于以上所述的离子检测装置1,可以获得表1的解析结果。在该
    离子检测装置1中,如图2所示,使从基准面RP到倍增极8的离子碰
    撞面8a为止的距离与从基准面RP到导电层13的离子碰撞面13a为止
    的距离大致相等。在此,距离L为14mm。另外,使腔室2以及网状
    物17接地而维持为0V。将-5kV的负电位施加于倍增极8上。另一方
    面,将+5kV的正电位施加于导电层13以及电极层14上。在如图2(a)
    所示检测正离子的情况下,将-0.3kV的负电位施加于网状物16上,在
    如图2(b)所示检测负离子的情况下,将+0.3kV的负电位施加于网状
    物16上。

    [表1]


    如表1所示,在离子检测装置1中,能够获得入射效率以及检测
    效率均超过99%的极其良好的解析结果。在此,所谓导电层13中的入
    射效率,是相对于“通过离子进入口3进入到腔室2内的负离子”的
    “到达导电层13的负离子”的比例。所谓倍增极8中的入射效率,是
    相对于“通过离子进入口3进入到腔室2内的正离子”的“到达倍增
    极8的正离子”的比例(图2(a)的情况)、或者、是相对于“从导电
    层13释放的正离子”的“到达倍增极8的正离子”的比例(图2(b)
    的情况)。所谓闪烁器11中的入射效率,是相对于“从倍增极8释放
    的二次电子”的“到达闪烁器11的二次电子”的比例。所谓离子的检
    测效率,是相对于“通过离子进入口3进入到腔室2内的正离子”的
    “到达闪烁器11的二次电子”的比例(图2(a)的情况)、或者、是
    相对于“通过离子进入口3进入到腔室2内的负离子”的“到达闪烁
    器11的二次电子”的比例(图2(b)的情况)。

    对于图3的离子检测装置1A,能够获得表2的解析结果。该离子
    检测装置1A,如图3所示,在不设置网状物16的方面与以上所述的
    离子检测装置1不同。如表2所示,在离子检测装置1A中,即使不设
    置网状物16,也能够获得在检测正离子的情况下离子的检测效率超过
    60%、在检测负离子的情况下离子的检测效率超过50%的良好的解析
    效果。如果对表1的解析结果和表2的解析结果进行比较,那么可知
    在检测正离子的情况下的向网状物16的负电位的施加有助于倍增极8
    中的入射效率的提高,另一方面,在检测负离子的情况下的向网状物
    16的正电位的施加有助于导电层13中的入射效率的提高。

    [表2]


    对于图4的离子检测装置1B,可以获得表3的解析结果。该离子
    检测装置1B,如图4所示,在不设置电极层14的方面与以上所述的
    离子检测装置1不同。如图3所示,在离子检测装置1B中,即使不设
    置电极层14,也能够获得在检测正离子的情况下离子的检测效率超过
    99%、在检测负离子的情况下离子的检测效率超过60%的良好的解析
    效果。如果对表1的解析结果和表3的解析结果进行比较,那么可知
    在检测负离子的情况下电极层14有助于倍增极8中的入射效率的提
    高?;褂?,如果以包围导电层13的方式配置电极层14,那么电极层
    14也可以分割成多个。

    [表3]


    对于图5的离子检测装置1C,能够获得表4的解析结果。该离子
    检测装置1C,如图5所示,在从基准面RP到倍增极8的离子碰撞面
    8a为止的距离比从基准面RP到导电层13的离子碰撞面13a为止的距
    离仅长1mm的方面、以及将-6kV的负电位施加于倍增极8的方面与以
    上所述的离子检测装置1不同。如表4所示,在离子检测装置1C中,
    能够获得入射效率以及检测效率均超过99%的极其良好的解析结果。

    [表4]


    对于图6的离子检测装置1D,能够获得表5的解析结果。该离子
    检测装置1D,如图6所示,在从基准面RP到倍增极8的离子碰撞面
    8a为止的距离比从基准面RP到导电层13的离子碰撞面13a为止的距
    离仅长2mm的方面、以及将-6kV的负电位施加于倍增极8的方面与以
    上所述的离子检测装置1不同。如表5所示,在离子检测装置1D中,
    能够获得在检测正离子的情况下离子的检测效率超过99%、在检测负
    离子的情况下离子的检测效率超过90%的极其良好的解析结果。

    [表5]


    对于图7的离子检测装置1E,能够获得表6的解析结果。该离子
    检测装置1E,如图7所示,在从基准面RP到倍增极8的离子碰撞面
    8a为止的距离比从基准面RP到导电层13的离子碰撞面13a为止的距
    离仅长3mm的方面、以及将-6kV的负电位施加于倍增极8的方面与以
    上所述的离子检测装置1不同。如表6所示,在离子检测装置1E中,
    能够获得在检测正离子的情况下离子的检测效率超过99%、在检测负
    离子的情况下离子的检测效率超过80%的极其良好的解析结果。

    [表6]


    在此,由关于图5~图7的离子检测装置1C~1E的表4~表6的解
    析结果可以得出以下结论。即,可以以大致垂直于基准线RL的基准面
    RP包含离子进入口3的中心线CL的方式,使倍增极8以及导电层13
    相对于离子进入口3定位,并且,以由倍增极8形成的负的等电位面
    和由导电层13形成的正的等电位面关于基准面RP大致对称的方式,
    将负电位施加于倍增极8并且将正电位施加于导电层13。具体而言,
    从基准面RP到倍增极8的离子碰撞面8a为止的距离越是变大,可以
    越是增大施加于倍增极8的负电位的绝对值,从基准面RP到导电层
    13的离子碰撞面13a为止的距离越是变大,可以越是增大施加于导电
    层13的正电位的绝对值。

    (第2实施方式)

    如图8以及图9所示,离子检测装置10主要在用于使通过离子进
    入口3而进入到腔室2内的正离子以及负离子的轨道收集成束的一对
    电极构件18被配置于腔室2内的方面,与以上所述的离子检测装置1
    不同。

    一对电极构件18在通过离子进入口3而进入到腔室2内的正离子
    以及负离子的行进方向上,位于网状物16的下游侧并且位于倍增极8
    以及导电层13的上游侧(在此为网状物16的正后面)。总之,一对电
    极构件18相对于倍增极8以及导电层13而位于离子进入口3侧。再
    有,一对电极构件18在从离子进入口3侧进行观察的情况下,在大致
    垂直于倍增极8与导电层13相对的方向的方向上夹持离子进入口3。

    各个电极构件18是具有矩形的截面形状的柱状的构件,例如由
    SUS等的金属所构成。各个电极构件18在接触于腔室2的侧壁2e的
    内表面的状态下,架设于腔室2的顶壁2c与底壁2d之间,与腔室2
    物理连接并且电连接。由此,各个电极构件18与腔室2同电位(即0V)。
    还有,电极构件18的截面形状并不限定于矩形,也可以是圆形等。另
    外,倍增极8与导电层13相对的方向上的电极构件18的长度可以是
    该方向上的离子进入口3的宽度以上。

    在此,离子进入口3以具有将一对电极构件18相对的方向(即大
    致垂直于基准线RL以及中心线CL的方向)作为长边方向的矩形形状
    的截面形状的方式形成?;褂?,离子进入口3的截面形状只要是将一
    对电极构件18相对的方向作为长边方向的截面形状,也可以是椭圆形
    状或者长圆形状等。

    根据如以上所述构成的离子检测装置10,除了与以上所述的离子
    检测装置1相同的效果之外,还实现了以下所述那样的效果。即,根
    据离子检测装置10,即使以具有将一对电极构件18相对的方向作为长
    边方向的截面形状的方式形成离子进入口3,也能够将向倍增极8的正
    离子的轨道以及向导电层13的负离子的轨道收集成束,并能够进一步
    提高倍增极8中的正离子的入射效率以及导电层13中的负离子的入射
    效率。

    接着,对倍增极8中的正离子的入射效率(以下称为“倍增极8
    中的入射效率”)、闪烁器11中的二次电子的入射效率(以下称为“闪
    烁器11中的入射效率”)、以及正离子的检测效率的解析结果进行说明。
    还有,关于导电层13中的负离子的入射效率以及负离子的检测效率的
    解析结果,因为与正离子的情况相同等,所以进行省略。

    在此,如图10所示,准备以上所述的离子检测装置10。在该离子
    检测装置10中,以具有将一对电极构件相对的方向作为长边方向的矩
    形的截面形状的方式形成离子进入口3,使该长边方向上的离子进入口
    3的宽度为倍增极8以及电极层14的外径的大约1.6倍。另外,如图
    11所示,准备仅在不设置电极构件18的方面与离子检测装置10不同
    的离子检测装置10A。然后,使腔室2以及网状物17(在离子检测装
    置10中,还有电极构件18)接地而维持为0V。将-5kV的负电位施加
    于倍增极8。另一方面,将+5kV的正电位施加于导电层13以及电极层
    14。将-0.5kV的负电位施加于网状物16上。

    其结果,对于离子检测装置10、10A的各自,获得了表7的解析
    结果。如表7所示,在离子检测装置10A中,没有设置电极构件18,
    但是仍然获得了倍增极8中的入射效率超过90%的良好的解析结果。
    相对于此,在离子检测装置10中,能够获得倍增极8中的入射效率以
    及正离子的检测效率超过99%的更加良好的解析结果。如果对这些解
    析结果进行比较,那么可知电极构件18的存在有助于倍增极8中的入
    射效率的提高,进而有助于正离子的检测效率的提高(关于导电层13
    中的负离子的入射效率以及负离子的检测效率,也是同样的)。即使对
    图10(c)与图11(c)进行比较,在由图10(c)所表示的正离子的
    轨道上,其外侧的部分也被收集成束于倍增极8,相对于此,可知在由
    图11(c)所表示的正离子的轨道上,其外侧的部分未被收集成束于倍
    增极8。

    [表7]


    (第3实施方式)

    如图12所示,离子检测装置20主要在将网状物(第2网状物)
    19覆盖于离子进入口3的方面与以上所述的离子检装置1不同。

    网状物19由SUS所构成,以沿着腔室2的侧壁2a的外表面的方
    式被覆盖于离子进入口3的外侧。总之,网状物19相对于网状物16
    而位于外侧。以绝对值比施加于网状物16的电位小的方式,并且,以
    极性与施加于网状物16的电位相反的方式,选择性地将正电位以及负
    电位施加于网状物19上。例如,在检测正离子的情况下,将-300V的
    负电位施加于内侧的网状物16上,将+20V的正电位施加于外侧的网
    状物19上。另一方面,在检测负离子的情况下,将+300V的正电位施
    加于内侧的网状物16上,将-20V的负电位施加于外侧的网状物19上。

    根据如以上所述构成的离子检测装置20,除了与以上所述的离子
    检测装置1相同的效果之外,还实现了以下所述那样的效果。即,根
    据离子检测装置20,在使正离子进入到腔室2内并检测该正离子的情
    况下,通过将正电位施加于外侧的网状物19上,从而如图13(a)所
    示,能够将能量比较低的正离子PI(l)挡回去,仅使能量比较高的正
    离子PI(h)通过。此时,负离子NI由施加了负电位的内侧的网状物
    16而被挡回。另一方面,在使负离子进入到腔室2内并检测该负离子
    的情况下,通过将负电位施加于外侧的网状物上,从而如图13(b)所
    示,能够将能量比较低的负离子NI(l)挡回去,仅使能量比较高的负
    离子NI(h)通过。此时,正离子PI由施加了正电位的内侧的网状物
    16而被挡回。如以上所述,因为能够防止应该检测的离子中能量比较
    低的离子进入到腔室2内,所以可以提高离子检测装置20的S/N比。

    还有,在检测正离子的情况下,施加于外侧的网状物19的电压的
    值对应于作为噪声而应该挡回去的负离子的能量的最大值,能够在例
    如+5V~+100V的范围内适当调整。同样,在检测负离子的情况下,施
    加于外侧的网状物19的电压的值对应于作为噪声而应该挡回去的正离
    子的能量的最大值,能够在例如-5V~-100V的范围内适当调整。

    以上,对本发明的多个实施方式进行了说明,但是,本发明并不
    限定于以上所述的各个实施方式。例如,只要是能够检测对应于二次
    电子的入射而由闪烁器11发出的光,也可以替代光电倍增管15而使
    用其它的光检测器。

    另外,如图14所示,可以用导电膜(第1导电膜)21覆盖光导
    12上的一端12a侧的部分(第1部分)121,用导电膜(第2导电膜)
    22覆盖光导12上的另一端12b侧的部分(第2部分)122,用绝缘膜
    23覆盖光导12上的部分121与部分122之间的部分(第3部分)123。
    再有,也可以经由绝缘膜23而用导电膜(第3导电膜)24覆盖部分
    123。在此,导电膜24与导电膜22一体地形成。总之,导电膜24被连
    接于导电膜22,从导电膜21分离?;褂?,导电膜21、22、24例如由
    铝等的金属所构成,绝缘膜23例如由聚酰亚胺等的树脂所构成。

    根据如以上所述构成的光导12,由导电膜21、22、24,能够防止
    光从外部入射到光导12,另外,能够防止光导12内的光泄漏到外部从
    而能够将该光传播至光电倍增管15。再有,由绝缘膜23,能够使导电
    膜21和导电膜22绝缘。如以上所述,通过使导电膜21和导电膜22
    绝缘,从而能够使光电倍增管15相对于闪烁器11(导电层13)电气
    性独立。

    还有,导电膜24也可以与导电膜21一体地形成。总之,导电膜
    24可以被连接于导电膜21,从导电膜22分离?;蛘?,如图15(a)所
    示,导电膜24也可以从导电膜21以及导电膜22的双方分离。另外,
    如图15(b)所示,在绝缘膜23具有充分的遮光性的情况下,也可以
    仅用绝缘膜23覆盖部分123。

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