专利名称：离子检测装置的制作方法
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沈58361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。


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。
具体实施例方式以下，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的侧壁加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。在与侧壁加相对的腔室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的外表面除了侧壁加之外，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的底壁恥被形成为朝外凸缘状。在底壁恥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的顶壁如上。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的底壁恥以及安装板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Ila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。换言之，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lib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，以沿着侧壁加的内表面的方式，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Ila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Ila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ο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(在士5kV的情况下为IOkV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]
权利要求
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。
全文摘要
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)。
文档编号G01T1/28GK102385064SQ201110220208
公开日2012年3月21日 申请日期2011年7月29日 优先权日2010年7月29日
发明者大村孝幸, 小林浩之, 小谷政弘, 须山本比吕 申请人:浜松光子学株式会社