荷電粒子検出器，飛行時間型質量分析装置
【課題】ＭＣＰのイオンの入射方向上流側に配置されたグリッド電極で発生する二次電子に起因する検出誤差を防止することのできる荷電粒子検出器及び飛行時間型質量分析装置を提供すること。
【解決手段】入射されるイオンをＭＣＰ１１，１２を通過させて検出する荷電粒子検出器Ｘは，ＭＣＰ１１へのイオンの入射面１１ａに対向して配置されると共に該入射面１１ａの電位Ｖｉｎより低い電位Ｖｇが与えられたグリッド電極２を備えている。そして，グリッド電極２は，該グリッド電極２にイオンが照射されたときに発生する二次電子をＭＣＰ１１の入射面１１ａに対して離間する方向に移動させる機能を有する。例えば，グリッド電極２は，イオンの入射方向の上流側から下流側のＭＣＰ１１に向けて先細となる三角形の断面形状を有する複数のグリッド線２１により形成されている。
【解決手段】入射されるイオンをＭＣＰ１１，１２を通過させて検出する荷電粒子検出器Ｘは，ＭＣＰ１１へのイオンの入射面１１ａに対向して配置されると共に該入射面１１ａの電位Ｖｉｎより低い電位Ｖｇが与えられたグリッド電極２を備えている。そして，グリッド電極２は，該グリッド電極２にイオンが照射されたときに発生する二次電子をＭＣＰ１１の入射面１１ａに対して離間する方向に移動させる機能を有する。例えば，グリッド電極２は，イオンの入射方向の上流側から下流側のＭＣＰ１１に向けて先細となる三角形の断面形状を有する複数のグリッド線２１により形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，入射されるイオンをマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）を通過させて検出する荷電粒子検出器，及びその荷電粒子検出器を用いてイオンの飛行時間を測定することにより試料の質量分析を行う飛行時間型質量分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子ビーム（イオンビーム，電子ビーム，Ｘ線など）を試料に照射すると，該試料からイオン（以下，二次イオンという）が発生する。従来から，その二次イオンが試料から所定距離だけ離れた荷電粒子検出器で検出されるまでの飛行時間を測定し，その飛行時間に基づいて試料の質量分析を行う飛行時間型（ＴＯＦ型）質量分析装置が知られている（例えば特許文献１参照）。また，前記荷電粒子検出器では，試料で発生した二次イオンを電子として増幅するマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）が用いられる。
ここに，図６は，従来の荷電粒子検出器の一例を示す模式断面図である。
図６に示す荷電粒子検出器は，二次イオンの入射方向に沿って２段に重ねられたＭＣＰ１１１，１１２と，該ＭＣＰ１１２から出射された二次電子を検出する二次検出器１１３とを有している。
前記ＭＣＰ１１１，１１２は，図７に示すようにガラス材５１で形成されており，その表裏面を貫通する多数のチャネル５２（光電子倍増管）と，該チャネル５２が形成されていない非チャネル部５３とを有している。また，ＭＣＰ１１１，１１２の表面全体は電極５４としての働きを備えている。ここで，前記ＭＣＰ１１１の二次イオンの入射面となる電極５４には，前記ＭＣＰ１１２からの二次電子の出射面の電位Ｖｏｕｔに対してマイナスとなる電位Ｖｉｎが与えられている。なお，前記二次検出器１１３には，前記ＭＣＰ１１２の出射面の電位Ｖｏｕｔより高い電位Ｖｓが与えられている。
ところで，前記ＭＣＰ１１１において，前記チャネル５２各々の間の非チャネル部５３に入射する二次イオンは二次電子の放射に寄与しない。即ち，入射された二次イオンのうち二次電子の増幅に寄与した割合を示す検出効率は，前記ＭＣＰ１１１におけるチャネル５２の開口率（例えば約５５％程度）によって制限される。
これに対し，図６に示されているように，前記ＭＣＰ１１１の入射面の電位Ｖｉｎよりも低い電位Ｖｇが与えられたグリッド電極１０２を，前記ＭＣＰ１１１に対向する位置に配置することが考えられる。これにより，前記ＭＣＰ１１１の非チャネル部５３に二次イオンが衝突して該ＭＣＰ１１１とは反対方向に出射される二次電子ｅ-は，前記グリッド電極１０２と前記ＭＣＰ１１１との間の電位差により該ＭＣＰ１１１に向けて戻され，前記チャネル５２に入力される。従って，前記ＭＣＰ１１１における検出効率を改善することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２８９６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで，図８に示すように，前記グリッド電極１０２を有する荷電粒子検出器では，二次イオンの一部が前記グリッド電極１０２を形成するグリッド線１２１に衝突する。これにより，前記グリッド電極１０２のグリッド線１２１から二次電子が発生する。
さらに，従来の前記グリッド電極１０２を形成するグリッド線１２１の断面形状は一般的に円形である。この場合，図８に示すように，前記グリッド線１２１の頂部に二次イオンが衝突して発生する二次電子ｅ-はＭＣＰ１１１に対して離間する方向に出射されるが，その他の部位に衝突して発生した二次電子ｅ-は前記ＭＣＰ１１１に向けて出射される。
しかしながら，前記グリッド線１２１で発生した二次電子ｅ-は，本来前記二次検出器１１３で検出されるべきものではない。そのため，その二次電子ｅ-に起因して，例えば飛行時間型質量分析装置における試料の質量測定結果に誤差が生じることが問題となる。
具体的に，前記グリッド電極１０２及び前記ＭＣＰ１１１の距離をｄ，二次イオンの質量をＭ，エネルギーをＥｉ，二次電子の質量をｍ，エネルギーをＥｅとすると，各々の距離ｄの飛行時間はｄ（Ｍ／Ｅｉ）1/2，ｄ（ｍ／Ｅｅ）1/2となる。但し，質量Ｍと質量ｍとが３桁以上異なり，二次電子の飛行時間は二次イオンの飛行時間に比べて無視できるほど小さい。そのため，前記グリッド線１２１から出射された二次電子ｅ-に起因して生じる質量測定結果のズレΔＭは，二次イオンの全飛行距離をσ，二次イオンの価数をｑとすると，以下の（１）式によって表すことができる。
【数１】
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，ＭＣＰへのイオンの入射方向上流側に配置されたグリッド電極で発生する二次電子に起因した検出誤差を防止することのできる荷電粒子検出器及び飛行時間型質量分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明は，入射されるイオンをマイクロチャネルプレートを通過させて検出する荷電粒子検出器であって，前記マイクロチャネルプレートへの前記イオンの入射面に対向して配置されると共に該入射面の電位より低い電位が与えられたグリッド電極を備えてなり，前記グリッド電極が，該グリッド電極に前記イオンが照射されたときに発生する二次電子を前記マイクロチャネルプレートの入射面に対して離間する方向に移動させる機能を有することを特徴とする荷電粒子検出器として構成される。
本発明によれば，前記グリッド電極で発生した二次電子の前記マイクロチャネルプレートへの入射が抑制されるため，該二次電子に起因する検出結果の誤差を抑制することができる。
【０００６】
例えば，前記グリッド電極は，前記イオンの入射方向の上流側から下流側の前記マイクロチャネルプレートに向けて先細となる断面形状を有する複数のグリッド線により形成されてなることが考えられる。具体的に，前記グリッド線各々の断面形状は，例えば正三角形や二等辺三角形などの三角形であることが考えられる。
これにより，前記イオンが入射方向上流側から前記グリッド線に衝突したときに前記マイクロチャネルプレート側に向けて出射される二次電子の発生を抑制することができる。例えば，前記グリッド線の断面形状が三角形である場合のように該グリッド線の上流側の端面が前記イオンの入射方向上に垂直な平面であれば，該イオンの衝突により発生する二次電子は前記イオンの入射方向上流側に向けて出射される。また，前記グリッド線が前記マイクロチャネルプレートに向けて先細であるため，前記グリッド電極に対して斜め方向に入射する前記イオンが前記グリッド線の側面に衝突するおそれを低減して二次電子の発生を抑制することができる。
【０００７】
また，前記グリッド電極が，前記イオンの入射方向に見て開口位置が重なるように配置された少なくとも二以上のメッシュ層を有してなり，前記メッシュ層のうち前記マイクロチャネルプレートに対向して配置された最下流メッシュ層に該マイクロチャネルプレートよりも低い電位が与えられ，他のメッシュ層に前記最下流メッシュ層から前記イオンの入射方向上流側に向けて順に高くなる電位が与えられてなることも考えられる。
これにより，上段に配置されたメッシュ層にイオンが衝突して発生した二次電子は，そのメッシュ層の下段に配置されたメッシュ層との間の電位差により，上段のメッシュ層に向けて移動することになる。即ち，前記グリッド電極で発生した二次電子は，前記マイクロチャネルプレートの入射面に対して離間する方向に移動することになり，該マイクロチャネルプレートへの入射が抑制される。
ところで，本発明は，前記荷電粒子検出器を備え，荷電粒子ビームを試料に照射することにより発生するイオンが前記荷電粒子検出器で検出されるまでの飛行時間に基づいて該試料の質量を分析する飛行時間型質量分析装置の発明としても捉えてもよい。前記飛行時間型質量分析装置では，前記グリッド電極で発生した二次電子に起因する前記試料の質量の測定誤差を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば，ＭＣＰへのイオンの入射方向上流側に配置されたグリッド電極で発生する二次電子に起因した検出誤差を防止することができる。具体的に，飛行時間型質量分析装置では，グリッド電極で発生した二次電子に起因する試料の質量の測定誤差を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る荷電粒子検出器の概略構成を示す模式断面図。
【図２】本発明の実施の形態に係る荷電粒子検出器Ｘの要部拡大図。
【図３】本発明の実施の形態に係る荷電粒子検出器Ｘが備えるグリッド電極２の生成手法の一例を示す図。
【図４】本発明の実施例に係る荷電粒子検出器Ｙの概略構成を示す模式断面図。
【図５】本発明の実施例に係る荷電粒子検出器Ｙの要部拡大図。
【図６】従来の荷電粒子検出器の概略構成を示す模式断面図。
【図７】マイクロチャネルプレートの一例を説明するための図。
【図８】従来の荷電粒子検出器の要部拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
まず，図１を用いて，本発明の実施の形態に係る荷電粒子検出器Ｘの概略構成について説明する。
図１に示すように，前記荷電粒子検出器Ｘは，イオンの入射方向に沿って２段に重ねられたＭＣＰ１１，１２と，前記ＭＣＰ１２の出射面１２ａから出射された二次電子を検出する二次検出器１３と，前記ＭＣＰ１１の入射面１１ａに対向して配置されたグリッド電極２と，前記グリッド電極２を支持するグリッド支持部３とを有している。なお，前記荷電粒子検出器Ｘは，前記ＭＣＰ１１，１２，前記二次検出器１３，前記グリッド電極２に予め設定された電圧を個別に印加する電源（不図示）なども有している。
前記グリッド支持部３は，前記ＭＣＰ１１から２ｍｍ程度のギャップを介して前記グリッド電極２を支持する。これにより，前記グリッド電極２
と前記ＭＣＰ１１とは絶縁状態となる。
前記二次検出器１３は，当該荷電粒子検出器Ｘに入射されるイオンが前記ＭＣＰ１１，１２を通過することで出力される二次電子を検出するためのアノード電極やフォスファースクリーン等である。
【００１１】
前記荷電粒子検出器Ｘは，荷電粒子ビーム（イオンビーム，電子ビーム，Ｘ線など）を試料に照射したときに該試料から発生するイオン（以下，「二次イオン」と言う）を加速させ，その二次イオンが試料から所定距離だけ離れた位置に配置された前記荷電粒子検出器Ｘで検出されるまでの飛行時間を測定し，その飛行時間に基づいて前記試料の質量を分析する飛行時間型質量分析装置に搭載される。本発明は，前記飛行時間型質量分析装置の発明として捉えることも可能である。なお，前記飛行時間型質量分析装置の基本構成については従来と同様であってよいため，ここでは説明を省略する。もちろん，前記荷電粒子検出器Ｘの用途は飛行時間型質量分析装置に限らない。
【００１２】
前記ＭＣＰ１１，１２各々は，既に図７を用いて説明したように，ガラス材５１で形成されており，その表裏面を貫通する多数のチャネル５２（光電子倍増管），該チャネル５２が形成されていない非チャネル部５３等を有している。例えば，前記ＭＣＰ１１，１２における前記チャネル５２による開口率は約５５％程度である。また，図１に示すように，前記チャネル５２各々は，前記ＭＣＰ１１，１２の表裏面に対して所定角度（例えば用途に応じて５°〜２０°程度）だけ傾斜して形成されている。
そして，前記ＭＣＰ１１，１２では，前記ＭＣＰ１１の入射面１１ａに対して略垂直な方向から前記チャネル５２内に二次イオンが入力される。これにより，前記チャネル５２内では，その入力された二次イオンが該チャネル５２の内壁に衝突して新たな二次電子が発生し，同様の衝突が繰り返し行われることにより増幅された多数の二次電子が出力される。なお，前記荷電粒子検出器Ｘでは，前記ＭＣＰ１１，１２における二次電子の増幅率を高めるべく，該ＭＣＰ１１，１２は前記チャネル５２の傾斜方向が逆となるように重ねられている。
また，前記ＭＣＰ１１の入射面１１ａや前記ＭＣＰ１２の出射面１２ａは，不図示の電源から電圧が印加される前記電極５４としての働きを備えている。そして，前記電極５４として作用する前記入射面１１ａ及び前記出射面１２ａ各々には，該出射面１２ａの電位Ｖｏｕｔが該入射面１１ａの電位Ｖｉｎよりも高くなるように予め設定された電圧が不図示の電源から印加されている。これにより，前記ＭＣＰ１１，１２内では二次電子が前記二次検出器１３の方向に向けて加速される。なお，前記二次検出器１３には，前記ＭＣＰ１２の出射面１２ａの電位Ｖｏｕｔより高い電位Ｖｓが不図示の電源から与えられている。即ち，電位Ｖｉｎ，Ｖｏｕｔ，Ｖｓは，Ｖｉｎ＜Ｖｏｕｔ＜Ｖｓの関係にある。例えば，電位Ｖｉｎが−２２００［Ｖ］，電位Ｖｏｕｔが−２００［Ｖ］，電位Ｖｓが０［Ｖ］である。
【００１３】
続いて，図２を参照しつつ，前記グリッド電極２の詳細な形状について説明する。ここに，図２は，前記荷電粒子検出器Ｘの要部拡大図である。
図２に示すように，前記グリッド電極２は，複数のグリッド線２１が縦横に交差して格子状に配置されることにより形成された電極である。例えば，前記グリッド電極２は，前記グリッド線２１の幅が２０［μｍ］，前記グリッド線２１のピッチが４００［μｍ］である開口率９０％のステンレス製メッシュである。なお，前記グリッド電極２のグリッド線２１各々には二次電子放出係数の小さいカーボン（Ｃ）や窒化チタン（ＴｉＮ）などの物質をコーティングすることが望ましい。これにより，前記グリッド線２１における二次電子の発生量を抑制することができる。
また，前記荷電粒子検出器Ｘにおいて，前記グリッド電極２には，不図示の電源から電圧が印加されることにより，前記ＭＣＰ１１の入射面１１ａの電位Ｖｉｎよりも低い電位Ｖｇが与えられている（Ｖｇ＜Ｖｉｎ）。即ち，前記グリッド電極２と前記ＭＣＰ１１の入射面１１ａとの間には該入射面１１ａ側がプラスとなる電位差が生じている。そのため，前記二次イオンが前記ＭＣＰ１１の非チャネル部５３に衝突することにより発生した二次電子ｅ-は，前記グリッド電極２と前記ＭＣＰ１１の入射面１１ａとの電位差により，該入射面１１ａに戻されて前記チャネル５２に入射されることになる。これにより，例えば前記ＭＣＰ１１の開口率約５５％によって制限される検出効率を約７０％程度まで改善することができる。
【００１４】
さらに，前記荷電粒子検出器Ｘでは，前記グリッド電極２が，該グリッド電極２に前記二次イオンが照射されたときに発生する二次電子を前記ＭＣＰ１１の入射面１１ａに対して離間する方向に移動させる機能を有している。
具体的に，前記グリッド電極２のグリッド線２１各々は，図２に示すように，前記二次イオンの入射方向の上流側から下流側の前記ＭＣＰ１１に向けて先細となる三角形の断面形状を有している。特に，前記グリッド線２１の前記二次イオンの入射方向上流側の端面２１ａは，該二次イオンの入射方向に垂直な平面である。例えば，前記グリッド線２１の断面形状は正三角形や二等辺三角形である。
なお，前記グリッド電極２のグリッド線２１各々の断面形状を三角形状とする手法は各種の従来周知の加工技術を利用すればよい。例えば，図３（ａ）〜（ｆ）に示すように，異方性フォトマスクエッチングにより断面形状が略三角形となるメッシュ状の前記グリッド電極２を形成することが可能である。
【００１５】
このように構成された前記荷電粒子検出器Ｘでは，図２に示すように前記二次イオンの大部分が，前記グリッド電極２のメッシュ開口を通過して前記ＭＣＰ１１の入射面１１ａに入射することになる。但し，前記二次イオンの一部が前記グリッド電極２のグリッド線２１に衝突するため，該グリッド線２１で二次電子ｅ-が発生する。
しかしながら，前記荷電粒子検出器Ｘにおいて，前記グリッド線２１は前記二次イオンの入射方向の上流側から下流側の前記ＭＣＰ１１に向けて先細となる凸形状を成すものである。即ち，図２に示すように，前記グリッド線２１における前記二次イオンの入射方向に垂直な方向の外径は，前記グリッド線２１の端面２１ａが最大となる。そのため，前記グリッド線２１の端面２１ａに前記二次イオンが衝突して発生する二次電子ｅ-は，該端面２１ａから前記ＭＣＰ１１に向けて出射されることなく，該ＭＣＰ１１に対して離間する方向に出射されることになる。従って，前記グリッド電極２で発生した二次電子ｅ-の前記ＭＣＰ１１への入射を従来に比べて抑制することができる。
また，前記グリッド線２１の側面には，前記二次イオンの入射方向下流側の端部に向けて先細となる傾斜が形成されている。そのため，前記グリッド電極２に対して斜め方向から入射する前記二次イオンが前記グリッド線２１の側面に接触するおそれが低減され，前記グリッド線２１における二次電子の発生量が抑制される。
【００１６】
以上説明したように，前記荷電粒子検出器Ｘでは，前記グリッド電極２で発生する二次電子の前記ＭＣＰ１１への入射が抑制されるため，該二次電子に起因する検出結果の誤差を抑制することができる。具体的に，前記荷電粒子検出器Ｘが搭載された飛行時間型質量分析装置では，前記グリッド電極２で発生した二次電子に起因する試料の質量の測定誤差を抑制することができる。
なお，前記グリッド線２１の断面形状は三角形に限らない。具体的に，前記グリッド線２１の断面形状は，前記二次イオンの入射方向の下流側から上流側に向けて拡径する形状であればよい。例えば，前記グリッド線２１の断面形状は半円状などであってもよい。また，前記グリッド線２１の端面２１ａは，例えば前記二次イオンの入射方向下流側方向の窪みを有する凹部形状であってもよい。
【実施例】
【００１７】
本実施例では，図４及び図５を参照しつつ，前記グリッド電極２で発生する二次電子の前記ＭＣＰ１１への入射を抑制するための他の手法について説明する。なお，本実施例に係る荷電粒子検出器Ｙについて，前記実施の形態で説明した荷電粒子検出器Ｘと同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
図４及び図５に示すように，本実施例に係る荷電粒子検出器Ｙは，前記グリッド電極２に代えて，前記二次イオンの入射方向に見て開口位置が重なるように配置された二つのメッシュ層４１，４２を有するグリッド電極４を備えている。前記メッシュ層４１，４２各々は，前記グリッド電極２と同様に複数のグリッド線４１ａ，４２ａが縦横に交差して配置された格子状の電極である。なお，前記グリッド線４１ａ，４２ａ各々の断面形状は円形である。そのため，前記グリッド電極４は，前記二次イオンの入射方向に見たときに一つのメッシュで形成されているように見える。
なお，前記メッシュ層４１，４２各々のメッシュ開口の位置が重なるように配置するための手法としては，例えば該メッシュ層４１，４２各々の開口に内接する位置決め部材を，該メッシュ層４１，４２に２箇所以上嵌挿させることが考えられる。また，前記メッシュ層４１，４２各々を重ねて配置した状態で，前記荷電粒子検出器Ｙに入力される二次イオンを前記二次検出器１３で検出し，その検出結果に基づいて該メッシュ層４１，４２の位置を調節して固定することも考えられる。例えば，メッシュ開口が完全に重なる位置では，前記二次検出器１３で検出される二次イオンが最大になると考えられるため，その位置を前記メッシュ層４１，４２の固定位置とすることが考えられる。
【００１８】
また，前記グリッド電極４のメッシュ層４１，４２各々は絶縁部材４３を介在することによって絶縁状態で配置されており，該メッシュ層４１，４２各々に異なる電圧を印加することが可能である。
そして，前記荷電粒子検出器Ｙでは，前記メッシュ層４１，４２のうち前記ＭＣＰ１１に対向して配置されたメッシュ層４２（最下流メッシュ層に相当）に，該ＭＣＰ１１の入射面１１ａの電位Ｖｉｎよりも低い電位Ｖｇ２が与えられている。一方，前記メッシュ層４２には，前記メッシュ層４１の電位Ｖｇ２よりも高い電位Ｖｇ１が与えられている。即ち，前記荷電粒子検出器Ｙにおいては，前記電位Ｖｇ１，Ｖｇ２，Ｖｉｎ，Ｖｏｕｔ，Ｖｓに，Ｖｇ１＞Ｖｇ２＜Ｖｉｎ＜Ｖｏｕｔ＜Ｖｓの関係が成立している。例えば，電位Ｖｇ１が−２２００［Ｖ］，前記電位Ｖｇ２が−２３００［Ｖ］，電位Ｖｉｎが−２２００［Ｖ］，電位Ｖｏｕｔが−２００［Ｖ］，電位Ｖｓが０［Ｖ］である。
【００１９】
このように構成された前記荷電粒子検出器Ｙでは，図５に示すように，前記グリッド電極４のメッシュ層４１に二次イオンが衝突したときに二次電子ｅ-が発生する。
特に，前記メッシュ層４１のグリッド線４１ａの頂部以外の箇所に二次イオンが衝突した場合には，その衝突により生じた二次電子が前記ＭＣＰ１１の方向に向けて出射されることになる。しかし，その二次電子ｅ-はエネルギー（例えば０．１［ｋｅＶ］程度）が小さい。
そのため，前記グリッド線４１ａで発生した二次電子ｅ-は，前記メッシュ層４１，４２の間の電位差（Ｖｇ１＞Ｖｇ２）により，前記メッシュ層４２から前記メッシュ層４１に近づく方向，即ち前記ＭＣＰ１１に対して離間する方向に移動することになる。なお，前記二次イオンはそのエネルギー（例えば８［ｋｅＶ］程度）が大きいため，前記メッシュ層４１，４２の電位差にかかわらず前記ＭＣＰ１１に向けて移動する。また，前記グリッド電極４に対して斜めに前記二次イオンが入射した場合には，前記グリッド線４２ａにも二次イオンが衝突することになるが，該グリッド線４２ａで発生する二次電子についても同様に前記グリッド線４１ａ側に移動することとなる。
【００２０】
以上説明したように，前記荷電粒子検出器Ｙにおいても，前記グリッド電極４に二次イオンが衝突することにより発生する二次電子の前記ＭＣＰ１１への入射を抑制することができ，該二次電子に起因する測定結果の誤差を抑制することができる。
なお，前記グリッド電極４は，前記二次イオンの入射方向に見て開口位置やグリッド線が重なるように配置された少なくとも二以上のメッシュ層を有するものであれば，該メッシュ層の数は更に多くてもよい。この場合には，そのメッシュ層のうち前記ＭＣＰ１１に対向して配置された最下流メッシュ層に該ＭＣＰ１１よりも低い電位を与え，他のメッシュ層にはその最下流メッシュ層から前記二次イオンの入射方向上流側に向けて順に高くなる電位を与えればよい。
また，前記グリッド電極４のメッシュ層を形成するグリッド線の断面形状については特に円形に限定されず，前記実施の形態で説明したような三角形などの他の形状であってもよい。
【符号の説明】
【００２１】
１１，１２：ＭＣＰ（マイクロチャネルプレート）
１１ａ：入射面
１２ａ：出射面
１３：二次検出器
２，４：グリッド電極
３：グリッド支持部
２１，４１ａ，４２ａ：グリッド線
４１，４２：メッシュ層
５１：ガラス材
５２：チャネル
５３：非チャネル部
５４：電極
Ｘ，Ｙ：荷電粒子検出器
【技術分野】
【０００１】
本発明は，入射されるイオンをマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）を通過させて検出する荷電粒子検出器，及びその荷電粒子検出器を用いてイオンの飛行時間を測定することにより試料の質量分析を行う飛行時間型質量分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子ビーム（イオンビーム，電子ビーム，Ｘ線など）を試料に照射すると，該試料からイオン（以下，二次イオンという）が発生する。従来から，その二次イオンが試料から所定距離だけ離れた荷電粒子検出器で検出されるまでの飛行時間を測定し，その飛行時間に基づいて試料の質量分析を行う飛行時間型（ＴＯＦ型）質量分析装置が知られている（例えば特許文献１参照）。また，前記荷電粒子検出器では，試料で発生した二次イオンを電子として増幅するマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）が用いられる。
ここに，図６は，従来の荷電粒子検出器の一例を示す模式断面図である。
図６に示す荷電粒子検出器は，二次イオンの入射方向に沿って２段に重ねられたＭＣＰ１１１，１１２と，該ＭＣＰ１１２から出射された二次電子を検出する二次検出器１１３とを有している。
前記ＭＣＰ１１１，１１２は，図７に示すようにガラス材５１で形成されており，その表裏面を貫通する多数のチャネル５２（光電子倍増管）と，該チャネル５２が形成されていない非チャネル部５３とを有している。また，ＭＣＰ１１１，１１２の表面全体は電極５４としての働きを備えている。ここで，前記ＭＣＰ１１１の二次イオンの入射面となる電極５４には，前記ＭＣＰ１１２からの二次電子の出射面の電位Ｖｏｕｔに対してマイナスとなる電位Ｖｉｎが与えられている。なお，前記二次検出器１１３には，前記ＭＣＰ１１２の出射面の電位Ｖｏｕｔより高い電位Ｖｓが与えられている。
ところで，前記ＭＣＰ１１１において，前記チャネル５２各々の間の非チャネル部５３に入射する二次イオンは二次電子の放射に寄与しない。即ち，入射された二次イオンのうち二次電子の増幅に寄与した割合を示す検出効率は，前記ＭＣＰ１１１におけるチャネル５２の開口率（例えば約５５％程度）によって制限される。
これに対し，図６に示されているように，前記ＭＣＰ１１１の入射面の電位Ｖｉｎよりも低い電位Ｖｇが与えられたグリッド電極１０２を，前記ＭＣＰ１１１に対向する位置に配置することが考えられる。これにより，前記ＭＣＰ１１１の非チャネル部５３に二次イオンが衝突して該ＭＣＰ１１１とは反対方向に出射される二次電子ｅ-は，前記グリッド電極１０２と前記ＭＣＰ１１１との間の電位差により該ＭＣＰ１１１に向けて戻され，前記チャネル５２に入力される。従って，前記ＭＣＰ１１１における検出効率を改善することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２８９６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで，図８に示すように，前記グリッド電極１０２を有する荷電粒子検出器では，二次イオンの一部が前記グリッド電極１０２を形成するグリッド線１２１に衝突する。これにより，前記グリッド電極１０２のグリッド線１２１から二次電子が発生する。
さらに，従来の前記グリッド電極１０２を形成するグリッド線１２１の断面形状は一般的に円形である。この場合，図８に示すように，前記グリッド線１２１の頂部に二次イオンが衝突して発生する二次電子ｅ-はＭＣＰ１１１に対して離間する方向に出射されるが，その他の部位に衝突して発生した二次電子ｅ-は前記ＭＣＰ１１１に向けて出射される。
しかしながら，前記グリッド線１２１で発生した二次電子ｅ-は，本来前記二次検出器１１３で検出されるべきものではない。そのため，その二次電子ｅ-に起因して，例えば飛行時間型質量分析装置における試料の質量測定結果に誤差が生じることが問題となる。
具体的に，前記グリッド電極１０２及び前記ＭＣＰ１１１の距離をｄ，二次イオンの質量をＭ，エネルギーをＥｉ，二次電子の質量をｍ，エネルギーをＥｅとすると，各々の距離ｄの飛行時間はｄ（Ｍ／Ｅｉ）1/2，ｄ（ｍ／Ｅｅ）1/2となる。但し，質量Ｍと質量ｍとが３桁以上異なり，二次電子の飛行時間は二次イオンの飛行時間に比べて無視できるほど小さい。そのため，前記グリッド線１２１から出射された二次電子ｅ-に起因して生じる質量測定結果のズレΔＭは，二次イオンの全飛行距離をσ，二次イオンの価数をｑとすると，以下の（１）式によって表すことができる。
【数１】
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，ＭＣＰへのイオンの入射方向上流側に配置されたグリッド電極で発生する二次電子に起因した検出誤差を防止することのできる荷電粒子検出器及び飛行時間型質量分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明は，入射されるイオンをマイクロチャネルプレートを通過させて検出する荷電粒子検出器であって，前記マイクロチャネルプレートへの前記イオンの入射面に対向して配置されると共に該入射面の電位より低い電位が与えられたグリッド電極を備えてなり，前記グリッド電極が，該グリッド電極に前記イオンが照射されたときに発生する二次電子を前記マイクロチャネルプレートの入射面に対して離間する方向に移動させる機能を有することを特徴とする荷電粒子検出器として構成される。
本発明によれば，前記グリッド電極で発生した二次電子の前記マイクロチャネルプレートへの入射が抑制されるため，該二次電子に起因する検出結果の誤差を抑制することができる。
【０００６】
例えば，前記グリッド電極は，前記イオンの入射方向の上流側から下流側の前記マイクロチャネルプレートに向けて先細となる断面形状を有する複数のグリッド線により形成されてなることが考えられる。具体的に，前記グリッド線各々の断面形状は，例えば正三角形や二等辺三角形などの三角形であることが考えられる。
これにより，前記イオンが入射方向上流側から前記グリッド線に衝突したときに前記マイクロチャネルプレート側に向けて出射される二次電子の発生を抑制することができる。例えば，前記グリッド線の断面形状が三角形である場合のように該グリッド線の上流側の端面が前記イオンの入射方向上に垂直な平面であれば，該イオンの衝突により発生する二次電子は前記イオンの入射方向上流側に向けて出射される。また，前記グリッド線が前記マイクロチャネルプレートに向けて先細であるため，前記グリッド電極に対して斜め方向に入射する前記イオンが前記グリッド線の側面に衝突するおそれを低減して二次電子の発生を抑制することができる。
【０００７】
また，前記グリッド電極が，前記イオンの入射方向に見て開口位置が重なるように配置された少なくとも二以上のメッシュ層を有してなり，前記メッシュ層のうち前記マイクロチャネルプレートに対向して配置された最下流メッシュ層に該マイクロチャネルプレートよりも低い電位が与えられ，他のメッシュ層に前記最下流メッシュ層から前記イオンの入射方向上流側に向けて順に高くなる電位が与えられてなることも考えられる。
これにより，上段に配置されたメッシュ層にイオンが衝突して発生した二次電子は，そのメッシュ層の下段に配置されたメッシュ層との間の電位差により，上段のメッシュ層に向けて移動することになる。即ち，前記グリッド電極で発生した二次電子は，前記マイクロチャネルプレートの入射面に対して離間する方向に移動することになり，該マイクロチャネルプレートへの入射が抑制される。
ところで，本発明は，前記荷電粒子検出器を備え，荷電粒子ビームを試料に照射することにより発生するイオンが前記荷電粒子検出器で検出されるまでの飛行時間に基づいて該試料の質量を分析する飛行時間型質量分析装置の発明としても捉えてもよい。前記飛行時間型質量分析装置では，前記グリッド電極で発生した二次電子に起因する前記試料の質量の測定誤差を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば，ＭＣＰへのイオンの入射方向上流側に配置されたグリッド電極で発生する二次電子に起因した検出誤差を防止することができる。具体的に，飛行時間型質量分析装置では，グリッド電極で発生した二次電子に起因する試料の質量の測定誤差を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る荷電粒子検出器の概略構成を示す模式断面図。
【図２】本発明の実施の形態に係る荷電粒子検出器Ｘの要部拡大図。
【図３】本発明の実施の形態に係る荷電粒子検出器Ｘが備えるグリッド電極２の生成手法の一例を示す図。
【図４】本発明の実施例に係る荷電粒子検出器Ｙの概略構成を示す模式断面図。
【図５】本発明の実施例に係る荷電粒子検出器Ｙの要部拡大図。
【図６】従来の荷電粒子検出器の概略構成を示す模式断面図。
【図７】マイクロチャネルプレートの一例を説明するための図。
【図８】従来の荷電粒子検出器の要部拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
まず，図１を用いて，本発明の実施の形態に係る荷電粒子検出器Ｘの概略構成について説明する。
図１に示すように，前記荷電粒子検出器Ｘは，イオンの入射方向に沿って２段に重ねられたＭＣＰ１１，１２と，前記ＭＣＰ１２の出射面１２ａから出射された二次電子を検出する二次検出器１３と，前記ＭＣＰ１１の入射面１１ａに対向して配置されたグリッド電極２と，前記グリッド電極２を支持するグリッド支持部３とを有している。なお，前記荷電粒子検出器Ｘは，前記ＭＣＰ１１，１２，前記二次検出器１３，前記グリッド電極２に予め設定された電圧を個別に印加する電源（不図示）なども有している。
前記グリッド支持部３は，前記ＭＣＰ１１から２ｍｍ程度のギャップを介して前記グリッド電極２を支持する。これにより，前記グリッド電極２
と前記ＭＣＰ１１とは絶縁状態となる。
前記二次検出器１３は，当該荷電粒子検出器Ｘに入射されるイオンが前記ＭＣＰ１１，１２を通過することで出力される二次電子を検出するためのアノード電極やフォスファースクリーン等である。
【００１１】
前記荷電粒子検出器Ｘは，荷電粒子ビーム（イオンビーム，電子ビーム，Ｘ線など）を試料に照射したときに該試料から発生するイオン（以下，「二次イオン」と言う）を加速させ，その二次イオンが試料から所定距離だけ離れた位置に配置された前記荷電粒子検出器Ｘで検出されるまでの飛行時間を測定し，その飛行時間に基づいて前記試料の質量を分析する飛行時間型質量分析装置に搭載される。本発明は，前記飛行時間型質量分析装置の発明として捉えることも可能である。なお，前記飛行時間型質量分析装置の基本構成については従来と同様であってよいため，ここでは説明を省略する。もちろん，前記荷電粒子検出器Ｘの用途は飛行時間型質量分析装置に限らない。
【００１２】
前記ＭＣＰ１１，１２各々は，既に図７を用いて説明したように，ガラス材５１で形成されており，その表裏面を貫通する多数のチャネル５２（光電子倍増管），該チャネル５２が形成されていない非チャネル部５３等を有している。例えば，前記ＭＣＰ１１，１２における前記チャネル５２による開口率は約５５％程度である。また，図１に示すように，前記チャネル５２各々は，前記ＭＣＰ１１，１２の表裏面に対して所定角度（例えば用途に応じて５°〜２０°程度）だけ傾斜して形成されている。
そして，前記ＭＣＰ１１，１２では，前記ＭＣＰ１１の入射面１１ａに対して略垂直な方向から前記チャネル５２内に二次イオンが入力される。これにより，前記チャネル５２内では，その入力された二次イオンが該チャネル５２の内壁に衝突して新たな二次電子が発生し，同様の衝突が繰り返し行われることにより増幅された多数の二次電子が出力される。なお，前記荷電粒子検出器Ｘでは，前記ＭＣＰ１１，１２における二次電子の増幅率を高めるべく，該ＭＣＰ１１，１２は前記チャネル５２の傾斜方向が逆となるように重ねられている。
また，前記ＭＣＰ１１の入射面１１ａや前記ＭＣＰ１２の出射面１２ａは，不図示の電源から電圧が印加される前記電極５４としての働きを備えている。そして，前記電極５４として作用する前記入射面１１ａ及び前記出射面１２ａ各々には，該出射面１２ａの電位Ｖｏｕｔが該入射面１１ａの電位Ｖｉｎよりも高くなるように予め設定された電圧が不図示の電源から印加されている。これにより，前記ＭＣＰ１１，１２内では二次電子が前記二次検出器１３の方向に向けて加速される。なお，前記二次検出器１３には，前記ＭＣＰ１２の出射面１２ａの電位Ｖｏｕｔより高い電位Ｖｓが不図示の電源から与えられている。即ち，電位Ｖｉｎ，Ｖｏｕｔ，Ｖｓは，Ｖｉｎ＜Ｖｏｕｔ＜Ｖｓの関係にある。例えば，電位Ｖｉｎが−２２００［Ｖ］，電位Ｖｏｕｔが−２００［Ｖ］，電位Ｖｓが０［Ｖ］である。
【００１３】
続いて，図２を参照しつつ，前記グリッド電極２の詳細な形状について説明する。ここに，図２は，前記荷電粒子検出器Ｘの要部拡大図である。
図２に示すように，前記グリッド電極２は，複数のグリッド線２１が縦横に交差して格子状に配置されることにより形成された電極である。例えば，前記グリッド電極２は，前記グリッド線２１の幅が２０［μｍ］，前記グリッド線２１のピッチが４００［μｍ］である開口率９０％のステンレス製メッシュである。なお，前記グリッド電極２のグリッド線２１各々には二次電子放出係数の小さいカーボン（Ｃ）や窒化チタン（ＴｉＮ）などの物質をコーティングすることが望ましい。これにより，前記グリッド線２１における二次電子の発生量を抑制することができる。
また，前記荷電粒子検出器Ｘにおいて，前記グリッド電極２には，不図示の電源から電圧が印加されることにより，前記ＭＣＰ１１の入射面１１ａの電位Ｖｉｎよりも低い電位Ｖｇが与えられている（Ｖｇ＜Ｖｉｎ）。即ち，前記グリッド電極２と前記ＭＣＰ１１の入射面１１ａとの間には該入射面１１ａ側がプラスとなる電位差が生じている。そのため，前記二次イオンが前記ＭＣＰ１１の非チャネル部５３に衝突することにより発生した二次電子ｅ-は，前記グリッド電極２と前記ＭＣＰ１１の入射面１１ａとの電位差により，該入射面１１ａに戻されて前記チャネル５２に入射されることになる。これにより，例えば前記ＭＣＰ１１の開口率約５５％によって制限される検出効率を約７０％程度まで改善することができる。
【００１４】
さらに，前記荷電粒子検出器Ｘでは，前記グリッド電極２が，該グリッド電極２に前記二次イオンが照射されたときに発生する二次電子を前記ＭＣＰ１１の入射面１１ａに対して離間する方向に移動させる機能を有している。
具体的に，前記グリッド電極２のグリッド線２１各々は，図２に示すように，前記二次イオンの入射方向の上流側から下流側の前記ＭＣＰ１１に向けて先細となる三角形の断面形状を有している。特に，前記グリッド線２１の前記二次イオンの入射方向上流側の端面２１ａは，該二次イオンの入射方向に垂直な平面である。例えば，前記グリッド線２１の断面形状は正三角形や二等辺三角形である。
なお，前記グリッド電極２のグリッド線２１各々の断面形状を三角形状とする手法は各種の従来周知の加工技術を利用すればよい。例えば，図３（ａ）〜（ｆ）に示すように，異方性フォトマスクエッチングにより断面形状が略三角形となるメッシュ状の前記グリッド電極２を形成することが可能である。
【００１５】
このように構成された前記荷電粒子検出器Ｘでは，図２に示すように前記二次イオンの大部分が，前記グリッド電極２のメッシュ開口を通過して前記ＭＣＰ１１の入射面１１ａに入射することになる。但し，前記二次イオンの一部が前記グリッド電極２のグリッド線２１に衝突するため，該グリッド線２１で二次電子ｅ-が発生する。
しかしながら，前記荷電粒子検出器Ｘにおいて，前記グリッド線２１は前記二次イオンの入射方向の上流側から下流側の前記ＭＣＰ１１に向けて先細となる凸形状を成すものである。即ち，図２に示すように，前記グリッド線２１における前記二次イオンの入射方向に垂直な方向の外径は，前記グリッド線２１の端面２１ａが最大となる。そのため，前記グリッド線２１の端面２１ａに前記二次イオンが衝突して発生する二次電子ｅ-は，該端面２１ａから前記ＭＣＰ１１に向けて出射されることなく，該ＭＣＰ１１に対して離間する方向に出射されることになる。従って，前記グリッド電極２で発生した二次電子ｅ-の前記ＭＣＰ１１への入射を従来に比べて抑制することができる。
また，前記グリッド線２１の側面には，前記二次イオンの入射方向下流側の端部に向けて先細となる傾斜が形成されている。そのため，前記グリッド電極２に対して斜め方向から入射する前記二次イオンが前記グリッド線２１の側面に接触するおそれが低減され，前記グリッド線２１における二次電子の発生量が抑制される。
【００１６】
以上説明したように，前記荷電粒子検出器Ｘでは，前記グリッド電極２で発生する二次電子の前記ＭＣＰ１１への入射が抑制されるため，該二次電子に起因する検出結果の誤差を抑制することができる。具体的に，前記荷電粒子検出器Ｘが搭載された飛行時間型質量分析装置では，前記グリッド電極２で発生した二次電子に起因する試料の質量の測定誤差を抑制することができる。
なお，前記グリッド線２１の断面形状は三角形に限らない。具体的に，前記グリッド線２１の断面形状は，前記二次イオンの入射方向の下流側から上流側に向けて拡径する形状であればよい。例えば，前記グリッド線２１の断面形状は半円状などであってもよい。また，前記グリッド線２１の端面２１ａは，例えば前記二次イオンの入射方向下流側方向の窪みを有する凹部形状であってもよい。
【実施例】
【００１７】
本実施例では，図４及び図５を参照しつつ，前記グリッド電極２で発生する二次電子の前記ＭＣＰ１１への入射を抑制するための他の手法について説明する。なお，本実施例に係る荷電粒子検出器Ｙについて，前記実施の形態で説明した荷電粒子検出器Ｘと同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
図４及び図５に示すように，本実施例に係る荷電粒子検出器Ｙは，前記グリッド電極２に代えて，前記二次イオンの入射方向に見て開口位置が重なるように配置された二つのメッシュ層４１，４２を有するグリッド電極４を備えている。前記メッシュ層４１，４２各々は，前記グリッド電極２と同様に複数のグリッド線４１ａ，４２ａが縦横に交差して配置された格子状の電極である。なお，前記グリッド線４１ａ，４２ａ各々の断面形状は円形である。そのため，前記グリッド電極４は，前記二次イオンの入射方向に見たときに一つのメッシュで形成されているように見える。
なお，前記メッシュ層４１，４２各々のメッシュ開口の位置が重なるように配置するための手法としては，例えば該メッシュ層４１，４２各々の開口に内接する位置決め部材を，該メッシュ層４１，４２に２箇所以上嵌挿させることが考えられる。また，前記メッシュ層４１，４２各々を重ねて配置した状態で，前記荷電粒子検出器Ｙに入力される二次イオンを前記二次検出器１３で検出し，その検出結果に基づいて該メッシュ層４１，４２の位置を調節して固定することも考えられる。例えば，メッシュ開口が完全に重なる位置では，前記二次検出器１３で検出される二次イオンが最大になると考えられるため，その位置を前記メッシュ層４１，４２の固定位置とすることが考えられる。
【００１８】
また，前記グリッド電極４のメッシュ層４１，４２各々は絶縁部材４３を介在することによって絶縁状態で配置されており，該メッシュ層４１，４２各々に異なる電圧を印加することが可能である。
そして，前記荷電粒子検出器Ｙでは，前記メッシュ層４１，４２のうち前記ＭＣＰ１１に対向して配置されたメッシュ層４２（最下流メッシュ層に相当）に，該ＭＣＰ１１の入射面１１ａの電位Ｖｉｎよりも低い電位Ｖｇ２が与えられている。一方，前記メッシュ層４２には，前記メッシュ層４１の電位Ｖｇ２よりも高い電位Ｖｇ１が与えられている。即ち，前記荷電粒子検出器Ｙにおいては，前記電位Ｖｇ１，Ｖｇ２，Ｖｉｎ，Ｖｏｕｔ，Ｖｓに，Ｖｇ１＞Ｖｇ２＜Ｖｉｎ＜Ｖｏｕｔ＜Ｖｓの関係が成立している。例えば，電位Ｖｇ１が−２２００［Ｖ］，前記電位Ｖｇ２が−２３００［Ｖ］，電位Ｖｉｎが−２２００［Ｖ］，電位Ｖｏｕｔが−２００［Ｖ］，電位Ｖｓが０［Ｖ］である。
【００１９】
このように構成された前記荷電粒子検出器Ｙでは，図５に示すように，前記グリッド電極４のメッシュ層４１に二次イオンが衝突したときに二次電子ｅ-が発生する。
特に，前記メッシュ層４１のグリッド線４１ａの頂部以外の箇所に二次イオンが衝突した場合には，その衝突により生じた二次電子が前記ＭＣＰ１１の方向に向けて出射されることになる。しかし，その二次電子ｅ-はエネルギー（例えば０．１［ｋｅＶ］程度）が小さい。
そのため，前記グリッド線４１ａで発生した二次電子ｅ-は，前記メッシュ層４１，４２の間の電位差（Ｖｇ１＞Ｖｇ２）により，前記メッシュ層４２から前記メッシュ層４１に近づく方向，即ち前記ＭＣＰ１１に対して離間する方向に移動することになる。なお，前記二次イオンはそのエネルギー（例えば８［ｋｅＶ］程度）が大きいため，前記メッシュ層４１，４２の電位差にかかわらず前記ＭＣＰ１１に向けて移動する。また，前記グリッド電極４に対して斜めに前記二次イオンが入射した場合には，前記グリッド線４２ａにも二次イオンが衝突することになるが，該グリッド線４２ａで発生する二次電子についても同様に前記グリッド線４１ａ側に移動することとなる。
【００２０】
以上説明したように，前記荷電粒子検出器Ｙにおいても，前記グリッド電極４に二次イオンが衝突することにより発生する二次電子の前記ＭＣＰ１１への入射を抑制することができ，該二次電子に起因する測定結果の誤差を抑制することができる。
なお，前記グリッド電極４は，前記二次イオンの入射方向に見て開口位置やグリッド線が重なるように配置された少なくとも二以上のメッシュ層を有するものであれば，該メッシュ層の数は更に多くてもよい。この場合には，そのメッシュ層のうち前記ＭＣＰ１１に対向して配置された最下流メッシュ層に該ＭＣＰ１１よりも低い電位を与え，他のメッシュ層にはその最下流メッシュ層から前記二次イオンの入射方向上流側に向けて順に高くなる電位を与えればよい。
また，前記グリッド電極４のメッシュ層を形成するグリッド線の断面形状については特に円形に限定されず，前記実施の形態で説明したような三角形などの他の形状であってもよい。
【符号の説明】
【００２１】
１１，１２：ＭＣＰ（マイクロチャネルプレート）
１１ａ：入射面
１２ａ：出射面
１３：二次検出器
２，４：グリッド電極
３：グリッド支持部
２１，４１ａ，４２ａ：グリッド線
４１，４２：メッシュ層
５１：ガラス材
５２：チャネル
５３：非チャネル部
５４：電極
Ｘ，Ｙ：荷電粒子検出器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射されるイオンをマイクロチャネルプレートを通過させて検出する荷電粒子検出器であって，
前記マイクロチャネルプレートへの前記イオンの入射面に対向して配置されると共に該入射面の電位より低い電位が与えられたグリッド電極を備えてなり，
前記グリッド電極が，該グリッド電極に前記イオンが照射されたときに発生する二次電子を前記マイクロチャネルプレートの入射面に対して離間する方向に移動させる機能を有することを特徴とする荷電粒子検出器。
【請求項２】
前記グリッド電極が，前記イオンの入射方向の上流側から下流側の前記マイクロチャネルプレートに向けて先細となる断面形状を有する複数のグリッド線により形成されてなる請求項１に記載の荷電粒子検出器。
【請求項３】
前記グリッド線各々の断面形状が三角形である請求項２に記載の荷電粒子検出器。
【請求項４】
前記グリッド電極が，前記イオンの入射方向に見て開口位置が重なるように配置された少なくとも二以上のメッシュ層を有してなり，
前記メッシュ層のうち前記マイクロチャネルプレートに対向して配置された最下流メッシュ層に該マイクロチャネルプレートよりも低い電位が与えられ，他のメッシュ層に前記最下流メッシュ層から前記イオンの入射方向上流側に向けて順に高くなる電位が与えられてなる請求項１に記載の荷電粒子検出器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の荷電粒子検出器を備えてなり，
荷電粒子ビームを試料に照射することにより発生するイオンが前記荷電粒子検出器で検出されるまでの飛行時間に基づいて該試料の質量を分析する飛行時間型質量分析装置。
【請求項１】
入射されるイオンをマイクロチャネルプレートを通過させて検出する荷電粒子検出器であって，
前記マイクロチャネルプレートへの前記イオンの入射面に対向して配置されると共に該入射面の電位より低い電位が与えられたグリッド電極を備えてなり，
前記グリッド電極が，該グリッド電極に前記イオンが照射されたときに発生する二次電子を前記マイクロチャネルプレートの入射面に対して離間する方向に移動させる機能を有することを特徴とする荷電粒子検出器。
【請求項２】
前記グリッド電極が，前記イオンの入射方向の上流側から下流側の前記マイクロチャネルプレートに向けて先細となる断面形状を有する複数のグリッド線により形成されてなる請求項１に記載の荷電粒子検出器。
【請求項３】
前記グリッド線各々の断面形状が三角形である請求項２に記載の荷電粒子検出器。
【請求項４】
前記グリッド電極が，前記イオンの入射方向に見て開口位置が重なるように配置された少なくとも二以上のメッシュ層を有してなり，
前記メッシュ層のうち前記マイクロチャネルプレートに対向して配置された最下流メッシュ層に該マイクロチャネルプレートよりも低い電位が与えられ，他のメッシュ層に前記最下流メッシュ層から前記イオンの入射方向上流側に向けて順に高くなる電位が与えられてなる請求項１に記載の荷電粒子検出器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の荷電粒子検出器を備えてなり，
荷電粒子ビームを試料に照射することにより発生するイオンが前記荷電粒子検出器で検出されるまでの飛行時間に基づいて該試料の質量を分析する飛行時間型質量分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１６９２１０（Ｐ２０１２−１６９２１０Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３０９１８（Ｐ２０１１−３０９１８）
【出願日】平成２３年２月１６日（２０１１．２．１６）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１６日（２０１１．２．１６）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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