本发明专利技术的MPC单元具有具备了不依赖于MCP的通道直径所引起的限制而实现所期望的时间响应特性的构造的三极管构造，具备MCP群、第1电极、第2电极、阳极、以及加速电极。特别地，该MCP单元具备用于将响应于来自MCP群的二次电子的入射而从阳极放出的反射电子局限在加速电极与阳极之间的空间的电子透镜构造。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术的MPC单元具有具备了不依赖于MCP的通道直径所引起的限制而实现所期望的时间响应特性的构造的三极管构造，具备MCP群、第1电极、第2电极、阳极、以及加速电极。特别地，该MCP单元具备用于将响应于来自MCP群的二次电子的入射而从阳极放出的反射电子局限在加速电极与阳极之间的空间的电子透镜构造。【专利说明】MCP单元、MCP检测器和飞行时间型质谱分析器
本专利技术涉及作为飞行时间型质量分析法等所利用的检测器的主要部分并具有电子或离子等的荷电粒子的培增功能的MCP单元、包含该MCP单元的MCP检测器以及包含该MCP检测器的飞行时间型分析器。
技术介绍
作为检测高分子的分子量的方法，众所周知的有飞行时间型质量分析法(T0F-MS:Time of Flight Mass Spectrometry)。图1是用于说明利用该TOF-MS的分析装置(以下，称为TOF-MS装置)的构造的图。如图1所示，TOF-MS装置中，在真空容器110内的一端配置有检测器100，在该真空容器110内的另一端配置有样品(作为试样的离子源)120。在两者之间，配置有具有开口的环状的电极130 (离子加速器)。当电极130接地并从离子抽出系统(包含激光光源)对被施加了规定电压的样品120照射激光束时，从样品120放出的离子被样品120与电极130之间所形成的电场加速，向检测器100撞击。在样品120到电极130之间赋予离子的加速能量由离子电荷决定。因此，若离子电荷相同，则通过电极130时的速度依赖于离子的质量。另外，由于在电极130与检测器100之间离子以固定速度飞行，因而电极130与检测器100之间的飞行时间与速度成反比例。即，分析部通过求出从该电极130到检测器100的飞行时间来决定离子的质量(用示波器监测来自检测器100的输出电压)。可以在视觉上从示波器上所表示的输出电压的时间谱所呈现的峰值的产生时间来进行离子的质量判定。作为可以适用于这样的TOF-MS装置的检测器，众所周知的有例如美国专利第7564043号(专利文献I)所公开的MCP检测器。图2是作为可以适用于TOF-MS装置的检测器的一个例子，专利文献I所公开的具有三极管构造(Triode-structure)的MCP检测器的等效电路图。图2所示的MCP检测器IOOa容纳在将内部维持在规定的真空度的真空容器内。再有，真空容器由导电材料构成(金属筐体)，设定在地电位。MCP检测器IOOa中，2块微通道板(MCP =Micro Channel Plate)20, 21 (以下，称为MCP群2)用在各自的中央设置有开口的IN电极I与OUT电极3夹入。在OUT电极3的后方配置有阳极4，而且在OUT电极3与阳极4之间配置有具有金属网的加速电极5。另外，真空容器连接于信号读出用的BNC端子(Bayonet Neil-Concelman connector) 6的屏蔽侧，而BNC端子6的芯线经由电容器62而连接于阳极4。在该电容器62，有通过使输出绝缘而将信号输出电平设为GND电平的功能。此外，在BNC端子6的屏蔽侧与OUT电极3之间、以及BNC端子6的屏蔽侧与加速电极5之间也分别配置有电容器80，90。加速电极5与阳极4的间隔B比MCP群2与加速电极5的间隔A设定得更宽。在具有上述那样的构造的MCP检测器IOOa中，以IN电极I所设定的负电位为基准，OUT电极3设定在比IN电极I高的负电位。加速电极5和阳极4设定在比OUT电极3高的负电位。再有，加速电极5与阳极4可以设定在同一电位。如此，MCP检测器IOOa具有阳极电位不接地的浮动阳极构造。经由BNC端子6的芯线而取出的来自阳极4的信号被放大器(Amp)放大后，被取到分析部。具体而言，MCP检测器IOOa中，当荷电粒子入射到MCP群2时，响应于此而从MCP群2放出大量电子(在MCP各个中被倍增的二次电子)。这样所放出的二次电子到达阳极4，作为电压或电流变化被变换成电信号(从BNC端子6的芯线输出信号)。此时，通过设置在阳极4与芯线之间的电容器62，检测信号在接地电位被输出到外部，另外，通过分别设置在BNC端子6的屏蔽侧与OUT电极3之间、以及BNC端子6的屏蔽侧与加速电极5之间的电容器80，90,抑制输出信号的波形失真或过冲(overshoot)(瞬变(ringing))的发生。
技术实现思路
近年来，TOF-MS中，由于起因于离子化方法或离子光学的发展的从离子源到检测器的领域的特性改善、或起因于电子学的发展的解析系统的特性改善，逐渐要求检测器进一步的特性提高。上述的专利文献I所公开的三极管构造的MCP检测器作为响应这样的要求的电子器件，不依赖MCP的通道直径所引起的限制而实现所期望的时间响应特性，因而可以任意地控制时间谱的检测峰值的上升沿时间和下降沿时间。然而，通过【专利技术者】等的研究发现，即使是这样具有优异的检测特性的三极管构造的MCP检测器，根据使用环境的不同，会有其检测特性的稳定性受损的可能性。即，三极管构造的MCP检测器的时间响应特性的评价，如图3A所示，在容纳该MCP检测器的真空容器等的不易受外部电位源的影响的环境下进行。如此，在不易受到外部电位源的影响的环境下(图3A)，得到图3B所示那样的阳极输出(电压信号)的信号波形。另一方面，实际上，如图4A所示的那样，阳极4设定在负电位的MCP检测器在设定在地电位的容纳在金属筐体内的环境下使用。特别地，在使用MCP检测器时，得到与筐体内壁充分相离的状态下使用该MCP检测器的情况下稳定的时间响应特性，但出于近年来装置小型化要求，而处在难以充分确保该MCP检测器与筐体内壁的距离的情况。因此，在MCP检测器的近旁配置有作为外部电位源而设定在地电位的金属筐体的环境下(图4A)中，得到图4B所示那样的阳极输出的信号波形。再有，图3A和图4A各自所示的等电位线表示加速电极5与阳极4设定在同电位的状况下的等电位线。另外，在表示在不易受到外部电位源的影响的环境下的测量结果的图3B中，曲线图G310表示从具有三极管构造的MCP检测器所得到的阳极输出，曲线图G320表示从具有在MCP群2与阳极4之间不设置加速电极的二极管构造(bipolar-structure)的MCP检测器所得到阳极输出。另外，在表示在容易受到外部电位源的影响的环境下的测量结果的图4B中，曲线图G410表示从具有三极管构造的MCP检测器所得到的阳极输出，曲线图G420作为参考例，表示具有在不易受到外部电位源的影响的环境下的三极管构造的MCP检测器的阳极输出(与图3B中的曲线图G310 —致)。从图3B中的曲线图G310与图4B中的曲线图G410的比较可知，在图4A的环境下，在超过曲线图G410的用箭头P表示的部分即负峰值后，过冲(瞬变)会发生。过冲是指来自阳极4的电压信号超过负的峰值后暂时上升为正的现象。在验证过冲发生的机制时，试着比较图3A的环境下的电场分布与图4A的环境下的电场分布，可知在图3A的环境下，MCP检测器周边的电场的散乱少，MCP检测器内的设定电位稳定。在MCP群2与阳极4之间特别是加速电极5与阳极4之间的电场稳定的情况下，可以认为，即使通过从MCP群2放出的电子向阳极4冲击而产生反射电子本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种MCP单元，其特征在于，具备：微通道板，是配置在与该MCP单元的中心轴交叉的平面上的、响应于沿着所述中心轴移动的荷电粒子的入射而放出在内部被倍增的二次电子的微通道板，具有该荷电粒子被入射的入射面、以及与该入射面相对并且将该二次电子出射的出射面；第1电极，是接触于所述微通道板的入射面的第1电极，并设定为第1电位；第2电极，是接触于所述微通道板的出射面的第2电极，并设定为比所述第1电位高的第2电位；阳极，是在与所述中心轴交叉的状态下配置在从所述微通道板的出射面放出的二次电子到达的位置的阳极，并设定为比所述第2电位高的第3电位；加速电极，是配置在所述微通道板与所述阳极之间的加速电极，并设定为比所述第2电位高的第4电位，并且具有用于使从所述微通道板的出射面朝向所述阳极的二次电子通过的多个开口；以及电子透镜构造，用于以将响应于来自所述微通道板的二次电子的入射而从所述阳极放出的反射电子局限在所述加速电极与所述阳极之间的空间内的方式，控制从所述微通道板朝向所述阳极的二次电子的轨道。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：铃木章夫，鹫山雄哉，
申请(专利权)人：浜松光子学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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