(57)【要約】【課題】同位体ＭＳが測定する存在比感度を効果的に向上することができる同位体質量分析計を提供する。【解決手段】同位体質量分析計は、電子サイクロトロン共鳴イオン源、前端分析装置、後端分析装置及びイオン検出器を含む。電子サイクロトロン共鳴イオン源は、前端分析装置に接続し、電子サイクロトロン共鳴イオン源は、多価荷電状態のイオンビームを発生する。前端分析装置は、後端分析装置に接続し、イオンビームを選択して分離し、かつ常量、半微量、微量レベルのイオンビームを受け入れる。後端分析装置は、イオン検出器に接続し、超微量レベルの測定対象同位体のバックグラウンドを排除する。イオン検出器は、超微量レベルのイオンビームを受け入れ、かつ超微量レベルのイオンビームに対してエネルギー測定及び分離を行い、超微量レベルの測定対象同位体が得られる。【選択図】図１
2020013772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子サイクロトロン共鳴イオン源、前端分析装置、後端分析装置及びイオン検出器を含み、前記電子サイクロトロン共鳴イオン源は、前記前端分析装置に接続し、多価荷電状態のイオンビームを発生し、前記前端分析装置は、前記後端分析装置に接続し、前記イオンビームを選択して分離し、かつ常量、半微量、微量レベルのイオンビームを受け入れ、前記後端分析装置は、前記イオン検出器に接続し、超微量レベルの測定対象同位体のバックグラウンドを排除し、前記イオン検出器は、超微量レベルのイオンビームを受け入れ、かつ前記超微量レベルのイオンビームに対してエネルギー測定及び分離を行い、超微量レベルの測定対象同位体が得られることを特徴とする同位体質量分析計。
【請求項２】
さらに、演算モジュールを含み、当該演算モジュールは、前記前端分析装置の出力端に接続し、前記前端分析装置が受け入れた常量、半微量、微量レベルのイオンビームの同位体存在比を計算し、前記演算モジュールは、前記イオン検出器の出力端にも接続し、前記イオン検出器が得られた超微量レベルの測定対象同位体の存在比を計算することを特徴とする請求項１に記載の同位体質量分析計。
【請求項３】
前記電子サイクロトロン共鳴イオン源は、正イオン源であり、ＨからＰｕまでのすべての元素、アクチニド系列元素、超アクチニド系列元素に対して、いずれも、多価荷電状態のイオンを発生することができることを特徴とする請求項１に記載の同位体質量分析計。
【請求項４】
前記前端分析装置は、加速部、第１磁気分析器及びイオンレシーバを含み、前記加速部のイオン出力端は、前記第１磁気分析器の入力端に接続し、前記第１磁気分析器の出力端には、前記イオンレシーバが対応して固定され、前記第１磁気分析器は、加速されたイオンビームを選択して分離し、前記イオンレシーバは、分離された常量、半微量、微量レベルのイオンビームを受け入れることを特徴とする請求項１に記載の同位体質量分析計。
【請求項５】
前記加速部は、単級静電加速管であり、前記加速管により加速するビーム強度が１０μＡ〜１０ｍＡの範囲内であり、前記加速管の作動電圧が１０ｋＶ〜６００ｋＶであることを特徴とする請求項４に記載の同位体質量分析計。
【請求項６】
前記イオンレシーバは、１組のファラデーカップであり、前記ファラデーカップの個数が５〜９個であることを特徴とする請求項４に記載の同位体質量分析計。
【請求項７】
前記ファラデーカップは、第１ファラデーカップと第２ファラデーカップとを含み、前記第１ファラデーカップの構成と前記第２ファラデーカップの構成とは同じであり、前記第１ファラデーカップの移動状態と前記第２ファラデーカップの移動状態とは異なり、前記第１ファラデーカップは、分離された常量、半微量、微量レベルのイオンビームを受け入れ、前記第２ファラデーカップは、超微量レベルのイオンビームを前記後端分析装置に伝送することを特徴とする請求項６に記載の同位体質量分析計。
【請求項８】
前記後端分析装置は、第１静電分析器、エネルギー吸収膜、第２磁気分析器及び第２静電分析器を含み、前記第１静電分析器の入力端は、前記前端分析装置の出力端に接続し、前記エネルギー吸収膜は、前記第１静電分析器の出力端と前記第２磁気分析器の入力端との間に固定され、前記第２磁気分析器の出力端は、前記第２静電分析器の入力端に接続し、前記第２静電分析器の出力端は、前記イオン検出器に接続していることを特徴とする請求項１に記載の同位体質量分析計。
【請求項９】
前記後端分析装置は、静電分析器、エネルギー吸収膜及び速度選択器を含み、前記静電分析器の入力端は、前記前端分析装置の出力端に接続し、前記エネルギー吸収膜は、前記静電分析器の出力端と前記速度選択器の入力端との間に固定され、前記速度選択器の出力端は、前記イオン検出器に接続していることを特徴とする請求項１に記載の同位体質量分析計。
【請求項１０】
前記イオン検出器は、固体検出器又は気体検出器であり、前記固体検出器は、ウルトラ・スィン・ウィンドウ型又はウィンドウレス型の固体検出器であり、前記気体検出器は、ウルトラ・スィン・ウィンドウ型の気体検出器であることを特徴とする請求項１に記載の同位体質量分析計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、質量分析装置の分野に関し、特に、同位体質量分析計に関する。
【背景技術】
【０００２】
質量分析法（Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、以下「ＭＳ」と略称する）は、サンプルにおける同位体存在比、例えば３Ｈ／Ｈ、１３Ｃ／１２Ｃ、１８Ｏ／１６Ｏなどを測定するＭＳである。同位体の原子数の比を測定することにより、事物年代及び過程の追跡情報が得られる。地質学、環境学、考古学、海洋学などの多くの分野に幅広く応用されている。
【０００３】
従来の同位体ＭＳ装置は、主に、イオン源システム、質量分析器システム及びイオン検出器システムからなる。同位体ＭＳは、分子イオンバックグラウンド及び同重体イオンバックグラウンドの干渉が存在するので、存在比感度の測定に影響し、その同位体存在比感度が１４Ｃの測定に対して、１４Ｃ／１２Ｃの値が１０−６〜１０−８、即ち、微量の分析範囲のみに達する。
【０００４】
地質学、環境学、生物医学、考古学、海洋学などの分野で研究が精力的に進められているので、元素の同位体存在比感度の測定レベルが継続的に向上する必要があり、一般的には測定する存在比感度が１０−８〜１０−１５範囲、即ち超微量の範囲に達することが要求されている。現在、同位体ＭＳ装置の存在比感度は、測定のニーズを満足することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、同位体ＭＳが測定する存在比感度を向上する同位体質量分析計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を実現するために、本発明に係る同位体質量分析計は、電子サイクロトロン共鳴イオン源、前端分析装置、後端分析装置及びイオン検出器を含む。前記電子サイクロトロン共鳴イオン源は、前記前端分析装置に接続し、多価荷電状態のイオンビームを発生する。前記前端分析装置は、前記後端分析装置に接続し、前記イオンビームを選択して分離し、かつ常量、半微量、微量レベルのイオンビームを受け入れる。前記後端分析装置は、前記イオン検出器に接続し、超微量レベルの測定対象同位体のバックグラウンドを排除する。前記イオン検出器は、超微量レベルのイオンビームを受け入れ、かつ前記超微量レベルのイオンビームに対してエネルギー測定及び分離を行い、超微量レベルの測定対象同位体が得られる。
【０００７】
好ましくは、前記同位体質量分析計は、さらに、演算モジュールを含む。前記演算モジュールは、前記前端分析装置の出力端に接続し、前記前端分析装置が受け入れた常量、半微量、微量レベルのイオンビームの同位体存在比を計算する。前記演算モジュールは、さらに、前記イオン検出器の出力端にも接続し、前記イオン検出器が得られた超微量レベルの測定対象同位体の存在比を計算する。
【０００８】
好ましくは、前記電子サイクロトロン共鳴イオン源は、正イオン源であり、ＨからＰｕまでのすべての元素、アクチニド系列元素、超アクチニド系列元素に対して、いずれも、多価荷電状態のイオンを発生することができる。
【０００９】
好ましくは、前記前端分析装置は、加速部、第１磁気分析器及びイオンレシーバを含む。前記加速部のイオン出力端は、前記第１磁気分析器の入力端に接続し、前記第１磁気分析器の出力端には、前記イオンレシーバが対応して固定されている。前記第１磁気分析器は、加速されたイオンビームを選択して分離する。前記イオンレシーバは、分離された常量、半微量、微量レベルのイオンビームを受け入れる。
【００１０】
好ましくは、前記加速部は、単級静電加速管であり、前記加速管により加速するビーム強度が１０μＡ〜１０ｍＡの範囲内であり、前記加速管の作動電圧は、１０ｋＶ〜６００ｋＶである。
【００１１】
好ましくは、前記イオンレシーバは、１組のファラデーカップであり、前記ファラデーカップの個数は、５〜９個である。
【００１２】
好ましくは、前記ファラデーカップは、第１ファラデーカップと第２ファラデーカップを含み、前記第１ファラデーカップの構成と前記第２ファラデーカップの構成とは同じであり、前記第１ファラデーカップの移動状態と前記第２ファラデーカップの移動状態とは異なる。前記第１ファラデーカップは、分離した常量、半微量、微量レベルのイオンビームを受け入れ、前記第２ファラデーカップは、超微量レベルのイオンビームを前記後端分析装置に伝送する。
【００１３】
好ましくは、前記後端分析装置は、第１静電分析器、エネルギー吸収膜、第２磁気分析器及び第２静電分析器を含む。前記第１静電分析器の入力端は、前記前端分析装置の出力端に接続し、前記エネルギー吸収膜は、前記第１静電分析器の出力端と前記第２磁気分析器の入力端との間に固定されている。前記第２磁気分析器の出力端は、前記第２静電分析器の入力端に接続し、前記第２静電分析器の出力端は、前記イオン検出器に接続している。
【００１４】
好ましくは、前記後端分析装置は、静電分析器、エネルギー吸収膜及び速度選択器を含む。前記静電分析器の入力端は、前記前端分析装置の出力端に接続し、前記エネルギー吸収膜は、前記静電分析器の出力端と前記速度選択器の入力端との間に固定されている。前記速度選択器の出力端は、前記イオン検出器に接続している。
【００１５】
好ましくは、前記イオン検出器は、固体検出器又は気体検出器であり、前記固体検出器は、ウルトラ・スィン・ウィンドウ型又はウィンドウレス型の固体検出器であり、前記気体検出器は、ウルトラ・スィン・ウィンドウ型の気体検出器である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る具体的な実施例によれば、本発明は、以下の技術効果を開示した。
【００１７】
第１、存在比感度が向上する。本発明に係る同位体質量分析計は、分子バックグラウンドを排除し、同重体バックグラウンドを低減する能力を有するので、測定した同位体の存在比感度が顕著に向上し、１０−８〜１０−１５範囲にも達することができ、従来のＭＳの１０−６〜１０−８より１０２〜１０７倍以上高い。従来のＭＳ測定の同位体存在比が半微量〜微量範囲に属している。本発明に係る質量分析計の測定範囲は、微量〜超微量範囲に属している。
【００１８】
第２、測定速度が速い。ＥＣＲイオン源のビーム電流が強く、５０〜５０００μＡの範囲にあり、従来のＭＳのビーム電流より１０〜１００倍高い。そのため、測定時間は、大幅に低減される。
【００１９】
第３、サンプルの使用量が少ない。以上、ＥＣＲイオン源のビーム電流が強いと言及したが、そのビーム電流が強いのは、サンプルの電離効率が高いからである。そのため、サンプルの使用量が小さくても同様の測定統計精度に達することができる。固体サンプルに対して、一般的には、１００〜１０００μｇの範囲にある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明に係る同位体質量分析計の構成模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施例の図面を参照して、本発明の実施例の技術案を明瞭かつ完全に説明し、明らかなように、説明される実施例は本発明の一部の実施例のみであり、すべての実施例ではない。本発明の実施例に基づき、当業者が創造的な努力をせずに想到し得るほかの実施例は、すべて、本発明の保護範囲に属する。
【００２２】
同位体ＭＳによる存在比感度測定の影響要素は、１、イオン源のビーム強度、２、イオンの伝送効率、３、分子バックグラウンド及び同重体バックグラウンドレベルという３つの方面を含む。これらの３つの要素のうち、分子バックグラウンド及び同重体バックグラウンドレベルは、最も主な影響要素である。本発明は、同位体ＭＳの測定感度に影響する主な問題、即ち、分子バックグラウンド及び同重体バックグラウンドの問題について、電子サイクロトロン共鳴（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ、ＥＣＲ）に基づく大電流多荷電状態のイオン源の同位体ＭＳ、即ち、ＥＣＲ−ＭＳを提出する。当該装置は、分子バックグラウンド及び同重体バックグラウンドを排除する能力を有すると共に、ビーム電流が強く、伝送効率が高いなどのメリットを有する。従って、同位体ＭＳ測定の存在比感度を顕著に向上する。
【００２３】
図１は、本発明に係る同位体質量分析計の構成模式図であり、図１に示すように、上記同位体質量分析計は、電子サイクロトロン共鳴イオン源（以下、「ＥＣＲイオン源１」と略称する）、前端分析装置、後端分析装置及びイオン検出器４を含む。上記ＥＣＲイオン源１は、上記前端分析装置に接続する。上記前端分析装置は、上記後端分析装置に接続し、上記後端分析装置は、上記イオン検出器４に接続する。上記イオン検出器４は、超微量レベルのイオンビームを受け入れ、かつ上記超微量レベルのイオンビームに対してエネルギー測定及び分離を行い、超微量レベルの測定対象同位体が得られる。
【００２４】
ＥＣＲイオン源１は、大電流の多荷電状態のＥＣＲイオン源１であり、主に、１＋、２＋、３＋などの多価荷電状態の大電流イオンビームを発生する。例えば、Ｃ＋、Ｃ２＋、Ｃ３＋、Ｃ４＋などのイオンを発生する。本発明に係るＥＣＲイオン源１は、いずれも正イオン源であり、ＨからＰｕまでのすべての元素乃至アクチニド系列、超アクチニド系列のすべての元素に対して、１＋、２＋、３＋などの多価荷電状態のイオンを発生することができる。
【００２５】
前端分析装置は、上記イオンビームを選択して分離し、かつ常量、半微量、微量レベルのイオンビームを受け入れ、それにより当該イオンビームの存在比を分析する。前端分析装置は、加速部２−１、第１磁気分析器２−２及びイオンレシーバ２−３を含む。上記加速部２−１のイオン出力端は、上記第１磁気分析器２−２の入力端に接続し、上記第１磁気分析器２−２の出力端には上記イオンレシーバ２−３が対応して固定されている。加速部２−１は、作動電圧が１０ｋＶ〜６００ｋＶの範囲にある加速管であり、イオンのエネルギーを向上して、それによりイオンが第１磁気分析器２−２を経った後に、よりよい質量弁別結果が得られる。本発明に係る加速部は、大電流の単級静電加速管であり、当該加速管には気体又は固体分離器部材がなく、加速可能なビーム強度が１０μＡ〜１０ｍＡの範囲内である。加速管の作動電圧が２０ｋＶ〜１５０ｋＶの範囲であることが好ましい。第１磁気分析器２−２（９０度）は、加速されたイオンビームを選択して分離し、安定同位体（常量、半微量、微量レベルのイオンビームを含む）を選択し、対応するイオンレシーバ２−３に相応に分離する。イオンレシーバ２−３は、分離された常量、半微量、微量レベルのイオンビームを受け入れる。超微量の同位体について、イオンレシーバ２−３により、さらに、後端分析装置に注入される。イオンレシーバ２−３は、１組の移動可能なファラデーカップであり、通常、５〜９個のファラデーカップであり、かつそれぞれのファラデーカップの位置は、変化することができる。具体的には、ファラデーカップは、第１ファラデーカップと第２ファラデーカップを含み、第１ファラデーカップの構成と第２ファラデーカップの構成とは同じであり、第１ファラデーカップの移動状態と第２ファラデーカップの移動状態とは異なる。第１ファラデーカップは、分離された常量、半微量、微量レベルのイオンビームを受け入れ、第２ファラデーカップは、超微量レベルのイオンビームを後端分析装置に伝送し、図１には、上端の２つ及び下端の２つのファラデーカップは、第１ファラデーカップであり、中間が第２ファラデーカップである。
【００２６】
後端分析装置は、超微量レベルの測定対象同位体のバックグラウンドを排除し、即ち、同重体イオン及び測定対象同位体と同じ電荷質量比を有するイオンの干渉を排除し、その後に、さらに、超微量レベルの同位体存在比（１０−８〜１０−１３）を分析する。例えば、１４Ｃ４＋イオンを測定する場合、同重体１４Ｎ４＋の干渉があり、同じ電荷質量比を有するイオン（例えば、７Ｌｉ２＋、２１Ｎｅ６＋など）の干渉もある。後端分析装置は、これらのバックグラウンドを有効的に排除することができる。後端分析装置は、具体的には、静電分析器３−１、エネルギー吸収膜３−２及び速度選択器３−３を含み、静電分析器３−１の入力端は、前端分析装置の出力端に接続し、上記エネルギー吸収膜３−２は、上記静電分析器３−１の出力端と速度選択器３−３の入力端との間に固定されている。上記速度選択器３−３の出力端は、イオン検出器４に接続する。
【００２７】
また、速度選択器３−３は、磁気分析器及び静電分析器に置換されることができ、そうすると、後端分析装置は、具体的には、第１静電分析器、エネルギー吸収膜、第２磁気分析器及び第２静電分析器を含む。上記第１静電分析器の入力端は、上記前端分析装置の出力端に接続し、上記エネルギー吸収膜は、上記第１静電分析器の出力端と上記第２磁気分析器の入力端との間に固定されている。上記第２磁気分析器の出力端は、上記第２静電分析器の入力端に接続し、上記第２静電分析器の出力端は、上記イオン検出器に接続する。第２磁気分析器のサイズ及び電力は、共に、第１磁気分析器２−２より小さい。
【００２８】
イオン検出器４は、超微量レベルのイオンビームを受け入れ、かつ上記超微量レベルのイオンビームに対してエネルギー測定及び分離を行い、超微量レベルの測定対象同位体が得られる。イオン検出器４は、高いエネルギー分解能の固体検出器又は気体検出器、エレクトロニクス・データ取得部材を含む。後端分析装置を経った後、同重体イオン及び測定対象イオンと同じ電荷質量比を有するイオンの干渉を完全に排除することができず、これらの干渉イオンのエネルギーと測定対象イオンのエネルギーが明らかな差異を有する特徴を利用し、高いエネルギー分解能の検出器を用いてエネルギー測定を行うことにより、バックグラウンドの干渉を鑑別して排除し、微量レベルのイオンビームを分離し、超微量レベルの測定対象同位体が得られ、それにより測定対象同位体の存在比を分析することに有利である。本発明に係る高いエネルギー分解能の検出器は、以下の２種を含み、一方がウルトラ・スィン・ウィンドウ型（厚さが１０ｎｍ〜５０ｎｍである）又はウィンドウレス型の固体検出器であり、他方がウルトラ・スィン・ウィンドウ型（２０ｎｍ〜７０ｎｍ窒化ケイ素材料）の気体検出器である。
【００２９】
本発明に係る質量分析計は、さらに、演算モジュールを含む。上記演算モジュールは、上記前端分析装置の出力端及び上記イオン検出器の出力端に接続している。上記演算モジュールは、前端分析装置が受け入れた常量、半微量、微量レベルのイオンビームに基づいて、それぞれの同位体存在比が得られると共に、イオン検出器４が得られた超微量レベルの測定対象同位体に基づいて、超微量レベルの同位体の存在比を計算することもできる。
【００３０】
従って、本発明に係る質量分析計は、測定能力における複数の方面を拡張して向上する。
【００３１】
第１、測定する核種範囲が拡大する。従来、同位体ＭＳは、安定同位体の測定を行うと、自然界における長寿命放射性の、人工核種及び宇宙線による核種など、例えば１４Ｃ、１０Ｂｅ、３Ｈ、２３６Ｕ、１２９Ｉ及びＰｕ同位体などの測定を行うことができない。本発明の質量分析計を採用すると、これらの核種を測定することもできる。
【００３２】
第２、サンプル調製が簡易化し、オンラインに測定することができる。ＥＣＲイオン源は、気体で採取し、サンプルの形態が気体状態、固体状態及び液体状態であってもよい。このように、サンプルの調製は簡易化することができ、一部の気体サンプル及び固体サンプルは、オンラインで処理して、オンラインで測定することができる。例えば、空気における１４Ｃ、３Ｈ、１３１Ｉ、１２９Ｉ、及びＡｒ、Ｋｒ、Ｘｅなどの不活性ガスは、オンラインで測定することができる。
【００３３】
第３、同一サンプルにおける複数の元素の同位体存在比の測定を実現することができる。例えば、黒鉛サンプルにおける１４Ｃ及び３Ｈを測定すると、１０〜５０μｇの黒鉛サンプルを取って一回で採取すると共に、１４Ｃ／１２Ｃと３Ｈ／Ｈという２つの元素の同位体存在比を測定することができる。従来の同位体ＭＳは、このような測定を行うことができない。
【００３４】
本明細書における各実施例は、漸進的な方式で説明したが、各実施例は、主に、そのほかの実施例との差異を説明し、各実施例間の同一・類似する部分は、お互いに参照することができる。
【００３５】
本発明では、具体例を挙げて本発明の原理及び実施形態を説明したが、上記実施例は本発明の方法及びその中心思想を説明するものに過ぎず、且つ、当業者は、本発明の思想に基づき、具体的な実施形態及び適用範囲を変更することができる。従って、本明細書の内容は本発明を限定するものではないと理解すべきである。
【符号の説明】
【００３６】
１  ＥＣＲイオン源
２−１  加速部
２−２  第１磁気分析器
２−３  イオンレシーバ
３−１  静電分析器
３−２  エネルギー吸収膜
３−３  速度選択器
４  イオン検出器
【図１】
2020013772.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月28日(2019.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子サイクロトロン共鳴イオン源、前端分析装置、後端分析装置及びイオン検出器を含み、前記電子サイクロトロン共鳴イオン源は、前記前端分析装置に接続し、多価荷電状態のイオンビームを発生し、前記前端分析装置は、前記後端分析装置に接続し、前記イオンビームを選択して分離し、かつ常量、半微量、微量レベルのイオンビームを受け入れ、前記後端分析装置は、前記イオン検出器に接続し、超微量レベルの測定対象同位体のバックグラウンドとして、前記測定対象同位体の同重体イオンの干渉と、前記測定対象同位体と同じ電荷質量比を有するイオンの干渉とを排除し、前記イオン検出器は、超微量レベルのイオンビームを受け入れ、かつ前記超微量レベルのイオンビームに対してエネルギー測定を行うことにより、前記後端分析装置で完全に排除できなかった前記測定対象同位体のバックグラウンドの干渉を鑑別して排除し、前記超微量レベルのイオンビームを分離し、超微量レベルの測定対象同位体が得られることを特徴とする同位体質量分析計。
【請求項２】
さらに、演算モジュールを含み、当該演算モジュールは、前記前端分析装置の出力端に接続し、前記前端分析装置が受け入れた常量、半微量、微量レベルのイオンビームの同位体存在比を計算し、前記演算モジュールは、前記イオン検出器の出力端にも接続し、前記イオン検出器が得られた超微量レベルの測定対象同位体の存在比を計算することを特徴とする請求項１に記載の同位体質量分析計。
【請求項３】
前記電子サイクロトロン共鳴イオン源は、正イオン源であり、ＨからＰｕまでのすべての元素、アクチニド系列元素、超アクチニド系列元素に対して、いずれも、多価荷電状態のイオンを発生することができることを特徴とする請求項１に記載の同位体質量分析計。
【請求項４】
前記前端分析装置は、加速部、第１磁気分析器及びイオンレシーバを含み、前記加速部のイオン出力端は、前記第１磁気分析器の入力端に接続し、前記第１磁気分析器の出力端には、前記イオンレシーバが対応して固定され、前記第１磁気分析器は、加速されたイオンビームを選択して分離し、前記イオンレシーバは、分離された常量、半微量、微量レベルのイオンビームを受け入れることを特徴とする請求項１に記載の同位体質量分析計。
【請求項５】
前記加速部は、シングルエンド型静電加速管であり、前記加速管により加速するビーム強度が１０μＡ〜１０ｍＡの範囲内であり、前記加速管の作動電圧が１０ｋＶ〜６００ｋＶであることを特徴とする請求項４に記載の同位体質量分析計。
【請求項６】
前記イオンレシーバは、１組のファラデーカップであり、前記ファラデーカップの個数が５〜９個であることを特徴とする請求項４に記載の同位体質量分析計。
【請求項７】
前記ファラデーカップは、第１ファラデーカップと第２ファラデーカップとを含み、前記第１ファラデーカップの構成と前記第２ファラデーカップの構成とは同じであり、前記第１ファラデーカップの移動状態と前記第２ファラデーカップの移動状態とは異なり、前記第１ファラデーカップは、分離された常量、半微量、微量レベルのイオンビームを受け入れ、前記第２ファラデーカップは、超微量レベルのイオンビームを前記後端分析装置に伝送することを特徴とする請求項６に記載の同位体質量分析計。
【請求項８】
前記後端分析装置は、第１静電分析器、エネルギー吸収膜、第２磁気分析器及び第２静電分析器を含み、前記第１静電分析器の入力端は、前記前端分析装置の出力端に接続し、前記エネルギー吸収膜は、前記第１静電分析器の出力端と前記第２磁気分析器の入力端との間に固定され、前記第２磁気分析器の出力端は、前記第２静電分析器の入力端に接続し、前記第２静電分析器の出力端は、前記イオン検出器に接続していることを特徴とする請求項１に記載の同位体質量分析計。
【請求項９】
前記後端分析装置は、静電分析器、エネルギー吸収膜及び速度選択器を含み、前記静電分析器の入力端は、前記前端分析装置の出力端に接続し、前記エネルギー吸収膜は、前記静電分析器の出力端と前記速度選択器の入力端との間に固定され、前記速度選択器の出力端は、前記イオン検出器に接続していることを特徴とする請求項１に記載の同位体質量分析計。
【請求項１０】
前記イオン検出器は、固体検出器又は気体検出器であり、前記固体検出器は、ウルトラ・スィン・ウィンドウ型又はウィンドウレス型の固体検出器であり、前記気体検出器は、ウルトラ・スィン・ウィンドウ型の気体検出器であることを特徴とする請求項１に記載の同位体質量分析計。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記目的を実現するために、本発明に係る同位体質量分析計は、電子サイクロトロン共鳴イオン源、前端分析装置、後端分析装置及びイオン検出器を含む。前記電子サイクロトロン共鳴イオン源は、前記前端分析装置に接続し、多価荷電状態のイオンビームを発生する。前記前端分析装置は、前記後端分析装置に接続し、前記イオンビームを選択して分離し、かつ常量、半微量、微量レベルのイオンビームを受け入れる。前記後端分析装置は、前記イオン検出器に接続し、超微量レベルの測定対象同位体のバックグラウンドとして、前記測定対象同位体の同重体イオンの干渉と、前記測定対象同位体と同じ電荷質量比を有するイオンの干渉とを排除する。前記イオン検出器は、超微量レベルのイオンビームを受け入れ、かつ前記超微量レベルのイオンビームに対してエネルギー測定を行うことにより、前記後端分析装置で完全に排除できなかった前記測定対象同位体のバックグラウンドの干渉を鑑別して排除し、前記超微量レベルのイオンビームを分離し、超微量レベルの測定対象同位体が得られる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
好ましくは、前記加速部は、シングルエンド型静電加速管であり、前記加速管により加速するビーム強度が１０μＡ〜１０ｍＡの範囲内であり、前記加速管の作動電圧が１０ｋＶ〜６００ｋＶである。