(57)【要約】  本発明は、一般に、科学分析装置の構成要素に関する。より具体的には、本発明は、電子増倍管を含み、動作寿命を延ばすか又は性能を改善するために変更が加えられた種類の検出器に関する。本発明は、１つ以上の電子放射面及び／又は電子収集面を内部に有する粒子検出器の形態で実施され得る。粒子検出器は、動作中に、電子放射面及び／又は電子収集面の周りの環境が、当該検出器のすぐ外側の環境とは異なるように構成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の電子放射面及び／又は電子収集面を内部に有する粒子検出器であって、当該粒子検出器は、動作中に、前記電子放射面及び／又は前記電子収集面の周りの環境が、当該検出器のすぐ外側の環境とは異なるように構成されている、粒子検出器。
【請求項２】
（ｉ）前記電子放射面及び／又は前記電子収集面の周りの環境と、（ｉｉ）前記検出器のすぐ外側の環境との差異が確立される及び／又は維持されるのが促進されるように構成されたエンクロージャーを含む、請求項１に記載の粒子検出器。
【請求項３】
前記粒子検出器は、前記電子放射面の周りの環境が、前記エンクロージャーのすぐ外側の環境と異なるように、前記電子放射面及び／又は前記電子収集面の周りの環境をユーザーが制御できるように構成されている、請求項２に記載の粒子検出器。
【請求項４】
前記電子放射面及び／又は前記電子収集面の周りの環境は、前記エンクロージャーのすぐ外側の環境と、それぞれの環境におけるガス種の有無又は分圧の点及び／又はそれぞれの環境における汚染物質種の有無又は濃度の点で異なる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の粒子検出器。
【請求項５】
前記粒子検出器は、前記粒子検出器のように構成されていない従来技術の類似の又は同一の粒子検出器に比べて、その真空コンダクタンスを低下させるように構成されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の粒子検出器。
【請求項６】
前記粒子検出器の外部から内部に流れるガス及び／又は前記粒子検出器の内部から外部に流れるガスが、従来の流体の流れ特性を有さないよう動作するように構成されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の粒子検出器。
【請求項７】
前記粒子検出器の内部の圧力を下げるように構成されているか又は下げるための手段を含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の粒子検出器。
【請求項８】
前記粒子検出器の外部から内部に流れるガス及び/又は前記粒子検出器の内部から外部に流れるガスの流れ特性を変化させるのに十分な圧力に前記粒子検出器の内部のガス圧力を下げるように構成されているか又は下げるための手段を含む、請求項7に記載の粒子検出器。
【請求項９】
前記エンクロージャーは単一の材料から形成されている、請求項２乃至８のいずれか一項に記載の粒子検出器。
【請求項１０】
前記エンクロージャーは１つ以上の不連続部を含み、前記粒子検出器は、前記粒子検出器の外部のガスの流れが前記１つ以上の不連続部のうちの１つ又は全てに入るのを妨げるための手段を含む、請求項２乃至９のいずれか一項に記載の粒子検出器。
【請求項１１】
前記１つ以上の不連続部のうちの少なくとも１つ又は前記１つ以上の不連続部の全ては、前記粒子検出器の外部のガスが前記粒子検出器に入るのが制限又は防止されるような寸法を有する、請求項１０に記載の粒子検出器。
【請求項１２】
前記１つ以上の不連続部のうちの少なくとも１つ又は前記1つ以上の不連続部の全ては、前記粒子検出器の外部のガスが前記粒子検出器に入るのが制限又は防止されるように、前記エンクロージャーの上に位置する及び／又は前記粒子検出器に対して方向付けられている、請求項１０又は１１に記載の粒子検出器。
【請求項１３】
前記１つ以上の不連続部のうちの少なくとも1つ又は前記1つ以上の不連続部の全ては、関連するガス流バリアを有し、該ガス流バリアは、前記粒子検出器の外部のガスが前記粒子検出器に直線的に入るのを制限又は防止するように構成されている、請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の粒子検出器。
【請求項１４】
前記ガス流バリアは、前記不連続部の周囲から外方に延びる1つ以上の壁を含む、請求項１３に記載の粒子検出器。
【請求項１５】
前記ガス流バリアのうちの少なくとも1つ又は前記ガス流バリアの全ては、前記不連続部に対して遠位にある開口を有する管として形成され、前記不連続部に対して遠位にある前記開口は、前記粒子検出器の外部のガスが前記粒子検出器に入るのが制限又は防止されるように前記管の上に位置する及び／又は前記粒子検出器に対して方向付けられている、請求項１３又は１４に記載の粒子検出器。
【請求項１６】
内部バッフルを含む、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の粒子検出器。
【請求項１７】
前記内部バッフルは、前記粒子検出器を通る見通し線を遮断する、請求項１６に記載の粒子検出器。
【請求項１８】
前記粒子検出器は、軸外入力粒子光学装置と機能的に関連し、該軸外入力粒子光学装置は、前記粒子検出器の周りのガスの滞留を抑制又は防止するように構成されている、請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の粒子検出器。
【請求項１９】
前記軸外入力粒子光学装置は、ガスが前記軸外入力粒子光学装置を実質的に自由に流れることができるように構成されている、請求項１８に記載の粒子検出器。
【請求項２０】
前記軸外入力粒子光学装置はエンクロージャーを含み、該エンクロージャーは、前記粒子検出器の周りのガスの滞留を防止するように及び／又はガスが前記軸外入力粒子光学装置を実質的に自由に流れることができるように位置するか又は方向付けられた１つ以上の不連続部を含む、請求項１８又は１９に記載の粒子検出器。
【請求項２１】
前記粒子検出器の外部から内部に流れるガス及び／又は前記粒子検出器の内部から外部に流れるガスは粒子キャリアガスである、請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の粒子検出器。
【請求項２２】
前記粒子キャリアガスは質量分析計の残留粒子キャリアガスである、請求項２１に記載の粒子検出器。
【請求項２３】
前記粒子検出器の内部の圧力を上げるように構成されているか又は上げるための手段を含む、請求項１乃至２２のいずれか一項に記載の粒子検出器。
【請求項２４】
前記粒子検出器の外部から内部に流れるガス及び／又は前記粒子検出器の内部から外部に流れるガスの流れ特性を変化させるのに十分な圧力に前記粒子検出器の内部のガス圧力を上げるように構成されているか又は上げるための手段を含む、請求項２３に記載の粒子検出器。
【請求項２５】
前記１つ以上の放射面は電子増倍管を形成するように配置されている、請求項１乃至２４のいずれか一項に記載の粒子検出器。
【請求項２６】
請求項１乃至２５のいずれか一項に記載の粒子検出器を含む質量分析計。
【請求項２７】
粒子検出器を設計する方法であって、当該方法は、
電子放射面及び／又は電子収集面を有する第1の物理的又は仮想的粒子検出器を提供するステップと、
第２の物理的又は仮想的粒子検出器を提供するために前記第１の物理的又は仮想的粒子検出器を変更するステップと、
を含み、
前記変更するステップにより、
（ａ）前記第１の物理的又は仮想的粒子検出器の外部の環境から、前記第１の物理的又は仮想的粒子検出器の電子放射面及び／又は電子収集面の周りの環境への汚染物質の移動が、前記第２の物理的又は仮想的粒子検出器に比べて減少している、及び／又は
（ｂ）前記第２の物理的又は仮想的粒子検出器の真空コンダクタンスが、前記第２の物理的又は仮想的粒子検出器に比べて低下していることが実証された前記第２の物理的又は仮想的粒子検出器が得られる、
を含む方法。
【請求項２８】
前記第２の物理的粒子検出器を作成し、前記第２の物理的粒子検出器の外部の環境から前記第２の物理的粒子検出器の電子放射面及び／又は前記電子収集面の周りの環境への汚染物質の移動を減少させる能力についてテストするステップを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記第１の粒子検出器を作成し、前記第1の粒子検出器の外部の環境から前記第１の粒子検出器の電子放射面及び／又は前記電子収集面の周りの環境への汚染物質の移動を減少させる能力に関してテストして、前記第２の粒子検出器の同能力と比較するステップを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記第２の仮想的粒子検出器をコンピュータでモデル化し、前記第２の仮想的粒子検出器の外部の環境から前記第２の仮想的粒子検出器の電子放射面及び／又は電子収集面の周りの環境への汚染物質の移動を減少させる能力についてテストするステップを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
前記第１の仮想的粒子検出器をコンピュータでモデル化し、前記第１の仮想的粒子検出器の外部の環境から前記第１の仮想的粒子検出器の電子放射面及び／又は電子収集面の周りの環境への汚染物質の移動を減少させる能力についてテストするステップを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記第１の物理的又は仮想的粒子検出器をテストした結果を、前記第２の物理的又は仮想敵粒子検出器をテストした結果と比較するステップを含む、請求項２９又は３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記第１の物理的又は仮想的粒子検出器を変更するステップにより、請求項１乃至２５のいずれか一項に記載の粒子検出器が得られる、請求項２７乃至３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
粒子検出器のパラメータを決定する方法であって、該粒子検出器は１つ以上の電子放射面及び／又は電子収集面を内部に含み、当該方法は、前記粒子検出器（又は前記粒子検出器の仮想表現）の、
（ａ）前記物理的又は仮想的粒子検出器の外部の環境から前記電子放射面及び／又は電子収集面の周りの環境への汚染物質の移動の減少させる能力、及び／又は
（ｂ）前記物理的又は仮想的粒子検出器の真空コンダクタンスを低下させる能力
を評価するステップを含む、方法。
【請求項３５】
前記パラメータは、前記1つ以上の電子放射面のうちの1つ又は前記電子収集面への汚染物質の堆積の速度及び／又は程度である、請求項３４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、科学分析装置の構成要素に関する。より具体的には、本発明は、電子増倍管を含み、動作寿命を延ばすか又は性能を改善するために変更が加えられた種類のイオン検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
質量分析計では、検体はイオン化されて一連の荷電粒子(イオン)を形成する。そして、得られたイオンは、一般に加速と、電場又は磁場への曝露とによってそれらの質量電荷比に従って分離される。分離された信号イオンは、イオン検出器表面に衝突して１つ以上の二次電子を生成する。結果は、質量電荷比の関数である検出されたイオンの相対的存在量のスペクトルとして表示される。
【０００３】
他の用途では、検出される粒子はイオンでなくてもよく、中性原子、中性分子又は電子であり得る。いずれにせよ、粒子が衝突する検出器表面が依然として設けられている。
【０００４】
検出器の衝突面への入力粒子の衝突から生じる二次電子は、電子増倍管によって通常増幅される。電子増倍管は、一般に二次電子放出によって動作し、それにより倍増管の衝突面への１つ又は複数の粒子の衝突により、衝突面の原子に関連する１つ又は（好ましくは）複数の電子が放出される。
【０００５】
電子増倍管の一種として、ディスクリートダイノード電子増倍管が知られている。このような倍増管はダイノードと呼ばれる一連の表面を含み、各ダイノードはより正の電圧に設定される。各ダイノードは、先のダイノードから放出された二次電子からの衝突により１つ以上の電子を放出することができ、それにより入力信号を増幅する。
【０００６】
別のタイプの電子増倍管は、１つの連続するダイノードを用いて動作する。これらのバージョンでは、連続するダイノード自体の抵抗材料は、放射面の長さに沿って電圧を分配するための分圧器として使用される。連続するダイノードは、１つの又は複数のチャネルデバイスであり得る。マルチチャネルデバイスは直接的又は１つのチャネルの連続するダイノードを組み合わせることによって、例えば、共通軸の周りで１つのチャネルのダイノードの束をねじるによって構成できる。
【０００７】
追加の種類の電子増倍管はクロスフィールド検出器である。これらの検出器は、荷電粒子運動を制御するために、イオン及び電子の経路に垂直な電場及び磁場の組み合わせを用いる。クロスフィールド検出器は、離散検出器又は連続検出器を用い得る。
【０００８】
検出器は、単一の粒子（電子、イオン及び中性子）の検出に使用される平面部品であるマイクロチャネルプレート検出器を含み得る。マイクロチャネルプレート検出器及び電子増倍管は、双方とも二次電子放出を通じた電子の増倍により単一の粒子を増強するため、互いに密接に関係している。しかしながら、マイクロチャネルプレート検出器は多数の別々のチャネルを有するため、空間分解能をさらに提供できる。
【０００９】
検出器において、増幅された電子信号は末端陽極に衝突し、末端陽極は衝突した電子の数に比例する電気信号を出力する。陽極からの信号は、当該技術分野で良く知られているように、分析のためにコンピュータに送られる。
【００１０】
電子放出ベースの検出器の性能が経時的に劣化することは、当該技術分野における問題である。二次電子放出は経時的に減少することにより、電子増倍管の利得が減少すると考えられる。このプロセスを補償するため、必要な倍増管の利得を維持するために倍増管に印加される動作電圧を周期的に上げなればならない。しかしながら、最終的には倍増管の交換が必要となる。検出器の利得は、急性及び慢性の両方で負の影響を受け得る。
【００１１】
従来の当業者は、ダイノードの表面領域を増加させることによってダイノードの経年劣化の問題に取り組んできた。表面領域の増加は、電子増倍プロセスの仕事量をより広い領域にわたって分散させるように作用し、老化プロセスを効果的に遅延させ、動作寿命及び利得安定性を改善する。このアプローチは、寿命をわずかに延ばすだけであり、もちろん、質量分析装置による検出器ユニットのサイズの制約によって制限される。
【００１２】
チャンネルトロン等の連続電子増倍器（ＣＥＭ）では、従来の当業者は、従来受け入れられてきた円形デザインに代えて楕円形の断面を使用することにより放射面の領域を増やすことを試みてきた。耐用年数の増加は認められたものの、その増加は表面領域の増加に比例しなかった。したがって、表面領域以外に１つ以上の要因が耐用年数に影響を及ぼすようである。
【００１３】
また、電子放出ベースの検出器の性能は、その耐用年数の初期段階の間に、利得の面でより早く劣化し得ることも当該技術分野における問題である。この初期利得の損失は、「バーンイン」と呼ばれることもある。従来、当業者は、実際の分析作業に装置を使用する前に「バーンイン」期間を素早く克服するために、初期の集中操作期間を採用することによってこの問題に取り組んできた。このアプローチは効果的であるものの、時間と労力を要し、新たな検出器の実装を遅らせる。
【００１４】
本発明の一態様は、耐用年数が延びた及び／又は性能が改善された検出器を提供することにより、従来技術の問題を克服するか又は改善する。さらなる態様は、先行技術に対する有用な代替物を提供する。
【００１５】
文献、行為、材料、装置、物品等の議論は、本発明のための文脈を提供することのみを目的として本明細書に含まれる。これらの事項のいずれか又は全てが先行技術基準の一部を形成するか又は本願の各クレームの優先日前に存在していた本発明に関連する分野における技術常識であったことを示唆又は表現するものではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
必ずしも最も広い態様ではない第１の態様において、本発明は、１つ以上の電子放射面及び／又は電子収集面を内部に有する粒子検出器であって、当該粒子検出器は、前記電子放射面及び／又は前記電子収集面の周りの環境が、エンクロージャーのすぐ外側の環境と異なるように構成されている、粒子検出器を提供する。
【００１７】
第１の態様の一実施形態では、前記粒子検出器は、前記電子放射面の周りの環境が、前記エンクロージャーのすぐ外側の環境と異なるように、前記電子放射面及び／又は前記電子収集面の周りの環境をユーザーが制御できるように構成されている。
【００１８】
第１の態様の一実施形態では、前記粒子検出器は、（ｉ）前記電子放射面及び／又は前記電子収集面の周りの環境と、（ｉｉ）前記検出器のすぐ外側の環境との差異が確立される及び／又は維持されるのが促進されるように構成されたエンクロージャーを含む。
【００１９】
第１の態様の一実施形態では、前記粒子検出器は、前記エンクロージャーのすぐ外側の環境とは異なる、前記電子放射面及び／又は電子収集面の周りの環境を確立するための手段を含む。
【００２０】
第１の態様の一実施形態では、前記粒子検出器は、前記電子放射面の周りの環境が、前記エンクロージャーのすぐ外側の環境と異なるように、前記電子放射面及び／又は前記電子収集面の周りの環境をユーザーが制御できるようにする手段を含む。
【００２１】
第１の態様の一実施形態では、前記電子放射面及び／又は前記電子収集面の周りの環境は、前記エンクロージャーのすぐ外側の環境と、それぞれの環境におけるガス種（gas  species）の有無又は分圧の点及び／又はそれぞれの環境における汚染物質種（contaminant  species）の有無又は濃度の点で異なる。
【００２２】
第１の態様の一実施形態では、前記粒子検出器は、前記粒子検出器のように構成されていない従来技術の類似の又は同一の粒子検出器に比べて、その真空コンダクタンスを低下又は増加させるように構成されている。前記粒子検出器は、前記検出器の外部の環境から前記電子放射面及び／又は電子収集面への汚染物質の移動を抑制又は防止するために真空コンダクタンスを下げることが好ましい。
【００２３】
第１の態様の一実施形態では、前記粒子検出器は、前記粒子検出器の真空コンダクタンスをユーザーが制御できるように構成されている。
【００２４】
第１の態様の一実施形態では、前記粒子検出器の外部から内部に流れるガス及び／又は前記粒子検出器の内部から外部に流れるガスが、従来の流体の流れ特性（flow  characteristics）を有さないよう動作するように構成されている。
【００２５】
第１の態様の一実施形態では、前記粒子検出器の外部から内部に流れるガス及び／又は前記粒子検出器の内部から外部に流れるガスが、分子流の流れ特性を有するように動作するよう構成されている。
【００２６】
第１の態様の一実施形態では、前記粒子検出器の外部から内部に流れるガス及び／又は前記粒子検出器の内部から外部に流れるガスが、従来の流体流と分子流との間で遷移する流れ特性を有するように動作するよう構成されている。
【００２７】
第１の態様の一実施形態では、前記粒子検出器は、前記粒子検出器の内部の圧力を下げるように構成されているか又は下げるための手段を含む。
【００２８】
第１の態様の一実施形態では、前記粒子検出器は、前記粒子検出器の外部から内部に流れるガス及び/又は前記粒子検出器の内部から外部に流れるガスの流れ特性を変化させるのに十分な圧力に前記粒子検出器の内部のガス圧力を下げるように構成されているか又は下げるための手段を含む。
【００２９】
第１の態様の一実施形態では、前記粒子検出器は、電子倍増管を形成するように配置された一連の電子放射面を含む。
【００３０】
第１の態様の一実施形態では、前記エンクロージャーは約３以下のエンクロージャー部又は約２以下のエンクロージャー部で形成されている。
【００３１】
第１の態様の一実施形態では、前記エンクロージャーは単一の材料から形成されている。
【００３２】
第１の態様の一実施形態では、前記エンクロージャーは１つ以上の不連続部（discontinuities）を含む。
【００３３】
第１の態様の一実施形態では、前記粒子検出器は、前記粒子検出器の外部のガスの流れが前記１つ以上の不連続部のうちの１つ又は全てに入るのを妨げるための手段を含む。
【００３４】
第１の態様の一実施形態では、前記１つ以上の不連続部のうちの少なくとも１つ又は前記１つ以上の不連続部の全ては、前記粒子検出器の外部のガスが前記粒子検出器に入るのが制限又は防止されるような寸法を有する。
【００３５】
第１の態様の一実施形態では、前記１つ以上の不連続部のうちの少なくとも１つ又は前記１つ以上の不連続部の全ては、それらの機能に必要な大きさ程の大きさである。
【００３６】
第１の態様の一実施形態では、前記１つ以上の不連続部のうちの少なくとも１つ又は前記１つ以上の不連続部の全ては、前記粒子検出器の外部のガスが前記粒子検出器に入るのが制限又は防止されるように、前記エンクロージャーの上に位置する及び／又は前記粒子検出器に対して方向付けられている。
【００３７】
第１の態様の一実施形態では、前記１つ以上の不連続部のうちの少なくとも1つ又は前記1つ以上の不連続部の全ては、関連するガス流バリアを有する。
【００３８】
第１の態様の一実施形態では、前記ガス流バリアの少なくとも１つ又は前記ガス流バリアの全ては、前記粒子検出器の外部のガスが前記粒子検出器に直線的に入るのを制限又は防止するように構成されている。
【００３９】
第１の態様の一実施形態では、前記ガス流バリアの少なくとも１つ又は前記ガス流バリアの全ては、前記不連続部の周囲から外方に延びる1つ以上の壁を含む。
【００４０】
第１の態様の一実施形態では、前記ガス流バリアの少なくとも１つ又は前記ガス流バリアの全ては長いか又は細長い。
【００４１】
第１の態様の一実施形態では、前記ガス流バリアの少なくとも１つ又は前記ガス流バリアの全ては、１つ以上の屈曲部（bends）及び／又は１つ以上の９０°の屈曲部を含む。
【００４２】
第１の態様の一実施形態では、前記ガス流バリアの少なくとも１つ又は前記ガス流バリアの全てはバッフルを含む。
【００４３】
第１の態様の一実施形態では、前記ガス流バリアのうちの少なくとも1つ又は前記ガス流バリアの全ては、前記不連続部に対して遠位にある開口を有する管として形成されている。
【００４４】
第１の態様の一実施形態では、前記不連続部に対して遠位にある前記開口は、前記粒子検出器の外部のガスが前記粒子検出器に入るのが制限又は防止されるように前記管の上に位置する及び／又は前記粒子検出器に対して方向付けられている。
【００４５】
第１の態様の一実施形態では、前記ガス流バリアのうちの少なくとも1つ又は前記ガス流バリアの全ては、湾曲しており及び／又はその上の外面上に角を有していない。
【００４６】
第１の態様の一実施形態では、前記エンクロージャーの外面は湾曲しているか又は湾曲部を含む及び／又は角を有していない。
【００４７】
第１の態様の一実施形態では、前記粒子検出器は内部バッフルを含む。
【００４８】
第１の態様の一実施形態では、前記内部バッフルは、前記粒子検出器を通る見通し線（line  of  sight）を遮断する。
【００４９】
第１の態様の一実施形態では、前記粒子検出器は入力開口を含み、該入力開口の断面積は約０．１ｃｍ２未満である。
【００５０】
第１の態様の一実施形態では、前記粒子検出器は、前記粒子検出器を通る見通し線がないように構成されている。
【００５１】
第２の態様では、本発明は、軸外入力粒子光学装置と機能的に関連する第１の態様のいずれかの実施形態に係る粒子検出器を提供する。該軸外入力粒子光学装置は、前記粒子検出器の周りのガスの滞留を抑制又は防止するように構成されている。
【００５２】
第２の態様の一実施形態では、前記軸外入力粒子光学装置は、ガスが前記軸外入力粒子光学装置を実質的に自由に流れることができるように構成されている。
【００５３】
第２の態様の一実施形態では、前記軸外入力粒子光学装置はエンクロージャーを含み、該エンクロージャーは、前記粒子検出器の周りのガスの滞留を防止するように及び／又はガスが前記軸外入力粒子光学装置を実質的に自由に流れることができるように位置するか又は方向付けられた１つ以上の不連続部を含む。
【００５４】
第１の態様又は第２の態様の一実施形態では、前記粒子検出器の外部から内部に流れるガス及び／又は前記粒子検出器の内部から外部に流れるガスは粒子キャリアガスである。
【００５５】
第１の態様又は第２の態様の一実施形態では、前記粒子キャリアガスは質量分析計の残留粒子キャリアガスである。
【００５６】
第１の態様又は第２の態様の一実施形態では、前記粒子検出器は、前記粒子検出器の外部から内部に流れるガス及び／又は前記粒子検出器の内部から外部に流れるガスが従来の流体の流れ特性を有するように動作するよう構成されている。
【００５７】
第１の態様又は第２の態様の一実施形態では、前記粒子検出器は、前記粒子検出器の外部から内部に流れるガス及び／又は前記粒子検出器の内部から外部に流れるガスが分子流の流れ特性を有さないように動作するよう構成されている。
【００５８】
第１の態様又は第２の態様の一実施形態では、前記粒子検出器は、前記粒子検出器の外部から内部に流れるガス及び／又は前記粒子検出器の内部から外部に流れるガスが従来の流体流と分子流との間で遷移する流れ特性を有さないように動作するよう構成されている。
【００５９】
第１の態様又は第２の態様の一実施形態では、前記粒子検出器は、前記粒子検出器内部の圧力を高めるように構成されているか又は高めるための手段を含む。
【００６０】
第１の態様又は第２の態様の一実施形態では、前記粒子検出器は、前記粒子検出器の外部から内部に流れるガス及び／又は前記粒子検出器の内部から外部に流れるガスの流れ特性を変化させるのに十分な圧力に前記粒子検出器の内部のガス圧力を上げるように構成されているか又は上げるための手段を含む。
【００６１】
第１の態様又は第２の態様の一実施形態では、前記粒子検出器は、電子増倍管を形成するように配置された一連の電子放射面を含む。
【００６２】
第１の態様又は第２の態様の一実施形態では、前記エンクロージャーは約２以上のエンクロージャー部又は約３以上のエンクロージャー部で形成されている。
【００６３】
第１の態様又は第２の態様の一実施形態では、前記エンクロージャーは複数の材料から形成されている。
【００６４】
第１の態様又は第２の態様の一実施形態では、前記エンクロージャーは１つ以上の不連続部を含む。
【００６５】
第１の態様又は第２の態様の一実施形態では、前記粒子検出器は、前記粒子検出器の外部のガス流が１つ以上の不連続部のうちの１つ又は全てに入るのを促進するための手段を含む。
【００６６】
第１の態様又は第２の態様の一実施形態では、前記１つ以上の不連続部のうちの少なくとも１つ又は前記１つ以上の不連続部の全ては、前記粒子検出器の外部のガスが前記粒子検出器に入るのを促進するような寸法を有する。
【００６７】
第１の態様又は第２の態様の一実施形態では、前記１つ以上の不連続部のうちの少なくとも１つ又は前記１つ以上の不連続部の全ては、それらの機能に必要な大きさよりも大きい。
【００６８】
第１の態様又は第２の態様の一実施形態では、前記１つ以上の不連続部のうちの少なくとも１つ又は前記１つ以上の不連続部の全ては、前記粒子検出器の外部のガスが前記粒子検出器に入るのが促進されるように、前記エンクロージャーの上に位置する及び／又は前記粒子検出器に対して方向付けられている。
【００６９】
第１の態様又は第２の態様の一実施形態では、前記粒子検出器は入力開口を含み、該入力開口の断面積は約２０ｃｍ２よりも大きい。
【００７０】
第１の態様又は第２の態様の一実施形態では、前記粒子検出器は、前記粒子検出器を通る見通し線が存在するように構成されている。
【００７１】
第１の態様又は第２の態様の一実施形態では、前記粒子検出器は、軸外入力粒子光学装置と機能的に関連し、該軸外入力粒子光学装置は、前記粒子検出器の周りのガスの滞留を促進するように構成されている。
【００７２】
第１の態様又は第２の態様の一実施形態では、前記粒子検出器は、軸外入力粒子光学装置と機能的に関連し、該軸外入力粒子光学装置は、ガスが該軸外入力粒子光学装置を実質的に自由に流れるのを抑制又は防止するように構成されている。
【００７３】
第１の態様又は第２の態様の一実施形態では、前記粒子検出器は、軸外入力粒子光学装置と機能的に関連し、該軸外入力粒子光学装置はエンクロージャーを含み、該エンクロージャーは、前記粒子検出器の周りのガスの滞留を防止するように及び／又はガスが前記軸外入力粒子光学装置を実質的に自由に流れることができるように位置するか又は方向付けられた１つ以上の不連続部を含む。
【００７４】
第１の態様又は第２の態様の一実施形態では、前記粒子検出器の外部から内部に流れるガス及び／又は前記粒子検出器の内部から外部に流れるガスは粒子キャリアガスである。
【００７５】
第１の態様又は第２の態様の一実施形態では、前記粒子キャリアガスは質量分析計の残留粒子キャリアガスである。
【００７６】
第３の態様では、第１又は第２の態様のいずれかの実施形態の粒子検出器を含む質量分析計を提供する。
【００７７】
第４の態様では、本発明は粒子検出器を設計する方法を提供する。当該方法は、電子放射面及び／又は電子収集面を有する第1の物理的又は仮想的粒子検出器を提供するステップと、第２の物理的又は仮想的粒子検出器を提供するために前記第１の物理的又は仮想的粒子検出器を変更するステップと、を含み、前記変更するステップにより、（ａ）前記第１の物理的又は仮想的粒子検出器の外部の環境から、前記第１の物理的又は仮想的粒子検出器の電子放射面及び／又は電子収集面の周りの環境への汚染物質の移動が、前記第２の物理的又は仮想的粒子検出器に比べて減少している、及び／又は（ｂ）前記第２の物理的又は仮想的粒子検出器の真空コンダクタンスが、前記第２の物理的又は仮想的粒子検出器に比べて低下していることが実証された前記第２の物理的又は仮想的粒子検出器が得られる。
【００７８】
第４の態様の一実施形態では、前記第２の物理的粒子検出器を作成し、前記第２の物理的粒子検出器の外部の環境から前記第２の物理的粒子検出器の電子放射面及び／又は前記電子収集面の周りの環境への汚染物質の移動を減少させる能力についてテストするステップを含む。
【００７９】
第４の態様の一実施形態では、前記第１の粒子検出器を作成し、前記第1の粒子検出器の外部の環境から前記第１の粒子検出器の電子放射面及び／又は前記電子収集面の周りの環境への汚染物質の移動を減少させる能力に関してテストして、前記第２の粒子検出器の同能力と比較するステップを含む。
【００８０】
第４の態様の一実施形態では、前記方法は、前記第２の仮想的粒子検出器をコンピュータでモデル化し、前記第２の仮想的粒子検出器の外部の環境から前記第２の仮想的粒子検出器の電子放射面及び／又は電子収集面の周りの環境への汚染物質の移動を減少させる能力についてテストするステップを含む。
【００８１】
第４の態様の一実施形態では、前記方法は、前記第１の仮想的粒子検出器をコンピュータでモデル化し、前記第１の仮想的粒子検出器の外部の環境から前記第１の仮想的粒子検出器の電子放射面及び／又は電子収集面の周りの環境への汚染物質の移動を減少させる能力についてテストするステップを含む。
【００８２】
第４の態様の一実施形態では、前記方法は、前記第１の物理的又は仮想的粒子検出器をテストした結果を、前記第２の物理的又は仮想敵粒子検出器をテストした結果と比較するステップを含む。
【００８３】
第４の態様の一実施形態では、前記第１の物理的又は仮想的粒子検出器を変更するステップにより、第１の態様のいずれかの実施形態の粒子検出器が得られる。
【００８４】
第５の態様では、本発明は粒子検出器のパラメータを決定する方法を提供する。該粒子検出器は１つ以上の電子放射面及び／又は電子収集面を内部に含み、当該方法は、前記粒子検出器（又は前記粒子検出器の仮想表現）の、（ａ）前記物理的又は仮想的粒子検出器の外部の環境から前記電子放射面及び／又は電子収集面の周りの環境への汚染物質の移動の減少させる能力、及び／又は（ｂ）前記物理的又は仮想的粒子検出器の真空コンダクタンスを低下させる能力を評価するステップを含む。
【００８５】
第４の態様の一実施形態では、前記パラメータは、前記1つ以上の電子放射面のうちの1つ又は前記電子収集面への汚染物質の堆積の速度及び／又は程度である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】図１は、ガスクロマトグラフィー装置が質量分析計に連結される一般的な先行技術の構成を示す極めて概略的なブロック図である。この構成は、本発明に係る変更された検出器と共に用いられ得る。
【図２】図２は、コレクタアノードを有する従来技術のディスクリートダイノード電子倍増管を示す極めて概略的な図である。図２に示す（電子放射面を提供する）ダイノードは、図示のように互いに平行で且つ紙面に平行な２つの平面要素（図示せず）によって所定の位置に固定されている。図３〜図８及び図１７〜図２２に示す全ての倍増管は、これらの２つの平面要素を暗に含む。
【図３】図３は、内部への汚染物質の侵入を抑制するためにダイノード及びコレクタのまわりに１つ以上のシールドを形成するエンクロージャーを有する、図２の従来技術のディスクリートダイノード電子倍増管に加えられた変更を示す極めて概略的な図である。
【図４】図４は、内部への汚染物質の侵入を抑制するためにダイノード及びコレクタのまわりに１つ以上のシールドを形成するエンクロージャーを有する、図２の従来技術のディスクリートダイノード電子倍増管に加えられた変更を示す極めて概略的な図である。
【図５】図５は、内部への汚染物質の侵入を抑制するためにダイノード及びコレクタのまわりに１つ以上のシールドを形成するエンクロージャーを有する、図２の従来技術のディスクリートダイノード電子倍増管に加えられた変更を示す極めて概略的な図である。
【図６】図６は、内部への汚染物質の侵入を抑制するためにダイノード及びコレクタのまわりに１つ以上のシールドを形成するエンクロージャーを有する、図２の従来技術のディスクリートダイノード電子倍増管に加えられた変更を示す極めて概略的な図である。
【図７】図７は、内部への汚染物質の侵入を抑制するためにダイノード及びコレクタのまわりに１つ以上のシールドを形成するエンクロージャーを有する、図２の従来技術のディスクリートダイノード電子倍増管に加えられた変更を示す極めて概略的な図である。
【図８】図８は、内部への汚染物質の侵入を抑制するためにダイノード及びコレクタのまわりに１つ以上のシールドを形成するエンクロージャーを有する、図２の従来技術のディスクリートダイノード電子倍増管に加えられた変更を示す極めて概略的な図である。
【図９】図９は、内部への汚染物の侵入を抑制するためにマイクロチャネルプレートスタック及びコレクタ全体の周りにシールドを形成するエンクロージャーを有するマイクロチャネルプレート検出器を示す極めて概略的な図である。
【図１０】図１０は、それ自体が汚染物の侵入を抑制するように構成されたマイクロチャネルプレート検出器を示す極めて概略的な図である。
【図１１】図１１は、内部への汚染物の侵入を抑制するためにマイクロチャネルプレートスタック及びコレクタの周りにシールドを形成するエンクロージャーを有する、図１０のマイクロチャネルプレート検出器を示す極めて概略的な図である。
【図１２】図１２は、検出器への汚染物の侵入を抑制するように配置されたマルチチャネルピンチポイント（ＭＰＰ）素子を含むマイクロチャネルプレート検出器を示す極めて概略的な図である。
【図１３】図１３は、検出器への汚染物質の侵入を抑制するためにコレクタの周りにシールドを形成するエンクロージャーを含む、連続電子増倍管（ＣＥＭ）設計に基づく検出器を示す極めて概略的な図である。この図に示す構成は、シングルチャンネル及びマルチチャネルＣＥＭの双方に適用可能である。
【図１４】図１４は、検出器への汚染物の侵入を抑制するように配置されたマルチプルピンチポイント（ＭＰＰ）を含む、連続電子増倍管（ＣＥＭ）設計に基づく検出器を示す極めて概略的な図である。この図に示す構成は、シングルチャンネル及びマルチチャネルＣＥＭの双方に適用可能である。
【図１５】図１５は、検出器への汚染物質の侵入を抑制するために屈曲を含む、連続電子増倍管（ＣＥＭ）設計に基づく検出器を示す極めて概略的な図である。この図に示す構成は、シングルチャンネル及びマルチチャネルＣＥＭの双方に適用可能である。
【図１６】図１６は、検出器への汚染物質の侵入を抑制するためにねじれを含む、連続電子増倍管（ＣＥＭ）設計に基づく検出器を示す極めて概略的な図である。この図に示す構成は、シングルチャンネル及びマルチチャネルＣＥＭの双方に適用可能である。
【図１７】図１７は、図２の従来技術のディスクリートダイノード電子倍増管への変更を示す極めて概略的な図であり、変更はダイノードから延びるシールドであり、変更は、検出器内への汚染物質の検出器への侵入を抑制するために検出器の内部を部分的に囲むように作用する。
【図１８】図１８は、図２の従来技術のディスクリートダイノード電子倍増管への変更を示す極めて概略的な図であり、変更はダイノードから延びるシールドであり、変更は、検出器内への汚染物質の検出器への侵入を抑制するために検出器の内部を部分的に囲むように作用する。
【図１９】図１９は、図２の従来技術のディスクリートダイノード電子倍増管への変更を示す極めて概略的な図であり、変更はダイノードから延びるシールドであり、変更は、検出器内への汚染物質の検出器への侵入を抑制するために検出器の内部を部分的に囲むように作用する。
【図２０】図２０は、図２の従来技術のディスクリートダイノード電子倍増管への変更を示す極めて概略的な図であり、変更はダイノードから延びるシールドであり、変更は、検出器への汚染物質の検出器への侵入を抑制するために検出器の内部を部分的に囲むように作用する。
【図２１】図２１は、検出器への汚染物質の侵入を抑制するために検出器の内部を部分的に囲むように作用する三部構成のエンクロージャーを有する、図２の従来技術のディスクリートダイノード電子倍増管を示す極めて概略的な図である。
【図２２】図２２は、ダイノードから延びるシールドと、コレクタを取り囲む単一のエンクロージャーを有し、これらの特徴の組み合わせは、検出器への汚染物質の侵入を抑制するために検出器の内部を部分的に囲むように作用する、図２の従来技術のディスクリートダイノード電子倍増管を示す極めて概略的な図である。
【発明を実施するための形態】
【００８７】
本説明を検討した後、本発明が様々な代替の実施形態及び代替の用途でどのように実施されるかが当業者には分かるであろう。しかしながら、本発明の様々な実施形態を本明細書に記載するが、これらの実施形態は例示に過ぎず、限定するものではないことが分かる。そのため、種々の代替的な実施形態の本説明は、本発明の範囲又は広さを制限するものと解釈すべきではない。さらに、利点又は他の態様についての記述は、特定の例示の実施形態に該当するものであり、必ずしも特許請求の範囲によってカバーされる全ての実施形態には該当しない。
【００８８】
本明細書の説明及び特許請求の範囲を通して、「含む」という用語及び該用語の変形である「含まれる」及び「含み」等は、他の追加物、構成要素、整数又はステップを除外することを意図するものではない。
【００８９】
本明細書にわたって言及する「一実施形態」又は「１つの実施形態」とは、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造又は特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。そのため、本明細書中の様々な箇所における「一実施形態において」又は「１つの実施形態において」という表現の出現は、可能性はあるが、全てが必ずしも同じ実施形態に言及しているわけではない。
【００９０】
本明細書に記載の本発明の全ての実施形態は、本明細書に開示する利点の全てを有するわけではないことが分かる。一部の実施形態は１つの利点を有し得るが、他の実施形態は全く利点を有さない場合があり、先行技術に対する有用な代替手段に過ぎない。
【００９１】
本発明は、検出器の性能及び／又は耐用年数は、それが動作される環境によって影響されるという発見に少なくとも部分的に基づいている。とりわけ、出願人は、検出器の内部環境を外部環境から切り離すための手段は、検出器が動作する真空チャンバ内に存在する非ターゲット材の侵入を抑制又は防止することを発見した。
【００９２】
検出器の内部環境と外部環境とを切り離すことは多くの方法で実現でき、そのいくつかは、検出器に又は検出器の周りに適用され得る種々の種類のシールドに言及して本明細書で例示される。一部の実施形態では、シールドは、検出器の内部からガス（残留キャリアガス等）を偏向させて遠ざけることにより、ガス分子及び関連する汚染物質の侵入を抑制するように作用する。このように、検出器の電子放射面及びアノードコレクタは、汚染物質への露出が低減されるため、延長された耐用年数又は向上した性能を有する。
【００９３】
一部の実施形態では、検出器の内部環境と外部環境とを切り離すことは、検出器の周りで確立される真空下でのガス及び他の材料（そのうちの一部はダイノード/コレクタ汚染物質として作用し得る）のコンダクタンスを変化させることにより実現され得る。本発明の好ましい実施形態の少なくとも一部では、検出器の電子放射面及び／又はアノードコレクタを少なくとも部分的に囲うためのシールドを用いることは、真空コンダクタンスを変化させるように作用する。
【００９４】
（常にではないが）一般的に、検出器の内部空間を通るガスのコンダクタンスを下げることが望ましい。何らかの種類のシールド又はエンクロージャーを有する本発明の多くの実施形態は、検出器内部を通るガスのコンダクタンスの低下をもたらす。そのため、（例えば）検出器を通過する残留キャリアガスは、ダイノードやコレクタ面等の検出器の内面に接触することが阻害される。
【００９５】
検出器に入る及び検出器から出るガス及び他の材料のコンダクタンスは、質量分析及び他の用途で使用するために検出器を設計する際に先行技術の当業者によってこれまで考慮されてこなかった。真空コンダクタンス及び対応する検出器の内部環境及び外部環境の連結（又は分離）は、従来技術では単純に考慮されていない。
【００９６】
出願人は、既存の検出器設計に組み込むための又は代替的に新たな検出器のデザインのための基礎として一連の物理的及び機能的特徴を提案する。検出器に出入りするガス又は他の物質の真空コンダクタンスは、検出器の内部環境が外部環境とどの程度強く連結されているかを決定する。本検出器は、２つの環境の連結を減少若しくは増加させるか又は２つの環境の分離を増加させるか又は減少させる別の方法をとるように構成されている。
【００９７】
当業者に理解されるように、粒子検出器は様々な圧力方式で動作する。十分に低い圧力では、検出器の内外のガスはもはや従来の流体のように流れなくなり、代わりに遷移流又は分子流のいずれかで動作する。理論によって何ら制限されることを決して望むものではないが、出願人は、検出器の内部環境及び外部環境が遷移流及び／又は分子流の状態で動作している場合、２つの環境間の連結を制御することが可能であることを提案する。
【００９８】
検出器デザインに適用可能な多くの物理的及び機能的特徴は、検出器の内部環境及び外部環境の連結の第一の制御を可能にする。これらの特徴要素は、検出器の真空コンダクタンスを操作することによってその目的を実現できる。
【００９９】
検出器の外部環境と内部検出器環境との連結を下げるために、以下で説明する特徴が有用であると考えられる。例えば、検出器が質量分析計に組み込まれている場合などである。
【０１００】
一部の実施形態では、特徴は、質量分析計のイオン化手段に試料を導くために用いられるキャリアガス（例えば、水素、ヘリウム又は窒素）の流れ又は圧力を変化させることを意図する。いったん試料がイオン化されると、得られたイオンの通路は質量分析器の制御下にあるが、残留キャリアガスは質量分析器を越えてイオン検出器に向かって続く。従来技術では、残留キャリアガスが検出器の寿命及び／又は性能に及ぼす影響は全く考慮されていない。出願人は、残留キャリアガスが多くの場合検出器の（増幅電子放射面である）ダイノードの動作を阻害するか、それ以外には妨害する汚染物質を含むことを見出した。加えて又は代替的に、そのような汚染物質は、検出器のコレクタ面を汚し得る。
【０１０１】
質量分析計に連結されたガスクロマトグラフィー装置の一般的な先行技術の構成を示す図１を参照する。試料は注入され、キャリアガスを混合されている。キャリアガスは、試料がオーブンの分離媒体を通るように推進させる。試料の分離された成分は、移送ラインの末端から出て質量分析計に入る。これらの成分はイオントラップ質量分析器を通してイオン化され加速される。質量分析器を出たイオンは検出器に入り、各イオンのための信号は、その中のディスクリートダイノード電子倍増管（図示せず）によって増幅される。増幅された信号は接続されたコンピュータで処理される。出願人は、試料成分と共に移送ラインの末端から出るキャリアガス及び他の物質が、電子放射面及びコレクタ（アノード）を含む検出器の内部に入り汚染することを最初に認識した。これは、急性の負の効果（検出器の性能を一時的に変化させる）を有するだけでなく、より慢性的な負の効果も有し、長期的な性能不足及び検出器の耐用年数の短縮につながる。問題の真の性質を発見した後、出願人は、検出器内の環境を検出器の直ぐ外側の環境から切り離すことをもたらす１つ以上の特徴を有する検出器を提供する。
【０１０２】
第1の特徴として、検出器のエンクロージャーの外面は、可能な限り少数の連続ピースで構成され得る。エンクロージャーは、連続した外面を提供するように単一の材料片から製造される。この特徴は、検出器に単独で又は本明細書に開示されている任意の他の特徴の１つ以上との組み合わせで組み込みこまれ得る。
【０１０３】
検出器エンクロージャーの不連続部の寸法は、(面積の観点で)可能な限り小さな大きさにされ得る。本明細書で用いられる「不連続」という用語は、検出器の外から内にガスが移動し得る任意の手段、例えば、孔、格子、グリル、ベント、開口又はスロットを含むことを意図する。そのような不連続部は一般に機能（例えば、イオン流れの検出器に入れること）を有するため、所要の機能を実行するのに十分な大きさであるが、好ましくはそれ以上ではない大きさにされる。一部の実施形態では、不連続部は、適切に機能するために必要な絶対最小値より大きくてもよいが、必要な絶対最小サイズよりも１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１１％、１２％、１３％、１４％、１５％、１６％、１７％、１８％、１９％又は２０％大きくならない。この特徴は検出器に単独で又は本明細書で開示する任意の他の特徴の１つ以上との組み合わせで組み込まれ得る。
【０１０４】
検出器のエンクロージャー内の不連続部は、質量分析計内に存在する残留キャリアガスの流れ等の検出器の外部環境内を流れるガスから外方を向くように（face  away  from）方向付けられるか、配列されるか又はそれ以外の場合は空間的に配置され得る。この特徴は検出器に単独で又は本明細書で開示する任意の他の特徴の１つ以上との組み合わせで組み込まれ得る。
【０１０５】
検出器のエンクロージャーの外面は、検出器の外側環境の周りを流れる任意のガスから層流及び／又は渦を生成するために丸みを帯びた特徴を用い得る。これらの層流及び/又は渦は不連続部を効果的にシールする高いガス圧領域を提供し得る（さもなければ、不連続部は他の残留キャリアガスが入ることを許す）。この特徴は、検出器に単独で又は本明細書で開示する任意の他の特徴の１つ以上との組み合わせで組み込まれ得る。
【０１０６】
検出器のエンクロージャーの表面の不連続部は、残留キャリアガスの侵入を抑制するために関連するガス流バリアを有し得る。本明細書の利点を考えた場合、当業者は、その機能に適した一連の仕掛けを考え付くことができる。一部の実施形態では、バリアは第１及び第２の開口を有し、そのうちの一方は検出器のエンクロージャーの不連続部と（ひいては検出器の内部の環境と）ガス連通し、第２の開口は検出器の外の環境とガス連通する。第２の開口は、ガスの流れ（例えば残留キャリアガス）が実質的にないようにするために検出器に対して遠位であり得る。これらの特徴のうちの１つ以上は、検出器に単独で又は本明細書で開示する任意の他の特徴の１つ以上との組み合わせで組み込まれ得る。
【０１０７】
一部の実施形態では、第２の開口は依然としてガスの流れに曝されるものの、障壁は、検出器の内部環境にガス流が侵入するのを防止又は抑制するように構成されている。この目的は、入ったガスが検出器の内部の環境に流れるのを少なく又はゼロになるように、バリアに入ったガスの流れを抑制又は防止することによって実現され得る、例えば、真空ガス流バリアは可能な限り長くてもよく及び／又は可能な限り狭くてもよく及び／又は１つ以上の屈曲部又はコーナーを含んでもよく及び／又は１つ以上の９０度の屈曲部を含んでもよく及び／又は内部の見通し線を最小限にするために内部バッフルを含み得る。これらの特徴のうちの１つ以上は、検出器に単独で又は本明細書で開示する任意の他の特徴の１つ以上との組み合わせで組み込まれ得る。
【０１０８】
ガスフローバリアは、質量分析計によって用いられる残留キャリアガスの流れ等の検出器の外部環境で流れるガスから外方を向くように構成されるか、配置されるか又は方向づけられ得る。この特徴は検出器に単独で又は本明細書で開示する任意の他の特徴の１つ以上との組み合わせで組み込まれ得る。
【０１０９】
ガスフローバリアは、いかなる放電も防止又は抑制されるように丸みを帯びた外面を含み得る。それに加えて又は代替的に、そのような丸みを帯びた面は検出器の外部の環境内を流れるガスから層流ガス流及び／又は渦を生成し得る。これらの層流及び／又は渦は、シールドの開口を本質的に密閉する高圧領域を提供し得る。この特徴は検出器に単独で又は本明細書で開示する任意の他の特徴の１つ以上との組み合わせで組み込まれ得る。
【０１１０】
検出器の外を流れるガスが検出器の内部環境内に入るのを防止又は抑制するために、２つ以上のガス流バリアは、相加的に又は相乗的に協働するように構成されるか、配置されるか又は方向付けられ得る。この特徴は検出器に単独で又は本明細書で開示する任意の他の特徴の１つ以上との組み合わせで組み込まれ得る。
【０１１１】
さらなる特徴として、検出器は、検出器にわたって任意の又は全ての内部見通し線を制限するか又は完全に取り除くために内部バッフルを含み得る。この特徴は、粒子（例えば、イオン及び電子）の光学に対して負の影響を及ぼさない限り一般的に適用可能である。この特徴は検出器に単独で又は本明細書で開示する任意の他の特徴の１つ以上との組み合わせで組み込まれ得る。
【０１１２】
検出器は、粒子ビームを受け入れるための入力開口を通常含む。出願人は、そのような開口は、通常大量の残留キャリアガス及び関連物質を受け入れ、事実上、検出器の内部環境及び外部環境を連結することを見出した。本明細書の他の部分で述べたように、そのような連結は多くの状況で望ましくないため、入力開口のサイズは可能な限り最小化されるべきである。一部の実施形態では、入力開口の断面積は約２０ｃｍ２、１９ｃｍ２、１８ｃｍ２、１７ｃｍ２、１６ｃｍ２、１５ｃｍ２、１４ｃｍ２、１３ｃｍ２、１２ｃｍ２、１１ｃｍ２、１０ｃｍ２、９ｃｍ２、８ｃｍ２、７ｃｍ２、６ｃｍ２、５ｃｍ２、４ｃｍ２、３ｃｍ２、２ｃｍ２、１ｃｍ２、０．９ｃｍ２、０．８ｃｍ２、０．７ｃｍ２、０．６ｃｍ２、０．５ｃｍ２、０．４ｃｍ２、０．３ｃｍ２、０．２ｃｍ２、又は０．１ｃｍ２に以下である。好ましくは、入力開口の断面積は約０．１ｃｍ２以下であることが好ましい。この特徴は検出器に単独で又は本明細書で開示する任意の他の特徴の１つ以上との組み合わせで組み込まれ得る。
【０１１３】
検出器の内部環境と外部環境との連結を高めることが望ましい場合、入力開口の断面積が大きくされ、一部の実施形態では１ｃｍ２、２ｃｍ２、３ｃｍ２、４ｃｍ２、５ｃｍ２、６ｃｍ２、７ｃｍ２、８ｃｍ２、９ｃｍ２、１０ｃｍ２、１１ｃｍ２、１２ｃｍ２、１３ｃｍ２、１４ｃｍ２、１５ｃｍ２、１６ｃｍ２、１７ｃｍ２、１８ｃｍ２、１９ｃｍ２又は２０ｃｍ２以上であり得る。この特徴は検出器に単独で又は本明細書で開示する任意の他の特徴の１つ以上との組み合わせで組み込まれ得る。
【０１１４】
検出器が２つの開口を含む場合、開口は、開口間に完全又は部分的な直接見通し線が存在しないように配置されることが好ましい。そのような配置は、検出器を通るガスの自由な流れを妨げるように作用し、ひいては検出器への残留キャリアガスの侵入を防止又は抑制する。この特徴は検出器に単独で又は本明細書で開示する任意の他の特徴の１つ以上との組み合わせで組み込まれ得る。
【０１１５】
検出器が軸外入力光学装置に関連する場合、そのような装置は、ガスが装置に蓄積するのではなく、ガスが装置を通って流れるのを促進するために不連続部（例えば、ベント、グリル、開口又は孔）を含み得る。このアプローチは、そのようなガスは検出器に内の環境に入る傾向があるため、入力光学系の周り及び検出器の外側の領域にガスが局所的に蓄積するのを防止又は抑制する。この特徴は、単独で、または本明細書に開示されている任意の他の特徴の任意の1つ以上と組み合わせて、検出器に組み込むことができる。この特徴は検出器に単独で又は本明細書で開示する任意の他の特徴の１つ以上との組み合わせで組み込まれ得る。
【０１１６】
上記で開示した特徴のそれぞれは、検出器の内部及び外部の環境の切り離しにつながり得る。一部の状況では、２つの環境をより密接に連結することが望ましいことがあり、そのような場合には、その目的を実現するために、上記の特徴に関する教示が変更され得る。例えば、２つの環境を切り離すためにバリアが残留ガスの流れから外方を向くように構成されている場合、バリアは、２つの環境を連結するためにガスの流れを向くように構成され得る。別の例としては、２つの環境を切り離すために開口は最小サイズであるとの教示については、２つの環境を連結するために開口のサイズが最大にされ得る。
【０１１７】
ここで、アノードコレクタに動作可能に連結されたディスクリートダイノード電子倍増管である従来技術の検出器を示す図２を参照する。この従来技術の検出器は、本発明によって提供される検出器への汚染物質の導入を抑制する内部環境及び外部環境を切り離すための新規な構造及び戦略を強調するための基礎として提示される。図２は、質量分析計の文脈で有用な種類の検出器を概して示し、検出器は、それぞれが電子放射面（１０）、（１５）、（２０）、（２５）、（３０）、（３５）及び（４０）を有する一連の７つのダイノードを有する。コレクタアノード（４５）は、末端のダイノード（４０）から放出されたすべての電子を受け取るように配置されている。
【０１１８】
当業者であれば、電子放射面（１０）、（１５）、（２０）、（２５）、（３０）、（３５）及び（４０）を提供する図２に示すダイノードは、図に示すように、互いに平行であり且つ紙面に対しても平行である２つの平面要素（一般的には、セラミックから製造される）によって位置が固定されていることが分かる。図２及び関連する図３〜図８及び図１７〜図２２のダイノードの全ては、これらの２つの平行な要素によって位置が固定されていると理解される。これらの２つの平行な要素は、全てのダイノードの周囲を越えて延びるような大きさを有する。
【０１１９】
図３は、囲い込まれたコレクタを有する本発明の検出器の実施形態を示す。エンクロージャーはシールド（１００）によって提供される。シールドの端は、末端及び最後から二番目のダイノードに接触し、検出器の下端の周辺全体の周りに巻かれる。
【０１２０】
図４は、シールド（１００）により延長されたエンクロージャーを有する、本発明の検出器の実施形態を示す。シールドの端は、第１及び第２のダイノードの端と接触し、検出器の周辺全体の周りに巻かれ、大幅なレベルの検出器の内部環境と外部環境との切り離しを提供する。
【０１２１】
図５は、シールド（１００）により、図３の実施形態と図４の実施形態との間の中間のレベルのエンクロージャーを有する、本発明の検出器の実施形態を示す。シールドの端は、第３及び第４のダイノードに接触し、検出器の周辺全体の周りに巻かれている。
【０１２２】
図６は、シールド（１００）がダイノード及びアノードコレクタの外面に適合している点を除いて、図４に示す実施形態と同様の本発明の検出器の実施形態を示す。動作時に電子増倍管によって生成される電子束はポンプとして作用する。検出器を遮蔽すること（その真空コンダクタンスを低下させるように作用する）は、検出器の内部だけをポンピングすることを必要とすることにより、このポンプ機構をより効果的なものにすることができる。図６に示されるようなコンフォーマルシールド又は（図８に示す）コンフォーマルプラグを用いることで、このポンプ機構が空にすべき容積がさらに少なくなる。所与のポンプ速度の場合、これは改善された真空をもたらす。ひいては、これは、より良い耐用年数及び性能を提供する。
【０１２３】
図７は、検出器を取り囲む箱状シールドを有する、本発明の検出器の実施形態を示す。シールドは、それぞれ、３つの部分（１００）、オレンジ（１００ａ）及び（１００ｂ）から形成される。この実施形態では、シールドは、検出器の部分と接触していない。図２の説明で前に述べたように、図７の検出器は、紙面に平行な２つのセラミック面（図示せず）を有する。ダイノードは、これらのセラミック面の間に取り付けられている。これらのセラミック面の間にこれらの３つの追加部品を固定することによって、検出器は実質的に密閉される。
【０１２４】
図８に図７に示すものと同様のシールドを有する検出器が示すが、ダイノード及び検出器の外面の間及びシールドの内面に配置されたコンフォーマルプラグ（そのうちの２つを１０５で示す）を付加されている。
【０１２５】
前述の実施形態では、検出器の種々の構造を取り囲むか又は部分的に取り囲むためにシールドが用いられていた。以下の実施形態でも、検出器の外部環境と内部環境とを切り離すためにシールドを用いるが、エンクロージャーの形成を必要としない方法で用いる。
【０１２６】
図１７を参照して、ダイノードの後(非放射)面から延びるシールド（そのうちの２つを１００で示す）を有する従来技術のディスクリートダイノード検出器を示す。シールドのそれぞれは、本質的に平面部材の形態である。図面の上から下に流れる残留キャリアガスは、隣接するダイノードの間の空間からシールドにより概して偏向される。このように、ガスは、ダイノード放射面及びコレクタの方に汚染物質を運ぶ可能性が低い。
【０１２７】
図１８の実施形態は、シールド（そのうちの２つを１００で示す）が、検出器の外面により密に適合するように屈曲部を含む点を除いて図１７の実施形態と同様である。これにより、（図１７と比較して）ガスが下から上に、そして検出器内に流れる機会を低減する。
【０１２８】
図１９の実施形態は、検出器内のガスの逆行通過を抑制する上で図１８のシールドと同様の効果を有する湾曲したシールド（そのうちの２つを１００で示す）を含む。そのスキーマの変形例を図２０に示し、湾曲したシールドの下の中空部内にラジアルバッフル（そのうちの２つを１０５ａ、１０５ｂで示す）が配置される。図２０の実施形態は、コレクタの後面を横切って延びるシールドを含み、シールドは、コレクタに近接する環境からのガスの侵入を抑制するために拡張領域で終了している。
【０１２９】
図２１の実施形態は、３つの平面構成要素（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）から形成される、検出器を取り囲む箱状のエンクロージャーを含む。３つの平面構成要素は、実質的に気密性のエンクロージャーを形成するために接合され得る。この実施形態では、検出器の外側及び側部及びコレクタの近位のガスの移動がダイノード及びコレクタに侵入して汚染するのが防止される。
【０１３０】
図２２の実施形態は、コレクタを取り囲む専用のシールド（１１５）に加えて、図１９のバッフルシールド（１００、１０５）を含む。
【０１３１】
シールドは、本明細書の利点を有するものとして、当業者が適切とみなす任意の材料から製造してもよい。材料は、真空下でチャンバ内に液体、蒸気又はガスを実質的に脱着しないという点で「事実上の漏れ（virtual  leak）」に寄与しない材料であることが好ましい。そのような材料は、当該技術分野でしばしば「真空安全（vacuum  safe）」と呼ばれる。脱着した物質は、器具の真空ポンプシステムに有害な影響を及ぼす可能性がある。例示的な材料としては、セラミック及びガラス状材料が挙げられる。
【０１３２】
本発明は、図９に示すように、マルチチャネルプレート検出器にもさらに適用可能である。この好ましい実施形態では、コレクタ（１２０）は、コレクタを取り囲む環境の少なくともある程度の切り離しを提供するために、シールド（１２５）によって取り囲まれている。ＭＣＰスタック要素（１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ）は、周囲の環境に実質的に連結されたままである。
【０１３３】
図１０は、連続するスタック要素（１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ）のそれぞれが９０度回転するように変更されたＭＣＰ検出器を示す。矢印はＭＣＰスタックの各要素のチャネルを示す。円内のｘはページ内を指す矢印である。円内の点はページの外を指す矢印である。チャネルは、検出器の上から、下のコレクタまでの環境ガスの任意の流れのための蛇行経路を提供するために、１つの要素から次の要素に方向が変化している。この構成により、例えば、キャリアガス中の汚染物質は要素を貫通してコレクタに接触する可能性が低くなる。
【０１３４】
図１１の実施形態は、要素及びコレクタアノードを取り囲む単一のシールド（１１０）を提供することにより、図９及び図１０のＭＣＰ検出器と比べて大きなレベルの外部環境からの切り離しを提供する。シールドが上部の要素と接触し、それによりキャリアガスが下方に且つ要素の横方向領域に沿って流れるのを防止するため、さらなるレベルの切り離しが提供される。
【０１３５】
図１２は、２つのスタック要素（１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ）の間の界面及び末端の要素（１３０ｃ）とコレクタ（１２０）との間の界面に挿入される、所謂「ピンチポイント（pinch  point）」プレート（１３５）を有するＭＣＰ検出器の変形例を示す。ピンチポイントプレートの１つを図の下部に平面図で示す。ピンチポイントプレートは、プレート要素のチャネル開口と一致する一連の孔（１４０）を有する。孔の直径は、チャネルよりも小さい一方で、電子の通過を可能にして残留キャリアガスが、例えば要素を通りアノードコレクタに至るのを抑制するように作用する。ＭＰＰをひとくくりにする増幅要素には、各チャンネルに対して複数の孔があり得る。この場合、ＭＰＰにおけるピンチポイントは、増幅要素のチャネルに整列するように共にクラスタ化されている。ＭＣＰ検出器は、真空コンダクタンスを最小化するために、スタック内で４つ以上の別個の要素から構成され得る。従来技術では、必要な検出器利得を得るためにだけに、最大で３つの素子が必要である。ＭＣＰ真空コンダクタンスをさらに最小化するために、少なくとも４つの要素が、経路内に別の屈曲部を加える追加要素と共に用いられる。
【０１３６】
電圧が印加された場合にガイド又はレンズとして作用するように、ＭＰＰにグリッド及び他の電子イオン光学系が組み込まれてもよい。これにより、ＭＣＰスタック内の従来の素子間の電子移動の効率が維持される。これは、各チャネルに対して複数の孔を用いる場合にとりわけ有益である。
【０１３７】
本発明は、連続電子増倍器（ＣＥＭ）でも作動可能であると考えられ、この点に関して図１３を参照する。この図面の好ましい実施形態では、コレクタ（１４５）はシールド（１００）によって取り囲まれ、シールドの端は連続ダイノードの端部に接触している。
【０１３８】
本発明の文脈において、連続ダイノードは、単一又は複数のチャネル装置であり得る。本発明のマルチチャネル装置は、直接又は単一チャネルの連続ダイノードを組み合わせることにより、例えば、単一チャネルダイノードの束を共通軸の周りでねじって、単一の検出器を形成することにより構成され得る。
【０１３９】
別の実施形態は、真空コンダクタンスを最小化するために、１つ以上の所謂「ピンチポイント」を含むＣＥＭの形態である。ピンチポイントは、ＣＥＭ構造の局所的な狭い部分（narrowing）と考えられる。複数のピンチポイントが用いられる場合、それらは、連続的に／連続して並列に配置されるか又は両方の組み合わせを用いて配置され得る。図１４を参照して、ピンチポイント（１５０）は、実線の三角形で表される。これらのピンチポイントは、検出器外部のガスが連続ダイノードの空隙を通ってアノードの方に流れるのを抑制するように作用する。この構成は、ダイノードの下部領域及びコレクタと接触する汚染物質の量を少なくとも低減し得る。
【０１４０】
別の実施形態は、真空コンダクタンスを最小化するために１つ以上の屈曲部を含むか又は真空コンダクタンスを最小化するための密閉コレクタを含むか又は真空コンダクタンスを最小化するための検出器の軸の周りに１つ以上のツイストを含むか又はピンチポイント、屈曲部、ツイスト及び密閉コレクタの組み合わせを含むＣＥＭである。
【０１４１】
ＣＥＭ検出器のさらなる変形例を図１５に示し、屈曲部が連続ダイノード内に形成されている。屈曲部は、ダイノードの電子放射面からコレクタに向かって二次電子が確実にリバウンドするように幾何学的に構成されている。同時に、屈曲部は、連続ダイノードの空隙を通ってコレクタに向かう残留ガスの流れを抑制する効果を有する。
【０１４２】
図１４及び図１５の実施形態と同様の原理を図１６の実施形態に示し、連続ダイノードを通るガスの流れは、連続ダイノードが螺旋形状を採用することによって抑制される。
【０１４３】
理解されるように、図１３〜図１６の連続ダイノードの実施形態は、連続ダイノード検出器の中空部に入る残留キャリアガスが移動し得る直線経路を取り除くことに依存する。直線的な流れからの偏向は、（局所的な圧力の上昇、乱流の確立又は入ってくるガスの流れに向かって戻るガスの偏向又は実際には他の手段によるものにかかわらず)必然的に流れを抑制し、その結果、汚染物質がコレクタのダイノード面に接触する可能性を低減する。
【０１４４】
図１３〜図１６のそれぞれに示す構成のそれぞれは、単一チャネルＣＥＭ及びマルチチャネルＣＥＭの双方に適用可能であることが分かる。
【０１４５】
本発明の多くの実施形態は、粒子検出器の真空コンダクタンスを制御することによって利点が得られ、ひいては検出器の内部環境及び外部検環境の連結を制御する。
【０１４６】
本発明に従ってコンダクタンスが変化（増加または減少）される場合、変化のレベルは、本発明のコンダクタンス変調機能の非存在下で測定されるコンダクタンスのパーセンテージとして表され得る。コンダクタンスの変化は、約１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、１００％、２００％、３００％、４００％、５００％、６００％、７００％、８００％、９００％又は１０００％よりも大きくてよい。
【０１４７】
当業者であれば、真空コンダクタンスの概念を理解し、検出器のコンダクタンス又は２つの検出器の少なくとも相対コンダクタンス（すなわち、１つの検出器の別の検出器と比較したコンダクタンス）を測定することができる。近似として、検出器は、真っすぐな円筒状のパイプ又はチューブと考えられ、そのコンダクタンスは、パイプの(全体)長さ（Ｍ）及び半径（ｃｍ）を参照して計算され得る。長さを半径で割ると、Ｌ/ａ比が得られ、コンダクタンス（例えば、Ｌ/秒）は参照テーブルから読み取られる。検出器の幾何学的形状は、真っすぐな円筒状のパイプ又はチューブとは多少異なり得るため、計算される絶対コンダクタンスは正確でない場合がある。しかしながら、検出器のコンダクタンス変調機能の有効性を評価する目的で、このような近似は有用であろう。
【０１４８】
多くの状況における一般的な目的は、内部及び外部環境の連結を最小化するために検出器の真空コンダクタンスを低減することである。何ら理論によって制限されることを望まないが、このアプローチは、検出器の電子増倍管の電子束がポンプとして作用することを可能にし、それにより検出器の動作のためのよりクリーンな環境を作り出すことができる。このクリーンな内部環境は、主に倍増管の耐用年数を延ばす。また、検出器の動作方法に応じて、ノイズの減少、感度の向上、ダイナミックレンジの増大、イオンフィードバックの減少を含む副次的な利点もある。検出器の真空コンダクタンスの低下は、検出器の性能及び寿命に対する有害な外部環境の影響を制限する。これには、持続的及び急性の影響の両方が含まれる。
【０１４９】
さらなる利点は、検出器の性能及び寿命に対する検出器の動作の負の影響を最小限に抑えることである。出願人は、ユーザーが選ぶデューティサイクル、イオン入力電流及びモードが検出器の性能に影響を及ぼし、検出器の寿命に大きな影響を及ぼすことを見出した。このような効果は、外部環境と等しくなるように実質的に完全な真空を検出器の内部に形成するために要する時間である真空緩和時間に起因して生じる。緩和時間は、一般にデューティサイクルにおける「オフ時間」と一致する。
【０１５０】
同様に、電荷の離散的性質は、典型的なイオン入力電流において擬似オフ時間をもたらすことが実証されている。これらの擬似オフ時間は、とりわけ検出器が飛行時間（ＴＯＦ）モードで動作する場合の十分に低い電流における検出器の真空緩和時間のオーダである。ＴＯＦモードでは、検体イオンは時間内に一緒に集められる。従って、異なる検体の数と、それらの質量分布もＴＯＦモードにおける擬似オフ時間も決定する。検出器の真空コンダクタンスを最小化することにより、検出器の真空緩和時間が延長される。これにより、検出器は、デューティサイクル及びイオン入力電流のより広い範囲にわたって、その意図された性能及び寿命を実現できる。真空関係時間の延長は、検出器の性能及び寿命に対する検出器の動作モード及び検体イオンの混合の影響も制限する。
【０１５１】
真空コンダクタンスを減少させるさらなる効果は、検出器の外部環境の変化に起因する検出器の較正の変化を最小化することである。これには、汚染物質が急性的に到着することに起因する利得の突然の損失と、水の分子が検出器の表面に到達することに起因する一時的な利得の回復の双方が含まれる。
【０１５２】
本発明の一部の実施形態は、検出器の真空コンダクタンスを増加させる。そのような実施形態は、環境が検出器の性能及び寿命に有益である（又は少なくとも有害でない）場合に典型的に用いられる。そのような有益な環境の一例は宇宙である。よりオープンなアーキテクチャを有する検出器が環境により密に連結され、それに従って宇宙で利用可能な自然の真空を利用するように構成される。これの利点は、ポンプの要件と、それに関連する重さ及びエネルギーコストの低減である。
【０１５３】
検出器の真空コンダクタンスを増加させることは、内部および外部検出器環境が平衡に達するのに要する時間を減少させる。これにより、外部検出器環境がポンピングダウンされるにつれて、内部検出器環境の迅速なポンピングが可能になる。これは、可能な限り短い構成、セットアップ、準備時間を必要とするシステムにとって有益である。
【０１５４】
本発明のさらなる用途は、特定の状況に適合するように検出器の真空コンダクタンスを交互に増減させることである。したがって、一部の実施形態では、検出器のコンダクタンス変調コンポーネントは、真空コンダクタンスを増減させるために交互に調整される。例えば、真空コンダクタンスを最大にするためにポンプダウン及び通気の間に開口が開かれ、それにより、検出器の内部環境及び外部環境が平衡に達するのに要する時間を低減される。その反対に、真空コンダクタンスを最小化して性能及び耐用年数を増大するために、動作中に開口が閉じられ得る。本出願の利益を有する当業者には、開口の開閉を可能にする機構は明らかであろう。例えば、虹彩配置、ハッチ配置又は摺動カバー配置を用いて、開口の有効サイズを変更するか又は実際に開口を完全に密閉してもよい。当業者であれば、他の構成（開口に依存するか否かに関係なく）も実現可能である。
【０１５５】
本発明は多くの形態で実施され、検出器の真空コンダクタンスの変化を引き起こすか又は支援する特徴の１つ又は組み合わせを有する。本発明は、密閉された検出器、部分的に密閉された検出器、１つ以上のガス流バリアを有する検出器、検出器から遠ざけるようにガス流を押しやるように適切に設計された軸外入力光学系に関連する検出器、検出器から遠ざけるようにガス流を押しやるように適切に設計された軸外入力光学系に関連する１つ以上のガス流バリアを含む検出器、見通し線入力開口を備える検出器において局所的なガスの増大を防止するために、通気孔、グリル、開口及び／又は孔等の不連続部を含む検出器と、通気孔、グリル、開口部、および/または、開口部などの不連続部をさらに含むガス流量障壁を含む検出器、見通し線入力開口を備える検出器において局所的なガスの増大を防止するために、通気孔、グリル、開口及び／又は孔等の不連続部をさらに含む１つ以上のガス流バリアを含む検出器、ポンプダウンの間にコンダクタンスを最大化し、動作中にコンダクタンスを最小化するために、調整可能な（好ましくは可動の）ガス流バリアを用いる検出器の形態で実施され得る。
【０１５６】
本検出器は、検出器が有用となり得る任意の種類の検体分析装置に組み込んでもよい完全な装置の文脈で、検出器の電子放射面又は電子コレクタ面の周わりの環境（好ましくは、残留試料キャリアガスの濃度が比較的低い環境）と比べて、検出器の周りで通常あり得る環境（そのような環境は通常比較的高い濃度の残留試料キャリアガスを含む）を切り離すために、さらなるステップが取られてもよい。
【０１５７】
この文脈において、一部の実施形態では、本検出器は、粒子検出装置に入れられた試料からイオンを生成するように構成されたイオン源と、イオン源によって生成されたイオンをイオン源から離れる方向に運ぶように構成されたイオンコンベアと、イオン源から生成されたイオンを受け取るように構成された入力を有するイオン検出器とを含む試料分析装置であって、該試料分析装置は、イオン源によって生成されたイオンと混ざり、イオンが輸送されるのと同じ一般的な方向に流れる試料キャリアガス流が、検出器の入力に入るのを抑制又は防止するように構成されている、試料分析装置置の一構成要素であってもよい。
【０１５８】
一実施形態では、試料分析装置は、イオン源によって生成されたイオンの方向を変更して、イオン源から離れた方向に搬送されるようにするよう構成されたイオン方向変更手段を含み、方向の変更は、試料キャリアガスからイオンを分離するか又はイオンの周囲の空間における試料ガスの濃度を少なくとも減少させるのに十分である。
【０１５９】
試料分析装置の一実施形態では、イオン方向変更手段は、イオン源によって生成されたイオンの経路を偏向して、イオン源から離れた方向に運ばれるようにするよう作用する。
【０１６０】
試料分析装置の一実施形態では、偏向は、イオン方向変更手段の周りに磁場を確立することによって生じる。
【０１６１】
一実施形態では、試料分析装置は、イオン源によって生成されたイオンと混合される試料キャリアガス流の方向を変更するように構成されたガス流方向変更手段を含み、方向の変更は、キャリアガス流からイオンを分離するのに十分である。
【０１６２】
試料分析装置の一実施形態では、ガス流方向変更手段は、ガスの通過に対するバリア又は部分的なバリアを形成する。
【０１６３】
試料分析装置の一実施形態では、バリア又は部分的なバリアは、イオン源と検出器との間に位置し、バリア又は部分的なバリアは、イオン源によって生成されたイオンの通過を可能にするが、キャリアガスの通過は防止又は抑制するように構成されている。
【０１６４】
試料分析装置の一実施形態では、バリア又は部分的なバリアは、試料キャリアガス流をイオン検出器の入力から遠ざけるように偏向させるよう作用する。
【０１６５】
試料分析装置の一実施形態では、バリア又は部分的なバリアは、イオン源によって生成されたイオンの通過を可能にするが、キャリアガスの通過は防止又は抑制するように構成された不連続部を含む。
【０１６６】
試料分析装置の一実施形態では、実質的に、バリア又は部分的なバリアは、イオン源によって生成されたイオンの通過を可能にするが、キャリアガスの通過は防止又は抑制するという目的専用である。
【０１６７】
一実施形態では、試料分析装置は、少なくとも２つ、３つ又はそれ以上のバリア又は部分的なバリアを含み、バリア又は部分的なバリアのそれぞれは、少なくとも部分的に重複して配置される。
【０１６８】
試料分析装置の一実施形態では、検出器は、イオン源によって生成され、イオン源から実質的に線形の経路に沿って運ばれるイオンが、検出器の入力に入るために、その線形の経路からの偏向を必要とするように構成されるか、配置されるか又は方向付けられている。
【０１６９】
試料分析装置の一実施形態では、検出器は、イオン源と検出器の入力との間に見通し線が確立されないように構成されるか、配置されるか又は方向付けられている。
【０１７０】
試料分析装置の一実施形態では、検出器は、試料キャリアガス流の起源と検出器の入力との間に見通し線が確立されないように構成されるか、配置されるか又は方向付けられている。
【０１７１】
試料分析装置の一実施形態では、検出器の入力はイオン源から反対を向いている。
【０１７２】
一実施形態では、試料分析装置は、イオン源及び検出器を取り囲む真空チャンバを含み、真空チャンバは、真空チャンバ内で真空が確立することができるように真空ポンプとガス連通するチャンバ出口ポートを有し、チャンバ出口ポートは、真空ポンプが作動中に、イオン源によって生成されるイオンと混合され、イオンが運ばれるのと同じ一般的方向に流れる試料キャリアガス流が、チャンバ出口ポートに向かい、検出器の入力から離れるようにするように構成されるか、配置されるか又は方向付けられている。
【０１７３】
試料分析装置の一実施形態では、バリア又は部分的なバリアは、チャンバ出口ポートと検出器の入力との間に延在する。
【０１７４】
試料分析装置の一実施形態では、検出器は、試料キャリアガスが、検出器の電子放射面又は電子コレクタ面と接触するのを防止又は抑制するために少なくとも部分的に取り囲まれている。
【０１７５】
試料分析装置の一実施形態では、検出器は、試料キャリアガス流が検出器の入力から離れるように偏向させるように構成された１つ以上の関連するシールドを有する。
【０１７６】
試料分析装置の一実施形態では、試料入口部を含み、試料キャリアガス及び試料は試料入口を通過し、試料入口部は、試料キャリアガス及び試料の流れをイオン発生器の方へ向けるように構成されている。
【０１７７】
粒子検出器がディスクリートダイノード検出器、チャネル電子増倍管、及びマイクロチャネルプレートである場合を主に参照して本発明を説明してきた。本発明はそのような構成に限定されず、当技術分野で公知の他の検出器の構成及び実際に将来的に考案される検出器も本明細書の範囲内に含まれることは理解すべきである。
【０１７８】
同様に、質量分析計に使用されるタイプの検出器を主に参照して本発明を説明してきたが、本発明はそのような構成に限定されないことが理解すべきである。他の用途では、検出される粒子はイオンでなくてもよく、中性原子、中性分子又は電子であってもよい。いずれにせよ、粒子が衝突する検出器表面が依然設けられる。
【０１７９】
本発明の例示の実施形態の説明では、開示を簡素化するとともに、様々な発明の側面の１つ以上の理解を助ける目的で、単一の実施形態、図面又はその説明において本発明の差様々な特徴がまとめられることがあることが分かるであろう。しかしながら、この開示の方法は、各請求項で明示的に記載されているよりも多くの特徴を本発明が必要とするという意図を反映するものと解釈すべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が表すように、決して先に開示した単一の実施形態の全ての特徴よりも少ない特徴に本発明の側面が存在する。
【０１８０】
さらに、本明細書に記載の一部の実施形態は特徴の一部を含み、他の実施形態に含まれるが他の特徴を含まないが、当業者であれば分かるように、異なる実施形態の特徴の組み合わせは本発明の範囲内にあり、異なる実施形態を形成する。例えば、以下の特許請求の範囲では、請求項に記載された実施形態は任意の組み合わせで用いることができる。
【０１８１】
本明細書で提供した説明において、多数の特定の詳細が記載されている。しかしながら、本発明の実施形態は、これらの特定の詳細なしで実施され得ることが分かる。他の例では、周知の方法、構造及び技術は、本説明の理解を不明瞭にしないために詳細には示していない。
【０１８２】
したがって、本発明の好ましい実施形態であると考えられるものを記載してきたが、当業者であれば、本発明の精神から逸脱することなく、他のさらなる変更を加えることができることを認識し、そのような変更及び修正の全ては本発明の範囲に含まれることを意図している。図に対して機能性を追加又は削除することができ、動作は、機能ブロック間で交換され得る。本発明の範囲内に記載される方法にステップを追加してもいいし、削除してもよい。
【０１８３】
本発明を特定の実施例を参照して説明してきたが、当業者であれば本発明は多くの他の形態で実施され得ることを理解するであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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