(57)【要約】【課題】干渉イオンやゴーストイオンを防止して被測定ガスの成分を高精度に測定できる定性分析に適したイオン付着質量分析装置を提供する。【解決手段】このイオン付着質量分析装置は、金属イオン発生領域１で発生させた正電荷の金属イオンを付着領域２で被測定ガスの分子に付着させて付着イオンを生成し、その後、質量分析領域３で付着イオンの質量分析を行い、金属イオン発生領域にイオン付着用の特定の金属イオンのみを通過させるフィルタ６を設け、特定の金属イオンのみを付着領域に導入する。【選択図】　　　図１
2004103429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属イオン発生領域で発生させた正電荷の金属イオンを付着領域で被測定ガスの分子に付着させて付着イオンを生成し、その後、質量分析領域で前記付着イオンの質量分析を行う装置において、
前記金属イオン発生領域に付着させるべき特定の金属イオンのみを通過させるフィルタを設け、前記特定の金属イオンのみを前記付着領域に導入することを特徴とするイオン付着質量分析装置。
【請求項２】
前記フィルタは、電磁界におけるイオン挙動の質量依存性を利用して前記特定の金属イオンのみを通過させることを特徴とする請求項１記載のイオン付着質量分析装置。
【請求項３】
前記金属イオン発生領域の圧力は、前記金属イオンが自由飛行が可能である圧力範囲に含まれることを特徴とする請求項１または２記載のイオン質量分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はイオン付着質量分析装置に関し、特に、被測定ガスの成分を正確に測定できる定性分析に適したイオン付着質量分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イオン付着質量分析方法（ＩＡＭＳ；Ｉｏｎ　Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ　Ｍａｓｓ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ　）は、被測定ガスの分子を解離（フラグメント）させることなくイオン化し、当該分子イオンを質量分析領域に移動させてその質量分析を行う方法である。イオン付着質量分析方法を実施する装置については、従来、いくつかの特許文献１〜６あるいは非特許文献１〜５で提案されている。
【０００３】
本願発明の課題との関係で従来のイオン付着質量分析装置の一般的構成を図８を参照して説明する。図８において、１は金属イオン発生領域、２は付着領域、３は質量分析領域である。金属イオン発生領域１では金属イオンを発生するエミッタ４が配置されている。エミッタ４には図示しない電源から所要の電流が通電され、加熱される。加熱されたエミッタ４から金属イオンが放出される。５は発生した金属イオンの流れである。付着領域２には被測定ガス（試料ガス）の導入機構７および圧力計１０が付設され、かつ真空ポンプ９が設けられる。付着領域２と質量分析領域３の間には隔壁８が設けられている。隔壁８には中央に孔８ａが形成されている。質量分析領域３には、内部に質量分析計１１が配置され、かつ真空ポンプ１２が設けられている。
【０００４】
金属イオン発生領域１では、アルカリ金属の酸化物を含むエミッタ４を６００〜１２００℃に加熱して正電荷の金属イオンを発生させている。Ｌｉ＋を得る場合には、アルミナシリケード（Ａｌ酸化物、Ｓｉ酸化物）とＬｉ酸化物から成るエミッタを使用する。Ｌｉ酸化物の代わりにＮａ酸化物あるいはＫ酸化物を使用するとＮａ＋やＫ＋が得られる。エミッタ４には＋１０〜２０Ｖのバイアス電圧が印加されているので、発生した正電荷の金属イオンは、電界によって０Ｖ（接地電位）である付着領域の方向に輸送される。
【０００５】
被測定ガスの分子の存在している付着領域２に到達した金属イオンは、被測定ガス分子の電荷の片寄りのある場所に緩やかに付着する。金属イオンが付着した分子は全体として正電荷を持つイオン、すなわち付着イオンが生成される。付着の際に余分となるエネルギ、すなわち余剰エネルギは非常に小さいため解離は発生しない。
【０００６】
しかし、金属イオンが脱離しないよう付着イオンを安定化させるため、余剰エネルギを雰囲気ガスとの衝突によって取り除く必要がある。また高い電圧によってエミッタ４から引き出された金属イオンを、雰囲気ガスとの衝突により１ｅＶ以下に減速させて付着の効率を上げる必要がある。この２つの効果を最大とするため、通常、付着領域２の圧力を１００Ｐａ程度にしている。
【０００７】
質量分析領域３に輸送された付着イオンは、Ｑポール型質量分析計などの電磁気力を利用した質量分析計１１によって質量ごとに分別されて計測される。質量分析計１１は１０−３Ｐａ以下の圧力でしか動作できないので、付着領域２と質量分析領域３の間には圧力差を発生させる隔壁８が設けられている。図８は一般的な従来例を示したが、個々の従来装置では、差動排気領域の有無や真空ポンプの数などが異なっている場合もある。
【０００８】
なお新しいエミッタ４を始めて加熱した場合、所望している本来のイオンだけでなく、不純物としてエミッタ４に混入している他のアルカリ金属も大量に発生することが不純物アルカリ金属の初期発生として知られている。例えば、Ｌｉ酸化物のエミッタからはＬｉ＋よりも桁違いに多いＮａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋、Ｃｓ＋が発生する。しかしながら、これら不純物のアルカリ金属イオンは、数時間〜数十時間の加熱（エージジング）によって大幅に低減し、最終的にはほとんどが所望のイオンのみとなることも知られている。従って実際の測定では、十分なエージジングを行うことによってこの問題を解決している。
【０００９】
【特許文献１】
特開平６−１１４８５号公報
【特許文献２】
特開２００１−１７４４３７号公報
【特許文献３】
特開２００１−３５１５６７号公報
【特許文献４】
特開２００１−３５１５６８号公報
【特許文献５】
特開２００２−１２４２０８号公報
【特許文献６】
特開２００２−１７０５１８号公報
【非特許文献１】
ホッジ（Ｈｏｄｇｅ），「アナリティカル・ケミストリ（Ａｎａｌｙｔｃａｌ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）」，（米国），１９７６，ｖｏｌ．４８，Ｎｏ．６，Ｐ．８２５
【非特許文献２】
ボムビック（Ｂｏｍｂｉｃｋ），「アナリティカル・ケミストリ（Ａｎａｌｙｔｃａｌ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）」，（米国），１９８４，ｖｏｌ．５６，Ｎｏ．３，Ｐ．３９６
【非特許文献３】
藤井，「アナリティカル・ケミストリ（Ａｎａｌｙｔｃａｌ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）」，（米国），１９８６，ｖｏｌ．６１，Ｎｏ．９，Ｐ．１０２６
【非特許文献４】
藤井，「ケミカル・フィジクス・レターズ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ）」，（米国），１９９２，ｖｏｌ．１９１，Ｎｏ．１．２，Ｐ．１６２
【非特許文献５】
藤井，「リャピド・コミュニケーション・イン・マス・スペクトロメトリ（Ｒａｐｉｄ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｍａｓｓ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）」，（米国），２０００，ｖｏｌ．１４，Ｐ．１０６６
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
不純物アルカリ金属の初期発生の問題はエージングにより解決されているが、実際に多種多様の測定を行っていくにつれてエミッタ４に関連する以下のような問題があることが明らかになってきた。
【００１１】
第１に、一旦は減少した不純物アルカリ金属が、ある種の反応性ガスと反応して再度増加する。例えば、フッ化化合物ガスでＫ＋やＮａ＋が急増する。
【００１２】
第２に、アルカリ金属以外の不純物が、ある種の反応性ガスと反応してイオン化しやすい化合物を生成し、その化合物のイオンが発生する。例えば、フッ化化合物ガスとＢａＯｘでＢａＦが生成され、ＢａＦ＋が発生する。
【００１３】
第３に、ある種の分解性ガスがエミッタ表面で熱分解し、直接熱イオン化あるいはＬｉ付着によりイオンとして発生する。例えばフッ化化合物ガスでＣ３Ｆ７＋が発生する。
【００１４】
第４に、エミッタから引き出された高エネルギかつ高濃度の金属イオンが雰囲気ガスに衝突し、電子を剥ぎ取り、イオンを生成する。例えば、Ｎ２の雰囲気ガスでＮ２＋を発生する。
【００１５】
以上により、発生するイオンの種類と量は、ガス種やエミッタの諸条件によって大きく変化する。また第１の問題については、自身のイオンが検出されると共にＬｉ＋以外のアルカリ金属を含む複数の付着イオンを形成する。これら予測し得ないイオンは、干渉イオンとして本来測定すべきイオンの検出を妨害するだけでなくゴーストイオンとして本来含まれていない成分を存在するとの判断ミスを引き起こすので、被測定ガスの成分を正確に測定すべき定性分析にとって極めて深刻な問題となっている。
【００１６】
本発明の目的は、上記課題に鑑み、干渉イオンやゴーストイオンを防止して被測定ガスの成分を高精度に測定できる定性分析に適したイオン付着質量分析装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るイオン付着質量分析装置は、上記目的を達成するために、次の通り構成される。
【００１８】
第１のイオン付着質量分析装置（請求項１に対応）は、金属イオン発生領域で発生させた正電荷の金属イオンを付着領域で被測定ガスの分子に付着させて付着イオンを生成し、その後、質量分析領域で付着イオンの質量分析を行う装置であって、金属イオン発生領域にイオン付着用の特定の金属イオンのみを通過させるフィルタを設け、上記特定の金属イオンのみを付着領域に導入するように構成される。
【００１９】
第２のイオン付着質量分析装置（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは、フィルタは、電磁界におけるイオン挙動の質量依存性を利用して特定の金属イオンのみを通過させることを特徴とする。
【００２０】
第３のイオン付着質量分析装置（請求項３に対応）は、上記の構成において、好ましくは、金属イオン発生領域の圧力は、金属イオンが自由飛行が可能である圧力範囲に含まれることを特徴とする。
【００２１】
【作用】
前述した第１〜第３の問題点は被測定ガスの存在が原因の１つになっているので、エミッタを被測定ガスと接触させないことが解決手段の１つとなる。そのため、金属イオン発生領域を不活性ガスで満たして被測定ガスを侵入させない、あるいは、金属イオン発生領域を別途に真空ポンプで排気して被測定ガスの濃度を下げる、などの方法があり得る。しかしこれらの方法では、エミッタと被測定ガスの接触頻度を２〜３桁減少させることは可能であるが、それ以上は困難である。イオン付着質量分析装置で測定可能な濃度範囲は６桁に及び、最小検出限界もｐｐｂレベルとなっているので、上記の解決方法に基づく被測定ガスの接触回避によっては、高精度な定性分析を保証することはできない。なお上記の第４の問題点は不活性な雰囲気ガスでも発生するので、ガス側での対策は不可能である。その結果、金属イオンのエネルギや濃度を下げるしか方法がない。
【００２２】
そこで本発明では、金属イオン発生領域に特定のイオンのみを通過させるフィルタを設置し、エミッタから発生したイオンのうちから所望のイオンのみを選別して付着領域に輸送する方法が有効であると考えられた。イオン選別手段であるフィルタには電磁界におけるイオン挙動の質量依存性を利用できる。ただし、イオン選別にはイオンが雰囲気ガス分子と衝突せずに自由飛行できるよう金属イオン発生領域を１Ｐａ程度にすることが望ましい。そのためには、１００Ｐａである付着領域との間に隔壁を設置して圧力差を生じさせる、あるいは、電界による金属イオンの減速などにより付着領域の動作圧を低下させる、などの方法が必要とされる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２４】
実施形態で説明される構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成要素の組成（材質）については例示にすぎない。従って本発明は、以下に説明される実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【００２５】
図１は本発明の第１実施形態に係るイオン付着質量分析装置の内部構造を概略的に示す縦断面図である。図１において、図８で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付している。
【００２６】
図１において、イオン付着質量分析装置は、金属イオン発生領域１、付着領域２、質量分析領域３を備える。金属イオン発生領域１では金属イオンを発生するエミッタ４が配置されている。エミッタ４には図示しない電源から所要の電流が通電され、エミッタ４は加熱される。加熱されたエミッタ４から金属イオンが放出される。５は発生した金属イオンの流れを示す。金属イオン発生領域１には、金属イオンの流れ５を囲むような位置関係で、電界による２組の偏向器６が設けられる。偏向器６は対向する矩形電極で形成される。対向する矩形の電極である２組の偏向器６はそれぞれエミッタ４側と付着領域２側に配置され、それらの軸心の向きは金属イオンの流れ５の方向とほぼ一致するようになっている。付着領域２には被測定ガス（試料ガス）の導入機構７および圧力計１０が付設され、かつ真空ポンプ９が設けられる。金属イオン発生領域１と付着領域２の間に隔壁はなく、２つの領域は真空環境が共通の空間として形成されている。付着領域２と質量分析領域３の間には隔壁８が設けられている。隔壁８には中央に孔８ａが形成されている。質量分析領域３には、内部に質量分析計１１が配置され、かつ真空ポンプ１２が設けられている。
【００２７】
金属イオン発生領域１と付着領域２は真空的に共通となっており、圧力は約１００Ｐａとなっている。金属イオンとしてはＬｉ＋が使用されているが、Ｌｉ＋の１００Ｐａでの平均自由行程は０．１ｍｍ程度、金属イオン発生領域１、付着領域２の代表寸法は数十ｍｍ程度なので、Ｌｉ＋は雰囲気ガスと数百回も衝突し、自由飛行とはなっていない。
【００２８】
雰囲気ガスと衝突しながら進むイオンの速度はドリフト速度として知られている。ドリフト速度はイオンの質量・大きさ、雰囲気ガスの種類・圧力によって変化する。そこで、２組の偏向器６をフィルタとして、ドリフト速度の差によって特定のイオンのみが通過するようにできる。すなわち、電界による偏向器６に偏向電圧Ｅ１を断続的に印加し、偏向電圧Ｅ１がＯＦＦの時だけイオンは偏向されずに直進する。それぞれの偏向器６への偏向電圧Ｅ１におけるＯＮ／ＯＦＦの周期および位相を雰囲気ガスの種類・圧力に合せた適当な値とすれば、Ｌｉ＋のみを付着領域２に到達させることができる。
【００２９】
上記の第１実施形態によれば、イオンが自由飛行しないのでイオンの選別精度がやや低下するが、イオン付着質量分析装置の各領域１，２，３の圧力は従来のままであるという利点を有している。
【００３０】
次に図２を参照して本発明の第２実施形態を説明する。図２は本発明の第２実施形態に係るイオン付着質量分析装置の内部構造を概略的に示す縦断面図である。図２において、図１で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。以下では第２実施形態の特徴的な構成が説明される。
【００３１】
図２において、金属イオン発生領域１と付着領域２との間に、比較的に大きな孔１３ａが形成された隔壁１３が設けられる。隔壁１３によって金属イオン発生領域１と付着領域２は分離される。金属イオン発生領域１を形成する容器部分に真空ポンプ１４が設けられる。さらに金属イオン発生領域１には圧力計（真空計）１５が付設されている。その他の構成は第１実施形態の構成と同じである。
【００３２】
第２実施形態では、金属イオン発生領域１と付着領域２との間には隔壁１３が設けられており、金属イオン発生領域１の圧力を１Ｐａ、付着領域２の圧力を約１００Ｐａとして圧力差を生じさせている。金属イオンとしてはＬｉ＋が使用されているが、Ｌｉ＋の１Ｐａでの平均自由行程は１０ｍｍ程度、金属イオン発生領域１と付着領域２の代表寸法は数十ｍｍ程度なので、Ｌｉ＋は雰囲気ガスと数回しか衝突せず、十分な自由飛行となっている。
【００３３】
自由飛行の場合、イオンの速度はイオンの質量のみに正確に依存する。原理的には電界強度にも依存するが、電界強度はエミッタのバイアス電圧で決まるので実際はすべて同じとなる。そこで、第１実施形態と同様の方法によってＬｉ＋のみを付着領域２に到達させることができる。
【００３４】
第２実施形態の構成では、第１実施形態に比べて、偏向電圧Ｅ２のＯＮ／ＯＦＦの周期は速くなるように設定され、雰囲気ガスには依存しない高精度なイオン選別が可能となる。なお図２では、付着領域２を直接排気する真空ポンプを省略したが、必要に応じて設置することもできる。
【００３５】
次に図３を参照して本発明の第３実施形態を説明する。図３は本発明の第３実施形態に係るイオン付着質量分析装置の内部構造を概略的に示す縦断面図である。図３において、図１および図２で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。以下では第３実施形態の特徴的な構成が説明される。
【００３６】
図３において、金属イオン発生領域１に四重極子ポール１６が配置される。この四重極子ポール１６には好ましい高周波電圧Ｅ３が印加される。その他の構成は第２実施形態の構成と同じである。
【００３７】
第３実施形態の構成では、四重極子ポール１６がフィルタの機能を発揮する。この四重極子ポール１６に適当な高周波電圧Ｅ３を印加することにより、Ｌｉ＋のみを安定振動により通過させ、付着領域２に到達させることができる。
【００３８】
第３実施形態の構成は、第１または第２の実施形態に比較すると、Ｌｉ＋を断続させることなく連続的に付着領域２に輸送することができ、感度の面で有利となる。
【００３９】
次に図４を参照して本発明の第４実施形態を説明する。図４は本発明の第４実施形態に係るイオン付着質量分析装置の内部構造を概略的に示す縦断面図である。図４において、図１および図２で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。以下では第４実施形態の特徴的な構成が説明される。
【００４０】
第４実施形態では、金属イオン発生領域１において磁界による偏向器１７が設けられる。その他の構成は第２実施形態等の構成と同じである。
【００４１】
第４実施形態では磁界による偏向器１７がフィルタとなっている。エミッタ４は全体の軸に対して若干傾くように、好適には５〜１０°の角度で傾くように設置されている。イオンは、進行方向に対して直角方向の磁界があると、質量に応じた偏向角の方向に進む。そこで、磁界による偏向器１７に適当な電流を流すと、所要の磁界が形成され、Ｌｉ＋のみ進行方向が軸に合致し、付着領域２に到達する。なお図４では、分かりやすくするため、磁場の方向と偏向方向とが同一平面上に描かれているが、実際には直角となる。
【００４２】
第４実施形態の構成によれば、第１〜第３の実施形態の場合に比較して、エミッタ４が傾いて設けられているため、エミッタ４からの光・蒸発物などが質量分析計１１に到達せず、到達することで起きる各種問題を低減できる。
【００４３】
次に図５を参照して本発明の第５実施形態を説明する。図５は本発明の第５実施形態に係るイオン付着質量分析装置の内部構造を概略的に示す縦断面図である。図５において、図１および図２等で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。以下では第５実施形態の特徴的な構成が説明される。
【００４４】
第５実施形態では、エミッタ４の設置位置が偏った位置にされ、かつ金属イオン発生領域１に磁界による速度分別器１８が設けられる。その他の構成は、第２実施形態等の構成と同じである。
【００４５】
第５実施形態のイオン付着質量分析装置では、磁界による速度分別器１８がフィルタとなっている。エミッタ４は、そのイオン放出方向が全体の軸に対して約３０°傾くように設置されている。磁界による速度分別器１８では図５中その紙面に垂直方向の磁界が形成されており、適当な磁界強度とすることによりＬｉ＋のみ進行方向が全体の軸（装置容器の軸心部）に合致し、付着領域２に到達させることができる。
【００４６】
第５実施形態における速度分別器８は、例えば第４実施形態に比較すると、磁場形状が扇形となっており、空間的に広がったイオンを集束させる機能がある。このため、選別によるイオン量の損失を防ぐことができる。またエミッタ４の傾斜がより強いので、質量分析計１１への影響を完全に防ぐことができる。
【００４７】
次に図６を参照して本発明の第６実施形態を説明する。図６は本発明の第６実施形態に係るイオン付着質量分析装置の内部構造を概略的に示す縦断面図である。図６において、図１および図２等で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。以下では第６実施形態の特徴的な構成が説明される。
【００４８】
第６実施形態は第５実施形態の変形であり、上記の扇形状をした磁界による速度分別器１８の中心点側部分と円弧側部分を少し短縮し、その外側に、電界による速度分別器１９を配置している。磁界による速度分別器１８の作用は第５実施形態の場合と同じであり、これに対してさらに電界による速度分別器１９を付設することによって、電磁界重畳の速度分別器が構成される。その他の構成は、第５実施形態の構成と同じである。
【００４９】
第６実施形態に係るイオン付着質量分析装置では、電磁界重畳による速度分別器がフィルタとなっている。電磁界重畳による速度分別器では、図６の紙面に垂直方向の磁界と共に当該紙面と平行方向の曲率を持った電界が形成されている。適当な電界強度および磁界強度とすることにより、Ｌｉ＋のみ進行方向が軸に合致し、付着領域２に到達させることができる。
【００５０】
第６実施形態によれば、第５実施形態の場合に比較すると、空間的に広がったイオンだけでなく、速度的にも広がったイオンを集束させる機能がある。その結果、より多くの金属イオンを付着領域２に到達させることができる。
【００５１】
次に図７を参照して本発明の第７実施形態を説明する。図７は本発明の第７実施形態に係るイオン付着質量分析装置の内部構造を概略的に示す縦断面図である。図７において、図６等で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。以下では第７実施形態の特徴的な構成が説明される。
【００５２】
第７実施形態は第６実施形態の変形例であり、第６実施形態の構成においてさらに隔壁１３をなくし、付着領域２に金属イオンの減速器２０を配置して成るものである。その他の構成は、第６実施形態の構成と同じである。
【００５３】
第７実施形態では、第６実施形態と同様に電磁界重畳による速度分別器１８，１９がフィルタとなっている。さらに付着領域２の圧力が１Ｐａであり、当該付着領域２に筒型の金属イオン減速器２０が設置されている。
【００５４】
上記の各実施形態では金属イオンの減速を１つの目的として付着領域２の圧力を１００Ｐａとしていたが、本実施形態は、これを金属イオンの減速器２０によって代わりに実現している。すなわち、金属イオンの減速器２０により進行方向と逆向きの電界を形成し、金属イオンの並進エネルギを１ｅＶ以下まで減速している。これにより、付着効率を大きく変えずに付着領域２の圧力を１Ｐａとすることが可能となっている。その結果、付着領域２と金属イオン発生領域１が同じ圧力となり、その間の隔壁が不要となり、金属イオンを損失なく付着領域２に輸送できるようになった。また真空ポンプ１４の負荷を軽減できる。
【００５５】
上記の各実施形態において、本発明は、以下のような変更を行うことも可能である。
【００５６】
磁界による偏向器、磁界による速度分別器、および電磁界重畳による速度分別器によるフィルタにおいて磁界を発生させる場合、コイルの代わりに、永久磁石を使用することができる。特に、金属イオンの種類が固定されている場合、磁界強度の調整が不必要なので、永久磁石の方が小型・電源不要などの点で利点を有している。
【００５７】
磁界による速度分別器、および電磁界重畳による速度分別器によるフィルタでは、イオンの曲げ角を３０°としているが、これは６０°、あるいは９０°であっても構わない。角度集束や速度集束の条件、装置内での位置関係などで有利なものを選択できる。
【００５８】
付着領域の圧力を低下させた第７実施形態では、電磁界重畳による速度分別器をフィルタとしたが、これは当然ながら他の形式も適用できる。また金属イオンの減速器による圧力の低下と、隔壁による圧力差の発生とを、同時に採用することもできる。
【００５９】
第２実施形態〜第７実施形態では、金属イオン発生領域の圧力を平行自由行程が約１０ｍｍの１Ｐａとしたが、１Ｐａに限定されず、金属イオンが実質的に自由飛行できる圧力範囲であれば良い。厳密には、雰囲気ガスの並進エネルギは０．０４ｅＶであって、減速した金属イオンと比べても大きな差があるので、１０回程度の衝突では実質的に自由飛行となる。また、雰囲気ガスと衝突せずに飛行できる距離は分布を持っており、全数の１％は平均自由行程の約５倍となっている。そこで、金属イオン発生領域の代表的寸法を５０ｍｍとやや大きめに見積もって、付着領域の圧力を平均自由行程が約１ｍｍの１０Ｐａとしても１％のイオンが自由飛行することになる。従って、実用的観点から２桁以内の感度低下の範囲として、金属イオン発生領域の圧力は最大１０Ｐａでも構わない。
【００６０】
金属イオンとしてはＬｉ＋を使用したしたが、これに限定されず、Ｋ＋、Ｎａ＋、Ｒｂ＋、Ｃｓ＋、Ａｌ＋、Ｇａ＋、Ｉｎ＋などに適用できる。また質量分析計としてはＱポール型質量分析計を使用したが、これに限定されず、外部イオン化方式によるイオントラップ型質量分析計、磁場セクタ型質量分析計、ＴＯＦ（飛行時間）型質量分析計、ＩＣＲ（イオンサイクロトロンレゾナンス）型質量分析計も使用することができる。
【００６１】
被測定ガスとしては最初からガス状のもの以外に、本来は固体・液体であっても何らかの手段でガス状になっていればよい。また本装置を他の成分分離装置、例えばガスクロマトグラフや液体クロマトグラフに接続して、ガスクロマトグラフ／質量分析装置（ＧＣ／ＭＳ）、液体クロマト／質量分析装置（ＬＣ／ＭＳ）とすることもできる。
【００６２】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明によれば、金属イオン発生領域と付着領域と質量分析領域を有するイオン付着質量分析装置において、金属イオン発生領域にイオン付着用の特定の金属イオンのみを通過させるフィルタを設け、上記特定の金属イオンのみを付着領域に導入するようにしたため、干渉イオンやゴーストイオンを防止でき、被測定ガスの成分を高精度に測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るイオン付着質量分析装置の内部構造を概略的に示す縦断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るイオン付着質量分析装置の内部構造を概略的に示す縦断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るイオン付着質量分析装置の内部構造を概略的に示す縦断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係るイオン付着質量分析装置の内部構造を概略的に示す縦断面図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係るイオン付着質量分析装置の内部構造を概略的に示す縦断面図である。
【図６】本発明の第６実施形態に係るイオン付着質量分析装置の内部構造を概略的に示す縦断面図である。
【図７】本発明の第７実施形態に係るイオン付着質量分析装置の内部構造を概略的に示す縦断面図である。
【図８】従来のイオン付着質量分析装置の内部構造を概略的に示す縦断面図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　金属イオン発生領域
２　　　　　　　付着領域
３　　　　　　　質量分析領域
４　　　　　　　エミッタ
５　　　　　　　金属イオンの流れ
６　　　　　　　電界による偏向器
７　　　　　　　被測定ガスの導入機構
８　　　　　　　隔壁
１０　　　　　　圧力計
１１　　　　　　質量分析計
１６　　　　　　四重極子ポール
１７　　　　　　磁界による偏向器
１８　　　　　　磁界による速度分別器
１９　　　　　　電界による速度分別器
【図１】
2004103429.tif 000003
【図２】
2004103429.tif 000004
【図３】
2004103429.tif 000005
【図４】
2004103429.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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