(57)【要約】【課題】電極の成形性を向上させることができ、しかも、生産性を十分に高めることが可能なゲート電極及びその製造方法を提供すること。【解決手段】一対の電極が互いに噛み合った状態とされた電極パターンに相当する型を用意した金属基板上にレジストで成形し（Ｓ１０７）、型の表面に離型被膜を形成し（Ｓ１０９）、型内に導電性金属を電気鋳造により成長させて電極パターンを形成し（Ｓ１１１）、その後、レジストを除去する（Ｓ１１３）。そして、電極パターンが形成された金属基板を加熱し（Ｓ１１５）、電極パターンにおける分岐部の基幹部側の部分、分岐部の先端部分及び基幹部が枠部材に形成された接着層に当接するように、枠部材と金属基板とを貼り合せ（Ｓ１１７）、接着層が硬化した後に金属基板を取り外して（Ｓ１１９）、枠部材に電極パターンを残す。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基幹部と当該基幹部から交差する方向に伸びる複数の分岐部とを有した櫛歯形状を呈している一対の電極が互いに噛み合うように電気絶縁性を有する枠部材に配置されたゲート電極の製造方法であって、
金属基板を用意し、
前記金属基板上に、前記一対の電極が互いに噛み合った状態とされた電極パターンに相当する型をレジストで成形する工程と、
電気鋳造により、前記型内に導電性金属を成長させて前記電極パターンを形成する工程と、
前記レジストを除去する工程と、
前記電極パターンが形成された前記金属基板を加熱する工程と、
前記電極パターンにおける前記分岐部の前記基幹部側の部分、前記分岐部の先端部分及び前記基幹部と前記枠部材とを接着する工程と、
前記電極パターンにおける前記分岐部の前記基幹部側の部分、前記分岐部の先端部分及び前記基幹部と前記枠部材とを接着した後に前記金属基板を取り外し、前記枠部材に前記電極パターンを残す工程と、を含むこと特徴とするゲート電極の製造方法。
【請求項２】
前記電極パターンにおける前記分岐部の前記基幹部側の部分、前記分岐部の先端部分及び前記基幹部と前記枠部材とを接着する前記工程において、前記電極パターンにおける前記分岐部の前記基幹部側の部分、前記分岐部の先端部分及び前記基幹部が前記枠部材に形成された接着層に当接するように、前記枠部材と前記金属基板とを貼り合せ、
前記枠部材に前記電極パターンを残す前記工程において、前記接着層が硬化した後に前記金属基板を取り外し、前記枠部材に前記電極パターンを残すこと特徴とするゲート電極の製造方法。
【請求項３】
前記分岐部の前記基幹部側の前記部分及び前記先端部分は、前記分岐部における前記枠部材の内側空間に対応する部分よりも幅広に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のゲート電極の製造方法。
【請求項４】
前記分岐部は、前記枠部材の内側空間に対応する前記部分から前記基幹部側の前記部分及び前記先端部分に向けて、その幅が徐々に大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項３に記載のゲート電極の製造方法。
【請求項５】
前記分岐部における前記枠部材の内側空間に対応する前記部分は、前記枠部材の近傍において前記基幹部側の前記部分及び前記先端部分に連続するように幅広に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のゲート電極の製造方法。
【請求項６】
前記接着層は、熱硬化性樹脂からなることを特徴とする請求項２に記載のゲート電極の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のゲート電極の製造方法により製造されたことを特徴とするゲート電極。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印加される電位が変化することにより荷電粒子を通過させるゲート電極、例えばイオン移動度検出器等に用いられるゲート電極と、当該ゲート電極の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のゲート電極として、基幹部と当該基幹部から交差する方向に伸びる複数の分岐部とを有した櫛歯形状を呈している一対の電極が互いに噛み合うように電気絶縁性を有する枠部材に配置されたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このゲート電極では、一対の電極間の電位差を０とすることにより、荷電粒子の通過が許容され、当該電位差を０より大きい所定の値とすることにより、荷電粒子の通過が禁止されることとなる。
【０００３】
また、特許文献１には、上述した構成のゲート電極の製造方法として、以下の手順が開示されている。
【０００４】
まず、金属薄片（ｆｏｉｌ）を用意し、この金属薄片に、一対の電極が一体化した、即ち各分岐部の両端が基幹部に連続した形状の電極パターンを切断あるいはエッチングにより形成する。次に、電気絶縁性を有する中空の支持部材（ｓｕｐｐｏｒｔ  ｍｅｍｂｅｒ）を用意し、中空部分に分岐部が位置するように、電極パターンが形成された金属薄片を支持部材に貼り付ける。次に、分岐部の一端と基幹部との連結部分を切断して分離し、夫々の電極を櫛歯形状とする。また、基幹部と当該基幹部を支持する支持部（不要部分）との連結部分も切断して分離する。
【０００５】
【特許文献１】
米国特許第５４６５４８０号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ゲート電極における荷電粒子の透過効率を高めるためには、分岐部の幅を細くする必要がある。また、ゲート電極の応答性を高めるためには、更に隣接する分岐部間の距離（ピッチ）を狭くし、一対の電極間の電位差を小さくする必要がある。上述した特許文献１に記載されたゲート電極の製造方法を用いることで、金属薄片に電極パターンを形成するので、分岐部の幅を細く且つピッチを狭くした電極パターンを形成することは可能である。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されたゲート電極の製造方法では、電極パターンが形成された金属薄片を支持部材に貼り付けた後に、分岐部の一端と基幹部との連結部分を切断する、及び、基幹部と支持部との連結部分も切断する必要があり、以下のような生産性及び成形性に関する問題点を有することとなる。
【０００８】
各分岐部の一端と基幹部との連結部分の切断、及び、基幹部と支持部との連結部分の切断に時間がかかってしまう。また、切断する際に屑等が発生する場合には、切断後にゲート電極を洗浄する必要があり、工程が増えてしまう。また、各連結部分を切断する際に、電極、特に分岐部に力がかかり、分岐部に反りや弛みが生じてしまう。
【０００９】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、電極の成形性を向上させることができ、しかも、生産性を十分に高めることが可能なゲート電極及びその製造方法を提供することを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るゲート電極の製造方法は、基幹部と当該基幹部から交差する方向に伸びる複数の分岐部とを有した櫛歯形状を呈している一対の電極が互いに噛み合うように電気絶縁性を有する枠部材に配置されたゲート電極の製造方法であって、金属基板を用意し、金属基板上に、一対の電極が互いに噛み合った状態とされた電極パターンに相当する型をレジストで成形する工程と、電気鋳造により、型内に導電性金属を成長させて電極パターンを形成する工程と、レジストを除去する工程と、電極パターンが形成された金属基板を加熱する工程と、電極パターンにおける分岐部の基幹部側の部分、分岐部の先端部分及び基幹部と枠部材とを接着する工程と、電極パターンにおける分岐部の基幹部側の部分、分岐部の先端部分及び基幹部と枠部材とを接着した後に金属基板を取り外し、枠部材に電極パターンを残す工程と、を含むこと特徴としている。
【００１１】
本発明に係るゲート電極の製造方法では、一対の電極が互いに噛み合った状態とされた電極パターンに相当する型を用意した金属基板上にレジストで成形し、型内に導電性金属を電気鋳造により成長させて電極パターンを形成し、その後、レジストを除去している。そして、電極パターンが形成された金属基板を加熱し、電極パターンにおける分岐部の基幹部側の部分、分岐部の先端部分及び基幹部と枠部材とを接着し、その後に金属基板を取り外すことにより、枠部材に電極パターンが残されることとなる。これにより、従来の技術が必要としていた、連結部分を切断する工程が不要となるので、電極の成形性を向上させることができ、しかも、生産性を十分に高めることができる。
【００１２】
また、本発明においては、電極パターンが形成された金属基板（電極パターンにおける分岐部の基幹部側の部分、分岐部の先端部分及び基幹部）を加熱した後に、枠部材に接着するので、電極パターンの温度が降下する際に当該電極パターンが収縮し、電極パターンにおける分岐部に相当する部分に張力が付与されることとなる。これにより、電極の分岐部に張りを持たせることができ、電極の成形性をより一層高めることができる。
【００１３】
また、電極パターンにおける分岐部の基幹部側の部分、分岐部の先端部分及び基幹部と枠部材とを接着する工程において、電極パターンにおける分岐部の基幹部側の部分、分岐部の先端部分及び基幹部が枠部材に形成された接着層に当接するように、枠部材と金属基板とを貼り合せ、枠部材に電極パターンを残す工程において、接着層が硬化した後に金属基板を取り外し、枠部材に電極パターンを残すことが好ましい。この場合、電極パターンにおける分岐部の基幹部側の部分、分岐部の先端部分及び基幹部と枠部材とを確実に接着することができると共に、枠部材に電極パターンを適切に残すことができる。
【００１４】
また、分岐部の基幹部側の部分及び先端部分は、分岐部における枠部材の内側空間に対応する部分よりも幅広に形成されていることが好ましい。この場合、分岐部の基幹部側の部分及び先端部分と、枠部材に形成された接着層との接着面積が大きくなり、電極パターンと接着層との密着力を高めることができる。
【００１５】
また、分岐部は、枠部材の内側空間に対応する部分から基幹部側の部分及び先端部分に向けて、その幅が徐々に大きくなるように形成されていることが好ましい。この場合、上記張力が付与された際に、当該張力が枠部材の内側空間に対応する部分と基幹部側の部分及び先端部分との境界に集中することなく分散されるので、当該境界にて分岐部が切断されるのを防ぐことができる。
【００１６】
また、分岐部における枠部材の内側空間に対応する部分は、枠部材の近傍において基幹部側の部分及び先端部分に連続するように幅広に形成されていることが好ましい。この場合、上記境界にて分岐部が切断されるのをより一層確実に防ぐことができる。
【００１７】
また、接着層は、熱硬化性樹脂からなることが好ましい。この場合、電極パターンの温度が降下する際に当該電極パターンと枠部材との熱膨張係数の差によって、電極パターンにおける分岐部に相当する部分に張力が付与されることとなる。これにより、電極の分岐部に張りを持たせることができ、電極の成形性をより一層高めることができる。
【００１８】
一方、本発明に係るゲート電極は、上記のゲート電極の製造方法により製造されたことを特徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係るゲート電極及びその製造方法について図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２０】
まず、本実施形態に係るイオン移動度検出器の構成について説明する。なお、本実施形態に係るイオン移動度検出器は、本発明の実施形態に係るゲート電極を含んでいる。
【００２１】
図１は、本実施形態に係るイオン移動度検出器の構成を説明するための概略斜視図である。図２は、本実施形態に係るイオン移動度検出器を示す縦断面図である。図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。図４は、図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。イオン移動度検出器ＩＭＳは、図１に示されるように、イオン化室１と、ドリフト室２１とを有している。イオン化室１及びドリフト室２１内の圧力は、大気圧相当である。なお、本実施形態に係るイオン移動度検出器ＩＭＳは、試料分子を陽イオン化し、陽イオン化した試料分子のイオン移動度を検出するものである。
【００２２】
イオン化室１は、図２〜図４に示されるように、両端に開口３ａ，３ｂを有する筒状部材３内に形成されており、試料分子をイオン化する領域である。筒状部材３は、電気絶縁性材料からなる。イオン化室１（筒状部材３の内部空間）は、筒状部材３の一方の開口３ａを通してドリフト室２１に連通している。筒状部材３には、試料導入管５と、真空紫外ランプ７が設けられている。
【００２３】
試料導入管５は、キャリアガスを供給するキャリアガス供給源９及び試料分子を供給する試料分子供給源１１に接続されており、試料導入管５の一端に形成された導入口１３を通してイオン化室１に連通している。キャリアガス供給源９から供給されたキャリアガス及び試料分子供給源１１から供給された試料分子は、混合された状態で、試料導入管５を通ってイオン化室１内に導入される。ここで、試料導入管５は、試料分子をイオン化室１内に導入する試料分子導入手段として機能する。なお、本実施形態において、キャリアガス供給源９と試料分子供給源１１とは試料導入管５に対して直列に接続されているが、並列に接続されていてもよい。
【００２４】
真空紫外ランプ７は、試料導入管５を通してイオン化室１に導入された試料分子に真空紫外光を照射する。真空紫外光が照射された試料分子は、イオン化されることとなる。ここで、真空紫外ランプ７は、イオン化室１に導入された試料分子にエネルギー線を照射するエネルギー線照射手段として機能する。なお、真空紫外ランプ７としては、希ガス等を利用するエキシマランプやキャピラリ放電管、水素放電ランプを用いることができる。また、真空紫外ランプ７の代わりに、紫外線やＸ線を放出するＤ２ランプ、軟Ｘ線管や、多光子吸収によってイオン化させることができるＵＶレーザを用いることができる。
【００２５】
真空紫外ランプ７による真空紫外光の照射方向と試料導入管５を通した試料分子の導入方向とは、図１にも示されるように、互いに交差（本実施形態においては、直交）すると共に、ドリフト室２１の長手方向中心軸Ｌと交差（本実施形態においては、直交）する方向に設定されている。なお、本実施形態においては、真空紫外ランプ７による真空紫外光の照射方向、試料導入管５を通した試料分子の導入方向、及び、ドリフト室２１の長手方向中心軸Ｌは一点で交差している。
【００２６】
筒状部材３には、試料導入管５を通した試料分子の導入方向で見て導入口１３と対向する位置に、導入された試料分子を排出するための排出口１５が形成されている。イオン化室１は、排出口１５を通して外部空間に連通している。
【００２７】
筒状部材３の他方の開口３ｂは、電子捕集電極１７により塞がれている。この電子捕集電極１７は、試料分子がイオン化される際に発生する電子を捕集するためのものであり、所定の正の電位が印加されている。電子捕集電極１７には、筒状部材３の他方の開口３ｂに内挿される突出部１９が形成されている。
【００２８】
ドリフト室２１は、図２〜図４に示されるように、ドリフト管２３内に形成されており、一端側がイオン化室１に連通し、イオン化室１内でイオン化された試料分子がその長手方向に移動する領域である。ドリフト管２３は、複数のリング状の電極２５と、複数のリング状の電気絶縁体２７とを含んでおり、電極２５と電気絶縁体２７が交互に積層された構成となっている。即ち、電極２５と電極２５との間に電気絶縁体２７が配置され、電極２５と電極２５とは電気絶縁体２７により電気的に絶縁された状態にある。電極２５及び電気絶縁体２７は、ドリフト室２１内にイオン化された試料分子を移動させるための電界を形成する電界形成手段として機能する。なお、イオン化室１を形成する筒状部材３も、ドリフト室２１を形成するドリフト管２３と同様に、電極と電気絶縁体とを交互に積層した構成としてもよい。
【００２９】
ドリフト管２３の一端側には、ゲートシャッターとしてのゲート電極３０が設けられている。ゲート電極３０としては、ブラッドバリー−ニールセン・シャッター（Ｂｒａｄｂｕｒｙ−Ｎｉｅｌｓｅｎ  ｓｈｕｔｔｅｒ）を用いることができる。ゲート電極３０は、印加される電位が変化することによりイオン化された試料分子を通過させるものであり、図５〜図７に示されるように、一対の電極３１，３２と、電気絶縁性を有する枠部材３３とを含んでいる。
【００３０】
電極３１，３２は、基幹部３１ａ，３２ａと、当該基幹部３１ａ，３２ａから交差する方向に伸びる複数の分岐部３１ｂ，３２ｂとを有した櫛歯形状を呈しており、同一平面内に位置している。基幹部３１ａ，３２ａの一端には、電極３１，３２に電位を印加するための端子部３１ｃ，３２ｃが形成されている。電極３１，３２は、Ｎｉ、Ｎｉ−Ｃｏ、Ｃｕ等の導電性金属からなる。電極３１，３２の表面に、Ａｕメッキを施してもよい。なお、本実施形態において、電極３１，３２の厚みは、３０〜５０μｍに設定されている。
【００３１】
枠部材３３は、リング形状を呈した枠部３３ａと、当該枠部３３ａから径方向外側に伸びる突出部３３ｂとを有している。枠部材３３は、アルミナ、マシナブルセラミック、ガラス、石英、プラスチック材料等の電気絶縁性材料からなる。なお、本実施形態において、枠部材３３の厚みは、１．２ｍｍに設定されている。
【００３２】
電極３１，３２は、互いに噛み合うように、即ち一方の電極３１，３２の分岐部３１ｂ，３２ｂの間に他方の電極３２，３１の分岐部３２ｂ，３１ｂが位置するように配置された状態で、接着層３４により枠部材３３に接着されている。詳細には、分岐部３１ｂ，３２ｂの基幹部３１ａ，３２ａ側の部分、分岐部３１ｂ，３２ｂの先端部分及び基幹部３１ａ，３２ａが枠部３３ａに接着され、端子部３１ｃ，３２ｃが突出部３３ｂに接着されている。接着層３４には、両面接着シート、ポリイミド樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。なお、本実施形態において、接着層３４の厚みは、５０〜１００μｍに設定されている。
【００３３】
分岐部３１ｂ，３２ｂの基幹部３１ａ，３２ａ側の部分及び先端部分は、図７にも示されるように、分岐部３１ｂ，３２ｂにおける枠部３３ａの内側空間に対応する部分よりも幅広に形成されている。そして、分岐部３１ｂ，３２ｂにおける枠部３３ａの内側空間に対応する部分は、枠部３３ａの近傍において基幹部３１ａ，３２ａ側の部分及び先端部分に連続するように幅広に形成されている。これにより、分岐部３１ｂ，３２ｂにおける幅広に形成された部分に、枠部３３ａの内周側の縁が位置することとなる。本実施形態では、分岐部３１ｂ，３２ｂにおける枠部３３ａの内側空間に対応する部分の幅は、３０〜５０μｍに設定されており、分岐部３１ｂ，３２ｂの基幹部３１ａ，３２ａ側の部分及び先端部分の幅は、０．３ｍｍ程度に設定されている。隣接する分岐部３１ｂと分岐部３２ｂとの間隔（ピッチ）は、０．５ｍｍ程度に設定されている。
【００３４】
また、分岐部３１ｂ，３２ｂは、枠部３３ａの内側空間に対応する部分から基幹部３１ａ，３２ａ側の部分及び先端部分に向けて、その幅が徐々に大きくなるように、テーパ状に形成されている。
【００３５】
上述したように構成されたゲート電極３０においては、一対の電極３１，３２間の電位差を０とすることにより、イオン化された試料分子の通過が許容され、当該電位差を０より大きい所定の値とすることにより、イオン化された試料分子の通過が禁止される。したがって、ゲート電極３０にパルス状の信号を供給し、所定の時間、一対の電極３１，３２間の電位差を０とすることにより、当該所定の時間だけイオン化された試料分子がゲート電極３０を通過することとなる。ゲート電極３０により、イオン化室１とドリフト室２１とが分離されることとなる。
【００３６】
次に、上述した構成のゲート電極３０の製造方法について、図８〜図１３を参照して説明する。図８は、ゲート電極の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。図９（ａ）〜（ｄ）及び図１０（ａ）〜（ｃ）は、ゲート電極の製造方法を説明するための説明図である。図１１は、電極パターンが形成された金属基板を示す斜視図であり、図１２は、枠部材を示す斜視図であり、図１３は、完成したゲート電極を示す斜視図である。
【００３７】
本製造方法では、図８に示されるように、以下の工程（１）〜（１０）を順次実行する。
【００３８】
工程（１：Ｓ１０１）
まず、図９（ａ）に示されるように、金属基板ＢＰを用意し、処理面を清浄化する。金属基板ＢＰとしては、厚みが０．３〜０．５ｍｍ程度のステンレス鋼や真鍮鋼等の基板を用いることができる。
【００３９】
工程（２：Ｓ１０３）
次に、図９（ｂ）に示されるように、清浄化した処理面に剥離用電鋳層ＥＬを形成する。剥離用電鋳層ＥＬは、電極３１，３２と同じ材料である導電性金属（例えば、Ｎｉ、Ｃｕ等）を用いる。この剥離用電鋳層ＥＬの形成は、例えばめっき法により行う。剥離用電鋳層ＥＬの厚みは、例えば２０μｍ程度に設定することができる。
【００４０】
工程（３：Ｓ１０５）
次に、図９（ｃ）に示されるように、剥離用電鋳層ＥＬ上にレジストＲを塗布する。レジストＲには、ネガタイプの感光性樹脂等を用いることができる。レジストＲの厚みは、例えば３０〜５０μｍに設定することができる。
【００４１】
工程（４：Ｓ１０７）
次に、図９（ｄ）に示されるように、レジストＲを露光、現像し、一対の電極３１，３２が互いに噛み合った状態とされた電極パターンに相当する型ＭをレジストＲで成形する。露光及び現像は、上記電極パターンに対応する開口を有するホトマスクを用いたフォトリソグラフィー技術によって行う。
【００４２】
工程（５：Ｓ１０９）
次に、型Ｍの表面に、有機系の離型被膜（図示せず）を形成する。この離型被膜により、後で形成される電極パターンＥＰの離型性を高めることができる。
【００４３】
工程（６：Ｓ１１１）
次に、図１０（ａ）に示されるように、型Ｍ内に導電性金属（例えば、Ｎｉ、Ｃｕ等）を電気鋳造により成長させて電極パターンＥＰ（互いに噛み合って配置された状態の電極３１，３２）を形成する。
【００４４】
工程（７：Ｓ１１３）
次に、図１０（ｂ）に示されるように、レジストＲを除去する。これにより、金属基板ＢＰ（剥離用電鋳層ＥＬ）の上には、一対の電極３１，３２が互いに噛み合った状態とされた電極パターンＥＰが残ることとなる（図１１を参照）。
【００４５】
工程（８：Ｓ１１５）
次に、電極パターンＥＰが形成された金属基板ＢＰを加熱（例えば、１５０℃程度）する。この際、枠部材３３も加熱するようにしてもよい。
【００４６】
工程（９：Ｓ１１７）
次に、枠部材３３（図１２を参照）を用意し、図１０（ｃ）に示されるように、加熱した金属基板ＢＰを枠部材３３に加圧（例えば、４ｋｇ／ｃｍ２程度）して貼り付ける。なお、金属基板ＢＰと枠部材３３とを加熱及び加圧可能なローラー等で挟み込むことにより、金属基板ＢＰを枠部材３３に貼り付けることができる。枠部材３３（枠部３３ａ及び突出部３３ｂ）には、金属基板ＢＰを貼り付ける面に接着層３４を形成しておく。接着層３４には、両面接着シートあるいは熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂を用いる。枠部材３３と金属基板ＢＰとは、電極パターンＥＰにおける分岐部３１ｂ，３２ｂの基幹部３１ａ，３２ａ側の部分、分岐部３１ｂ，３２ｂの先端部分及び基幹部３１ａ，３２ａが枠部材３３に形成された接着層３４に当接するように、貼り合せられる。
【００４７】
工程（１０：Ｓ１１９）
次に、接着層３４が硬化した後に枠部材３３から金属基板ＢＰを取り外す。これにより、電極パターンＥＰが金属基板ＢＰ（剥離用電鋳層ＥＬ）から剥離し、図１０（ｄ）に示されるように、枠部材３３に電極パターンＥＰが残ることとなり、ゲート電極３０が完成する（図１３を参照）。また、電極パターンＥＰの温度が降下する際に当該電極パターンＥＰが収縮し、電極パターンＥＰにおける分岐部３１ｂ，３２ｂに相当する部分に張力が付与されることとなる。
【００４８】
続いて、ゲート電極３０の製造方法の変形例について、図１４を参照して説明する。図１４は、ゲート電極の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【００４９】
本製造方法では、図１４に示されるように、以下の工程（１）〜（１０）を順次実行する。但し、工程（１）〜（７）については、上述の製造方法における工程（１）〜（７）と同じであり、説明を省略する。図１４は、ゲート電極の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【００５０】
工程（８：Ｓ２１３）
次に、枠部材３３を用意し、枠部材３３（枠部３３ａ及び突出部３３ｂ）における金属基板ＢＰを貼り付ける面に接着層３４を形成する。ここでは、接着層３４に熱硬化性樹脂を用いる。
【００５１】
工程（９：Ｓ２１５）
次に、高温（例えば、１５０℃程度）下にて、金属基板ＢＰを枠部材３３に加圧（例えば、４ｋｇ／ｃｍ２程度）して貼り付ける。なお、金属基板ＢＰと枠部材３３とを加熱及び加圧可能なローラー等で挟み込むことにより、金属基板ＢＰを枠部材３３に貼り付けることができる。枠部材３３と金属基板ＢＰとは、電極パターンＥＰにおける分岐部３１ｂ，３２ｂの基幹部３１ａ，３２ａ側の部分、分岐部３１ｂ，３２ｂの先端部分及び基幹部３１ａ，３２ａが枠部材３３に形成された接着層３４に当接するように、貼り合せられる。
【００５２】
工程（１０：Ｓ２１７）
次に、接着層３４が硬化した後に枠部材３３から金属基板ＢＰを取り外す。これにより、電極パターンＥＰが金属基板ＢＰ（剥離用電鋳層ＥＬ）から剥離し、枠部材３３に電極パターンＥＰが残ることとなり、ゲート電極３０が完成する。また、電極パターンＥＰの温度が降下する際に当該電極パターンＥＰと枠部材３３との熱膨張係数の差によって、電極パターンＥＰにおける分岐部３１ｂ，３２ｂに相当する部分に張力が付与されることとなる。
【００５３】
再び、図２〜図４を参照する。ゲート電極３０と筒状部材３との間には、略円板状の電極３５が配置されている。電極３５は、ドリフト管２３を構成する電極２５と同様の形状を有する外周部３７と、当該外周部３７から内側方向に伸びる基部３９とを有している。基部３９には、筒状部材３の一方の開口３ａに連通する開口３９ａと、当該開口３９ａの外周寄りの位置に形成されたガス放出口３９ｂが形成されている。外周部３７にも、ガス放出口３７ａが形成されている。ドリフト室２１（ドリフト管２３の内部空間）は、電極３５の基部３９に形成された開口３９ａ及び筒状部材３の一方の開口３ａを通して、イオン化室１に連通している。また、ドリフト室２１（ドリフト管２３の内部空間）は、ガス放出口３７ａ，３９ｂを通して、外部空間に連通している。
【００５４】
ドリフト管２３の他端側には、導電性の基板４３が設けられている。基板４３には、イオン化された試料分子を収集するための集電極４５（本実施形態においては、アノードとして機能する。）と、ドリフトガスをドリフト室２１内に導入するドリフトガス導入管４７が配置されている。
【００５５】
集電極４５は、円板状の部材であり、基板４３に電気絶縁性を有するリング状の部材４６を介して設けられた支持部材にネジ止めされることにより、基板４３に配置されている。リング状の部材４６以外に集電極４５を基板４３と電気的に絶縁する手段としては、集電極４５のリード部をガラス等の電気絶縁材料や絶縁性接着剤で封着したり、Ｏリング止めをしたりしてもよい。集電極４５としては、ファラデー・カップ等を用いることができる。集電極４５は、その中心軸がドリフト室２１の長手方向中心軸Ｌと一致するように設けられている。集電極４５の電位は、基板４３と同じ電位に保たれている。
【００５６】
ドリフトガス導入管４７は、ドリフトガスを供給するドリフトガス供給源５１に接続されており、ドリフトガス導入管４７の一端に形成された導入口４９を通してドリフト室２１の他端側に連通している。ドリフトガス供給源５１から供給されたドリフトガスは、ドリフトガス導入管４７を通り、ドリフト室２１内におけるイオン化された試料分子の移動方向に見て集電極４５より前方からドリフト室２１内に導入される。即ち、集電極４５は、ドリフトガスの流れ方向で見て、ドリフトガス導入管４７の導入口４９よりも下流に位置している。ドリフト室２１内に導入されたドリフトガスは、ドリフト室２１内をイオン化室１方向に向かって流れ、ガス放出口３７ａ，３９ｂから外部に排出される。ドリフト室２１内におけるドリフトガスの流れ方向と、イオン化された試料分子の移動方向とは、反対方向となる。
【００５７】
ドリフト室２１の他端側には、グリッド電極５３が集電極４５に対向して設けられている。このグリッド電極５３は、集電極４５の中心軸近傍に位置するメッシュ部５５と、メッシュ部５５を囲み、当該メッシュ部５５におけるドリフトガスの透過率よりも低い透過率を有する外周部５７とを含んでいる。グリッド電極５３は、電極２５のうちの最も基板４３に近い電極に電気的に接続されており、当該電極と同じ電位とされている。グリッド電極５３の外周部５７は、板状部材からなる。なお、外周部５７は、板状部材の他に、メッシュ部５５のメッシュ粗さよりも細かいメッシュとしてもよい。また、板状部材に複数の貫通孔を形成してもよい。
【００５８】
グリッド電極５３のメッシュ部５５は、円形状を呈しており、メッシュ部５５の直径（外周部５７の内側直径）は、集電極４５の直径よりも小さく設定されている。このように、メッシュ部５５の直径を集電極４５の直径よりも小さく設定することで、集電極４５に到達するイオン化された試料分子を制限することができる。すなわち、ドリフト室２１の長手方向中心軸Ｌ付近をドリフト室２１内に形成される電界に概ね垂直に移動するイオン化された試料分子が主として集電極４５に到達することとなる。
【００５９】
電極２５，３５、電気絶縁体２７、ゲート電極３０、筒状部材３及び電子捕集電極１７は、基板４３と抑え板５９とで挟持されている。抑え板５９は、電極２５、電気絶縁体２７、ゲート電極３０、筒状部材３及び電子捕集電極１７を挟持した状態で、一端側が基板４３に固定された支柱６１の他端側に螺合するナット６３により基板４３に対して固定される。なお、電子捕集電極１７は、抑え板５９にネジ止めされている。
【００６０】
ところで、基板４３、電極２５，３５及び電子捕集電極１７は、隣り合うもの同士が分圧抵抗（図示せず）により電気的に接続されている。分圧抵抗は、ブリーダ回路基板６５上に形成された薄膜状の抵抗体であり、導電性を有するネジ６７を通して基板４３、電極２５，３５及び電子捕集電極１７に電気的に接続される。このネジ６７は、ブリーダ回路基板６５を固定する機能も有している。そして、上述したように、電子捕集電極１７に所定の正の電位を印加し、基板４３を接地すると、図１５に示されるように、イオン化室１からドリフト室２１にわたって、電界が形成される。この電界により、イオン化された試料分子は、イオン化室１からドリフト室２１に移動し、ドリフト室２１内を集電極４５に向けて移動する。なお、図１５は、イオン化室及びドリフト室における電界分布とイオン化された試料分子の移動軌跡を示す図である。図１５中、実線はイオン化された試料分子の移動軌跡を示し、一点鎖線はイオン化室１及びドリフト室２１における電界電界の等電位面を示している。また、各電極２５等に設定されている電位（＋）はそれぞれ、
電子捕集電極１７                                      ：２．１ｋＶ
電極３５                                              ：１．６７ｋＶ
ゲート電極３０                                        ：１．５７ｋＶ
ゲート電極３０の隣の電極２５                          ：１．５１２ｋＶ
…
グリッド電極５３が電気的に接続された電極２５の隣の電極２５：２１５Ｖ
グリッド電極５３が電気的に接続された電極２５          ：５３Ｖ
基板４３                                              ：０Ｖ
である。
【００６１】
筒状部材３と電極３５との間には、メッシュ状電極６９が配置されている。メッシュ状電極６９は、筒状部材３と電極３５とで挟持されており、電極３５と同じ電位とされる。このメッシュ状電極６９は、筒状部材３の一方の開口３ａ近傍に位置することとなり、イオン化室１内に形成される電界がゲート電極３０における電位のパルス状の変化により変動するのを抑制する。また、グリッド電極５３のメッシュ部５５も、メッシュ状電極６９と同様に、ドリフト室２１内に形成される電界がゲート電極３０における電位のパルス状の変化により変動するのを抑制する。
【００６２】
続いて、上述した構成を有するイオン移動度検出器ＩＭＳの測定原理を簡単に説明する。イオン化室１にてイオン化された試料分子（以下、単にイオンと称する）を、ゲート電極３０にパルス状の電圧を印加して電位を変化させることで、ドリフト室２１内に導入する。ドリフト室２１に導入されたパルス状のイオン群は、ドリフトガス導入管４７より導入されたドリフトガスの分子の影響を受けることで時間的遅れを持って移動し、ドリフト室２１内に形成されたほぼ均一の電界に沿って集電極４５に到達する。集電極４５に到達したイオン群はパルス状の電気信号として出力され、当該電気信号に基づいて、ゲート電極３０から集電極４５までの到達時間（飛行時間（ＴＯＦ）、集電極４５に到達したイオン群の量等が検出される。上記到達時間からイオン移動度を求めることができ、試料分子の同定が可能となる。また、電気信号の応答波形の積分値もしくはピーク値から、試料分子の定量が可能となる。
【００６３】
以上のように、本実施形態においては、一対の電極３１，３２が互いに噛み合った状態とされた電極パターンＥＰに相当する型を用意した金属基板ＢＰ上にレジストＲで成形し、型Ｍ内に導電性金属を電気鋳造により成長させて電極パターンＥＰを形成し、その後、レジストＲを除去している。そして、電極パターンＥＰが形成された金属基板ＢＰを加熱し、電極パターンＥＰにおける分岐部３１ｂ，３２ｂの基幹部３１ａ，３２ａ側の部分、分岐部３１ｂ，３２ｂの先端部分及び基幹部３１ａ，３２ａが枠部材３３に形成された接着層３４に当接するように、枠部材３３と金属基板ＢＰとを貼り合せ、接着層３４が硬化した後に金属基板ＢＰを取り外すことにより、枠部材３３に電極パターンＥＰが残されることとなる。これにより、従来の技術が必要としていた、電極部分と不要部分との連結部分を切断する工程が不要となるので、電極３１，３２の成形性を向上させることができ、しかも、生産性を十分に高めることができる。
【００６４】
また、本実施形態においては、電極パターンＥＰが形成された金属基板ＢＰを加熱した後に、枠部材３３に貼り合わせているので、電極パターンＥＰの温度が降下する際に当該電極パターンＥＰが収縮し、電極パターンＥＰにおける分岐部３１ｂ，３２ｂに相当する部分に張力が付与されることとなる。これにより、電極３１，３２の分岐部３１ｂ，３２ｂに張りを持たせることができ、電極３１，３２の成形性をより一層高めることができる。
【００６５】
また、本実施形態においては、電極パターンＥＰにおける分岐部３１ｂ，３２ｂの基幹部３１ａ，３２ａ側の部分、分岐部３１ｂ，３２ｂの先端部分及び基幹部３１ａ，３２ａが枠部材３３に形成された接着層３４に当接するように、枠部材３３と金属基板ＢＰとを貼り合せ、接着層３４が硬化した後に金属基板ＢＰを取り外し、枠部３３材に電極パターンＥＰを残している。これにより、電極パターンＥＰにおける分岐部３１ｂ，３２ｂの基幹部３１ａ，３２ａ側の部分、分岐部３１ｂ，３２ｂの先端部分及び基幹部３１ａ，３２ａと枠部材３３とを確実に接着することができると共に、枠部材３３に電極パターンＥＰを適切に残すことができる。
【００６６】
また、本実施形態において、分岐部３１ｂ，３２ｂの基幹部３１ａ，３２ａ側の部分及び先端部分は、分岐部３１ｂ，３２ｂにおける枠部材３３の内側空間に対応する部分よりも幅広に形成されている。この場合、分岐部３１ｂ，３２ｂの基幹部３１ａ，３２ａ側の部分及び先端部分と、枠部材３３に形成された接着層３４との接着面積が大きくなり、電極パターンＥＰと接着層３４との密着力を高めることができる。
【００６７】
また、本実施形態において、分岐部３１ｂ，３２ｂは、枠部材３３の内側空間に対応する部分から基幹部３１ａ，３２ａ側の部分及び先端部分に向けて、その幅が徐々に大きくなるように形成されている。この場合、上記張力が付与された際に、当該張力が枠部材３３の内側空間に対応する部分と基幹部３１ａ，３２ａ側の部分及び先端部分との境界に集中することなく分散されるので、当該境界にて分岐部３１ｂ，３２ｂが切断されるのを防ぐことができる。
【００６８】
また、本実施形態において、分岐部３１ｂ，３２ｂにおける枠部材３３の内側空間に対応する部分は、枠部材３３の近傍において基幹部３１ａ，３２ａ側の部分及び先端部分に連続するように幅広に形成されている。この場合、上記境界にて分岐部３１ｂ，３２ｂが切断されるのをより一層確実に防ぐことができる。
【００６９】
また、本実施形態において、接着層３４は、熱硬化性樹脂を用いることができる。この場合、電極パターンＥＰの温度が降下する際に当該電極パターンＥＰと枠部材３３との熱膨張係数の差によって、電極パターンＥＰにおける分岐部３１ｂ，３２ｂに相当する部分に張力が付与されることとなる。これにより、電極３１，３２の分岐部３１ｂ，３２ｂに張りを持たせることができ、電極３１，３２の成形性をより一層高めることができる。
【００７０】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。本実施形態においては、イオン移動度検出器に含まれるゲート電極に本発明を適用したが、これ以外にも、真空中で電子やイオンの移動を制御する必要のあるもの、例えばＴＯＦ−ＭＳ（Ｔｉｍｅ−ｏｆ−Ｆｌｉｇｈｔ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）やゲータブルＰＭＴ（Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ  Ｔｕｂｅ）等に含まれるゲート電極にも本発明を適用することができる。
【００７１】
また、枠部材３３から金属基板ＢＰを取り外し、電極パターンＥＰが枠部材３３に残った状態で、再度、加熱してもよい。これにより、電極３１，３２の分岐部３１ｂ，３２ｂに張りを確実且つ適切に持たせることができる。
【００７２】
また、本実施形態では、金属基板ＢＰに剥離用電鋳層ＥＬを形成し、電極パターンＥＰの剥離性を高めるようにしているが、必ずしも剥離用電鋳層ＥＬを形成する必要はない。
【００７３】
また、本実施形態においては、電極パターンＥＰにおける分岐部３１ｂ，３２ｂの基幹部３１ａ，３２ａ側の部分、分岐部３１ｂ，３２ｂの先端部分及び基幹部３１ａ，３２ａが枠部材３３に形成された接着層３４に当接するように、枠部材３３と金属基板ＢＰとを貼り合せているが、これに限られるものではない。例えば、枠部材３３を熱可塑性樹脂とし、電極パターンＥＰにおける分岐部３１ｂ，３２ｂの基幹部３１ａ，３２ａ側の部分、分岐部３１ｂ，３２ｂの先端部分及び基幹部３１ａ，３２ａを枠部材３３に直接接着するようにしてもよい。
【００７４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、電極の成形性を向上させることができ、しかも、生産性を十分に高めることが可能なゲート電極及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るイオン移動度検出器の構成を説明するための概略斜視図である。
【図２】本実施形態に係るイオン移動度検出器を示す縦断面図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】本実施形態に係るイオン移動度検出器に含まれるゲート電極を示す平面図である。
【図６】本実施形態に係るイオン移動度検出器に含まれるゲート電極の断面構成を示す図である。
【図７】本実施形態に係るイオン移動度検出器に含まれるゲート電極の部分拡大部である。
【図８】本実施形態に係るイオン移動度検出器に含まれるゲート電極の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係るイオン移動度検出器に含まれるゲート電極の製造方法を説明するための説明図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係るイオン移動度検出器に含まれるゲート電極の製造方法を説明するための説明図である。
【図１１】電極パターンが形成された金属基板を示す斜視図である。
【図１２】枠部材を示す斜視図である。
【図１３】完成したゲート電極を示す斜視図である。
【図１４】本実施形態に係るイオン移動度検出器に含まれるゲート電極の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１５】イオン化室及びドリフト室における電界分布とイオン化された試料分子の移動軌跡を示す図である。
【符号の説明】
１…イオン化室、５…試料導入管、７…真空紫外ランプ、２１…ドリフト室、２３…ドリフト管、３０…ゲート電極、３１，３２…電極、３１ａ，３２ａ…基幹部、３１ｂ，３２ｂ…分岐部、３３…枠部材、３３ａ…枠部、３４…接着層、４５…集電極、４７…ドリフトガス導入管、６５…ブリーダ回路基板、ＢＰ…金属基板、ＥＬ…剥離用電鋳層、ＥＰ…電極パターン、Ｍ…型、Ｒ…レジスト、ＩＭＳ…イオン移動度検出器。
【図１】
2005005124.tif 000003
【図２】
2005005124.tif 000004
【図３】
2005005124.tif 000005
【図４】
2005005124.tif 000006
【図５】
2005005124.tif 000007
【図６】
2005005124.tif 000008
【図７】
2005005124.tif 000009
【図８】
2005005124.tif 000010
【図９】
2005005124.tif 000011
【図１０】
2005005124.tif 000012
【図１１】
2005005124.tif 000013
【図１２】
2005005124.tif 000014
【図１３】
2005005124.tif 000015
【図１４】
2005005124.tif 000016
【図１５】
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