(57)【要約】【課題】中性粒子が引き出し電極やイオン検出器のイオン電極に衝突することにより生じる光の発生そのものを抑制するとともに、引き出し電極やイオン電極に光が入射してもその反射を抑え、反射光がイオンを検出する検出部に入射しないようにする。【解決手段】イオン検出器４に入射したイオンを検出部１０へ誘導するイオン電極１２、１３を、網目状またはパンチ孔の開いたメッシュ状電極１２ａ、１３ａで形成するとともに、光に対して反射率の低い不導体１２ｂ、１３ｂの上に配置した二層構造とし、イオン電極の表面上において中性粒子が衝突する箇所（面積）を少なくした。これにより中性粒子のイオン電極１２、１３（１２ａ、１３ａ）への衝突による光の発生そのものを抑えるとともに、電極の表面に入射した光を不導体１２ｂ、１３ｂにて吸収する。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンを検出部へ誘導するイオン電極をメッシュ状電極で形成するとともに、低光反射率の不導体上に配置したことを特徴とするイオン検出器。
【請求項２】
前記不導体は、その表面が黒色であることを特徴とする請求項１記載のイオン検出器。
【請求項３】
試料をイオン化するイオン化部、イオン化された試料を分離・選別する分析部、分析部で分離・選別されたイオンを検出するイオン検出器からなる質量分析装置において、前記イオン検出器として、請求項１または請求項２記載のイオン検出器を用いたことを特徴とする質量分析装置。
【請求項４】
前記分析部と前記イオン検出器の間に挿入される引き出し電極をメッシュ状電極で形成するとともに、低光反射率の不導体上に配置したことを特徴とする請求項３記載の質量分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、質量分析装置に関し、特に、分析部で分離されたイオンを検出するイオン検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
質量分析装置は、試料をイオン化して電場や磁場条件の下でイオンの走行・挙動がそれぞれの質量／電荷数（ｍ／ｚ）に依拠して一義的に決定されることを利用して質量分析を行う装置であり、構成的に大きく分けて、測定対象の試料により導入法は異なるが、試料を装置内に導入する試料導入部、試料をイオン化して電荷を持たせるイオン化部（イオン化室）、イオン化された試料を質量／電荷数により分離・選別する分析部（分析室）、分析部で分離・選別されたイオンを検出し電気信号に変換するイオン検出器およびデータ処理部からなる（たとえば、特許文献１参照）。データ処理部では、イオン検出器で測定されたデータから質量スペクトルを作製し、また質量スペクトルのデータベースと比較して試料の同定を行う。
【０００３】
また、試料の分離分析に優れているクロマトグラフ（ＧＣまたはＬＣ）や溶液中の無機元素分析用の誘導結合プラズマ装置（ＩＣＰ）などの検出器として、試料の高感度定量分析および定性分析に優れている質量分析装置を用い、それら分析機器と質量分析装置とをインターフェースを介して結合したガスクロマトグラフ質量分析装置（ＧＣ−ＭＳ）、液体クロマトグラフ質量分析装置（ＬＣ−ＭＳ）および誘導結合プラズマ質量分析装置（ＩＣＰ−ＭＳ）などもよく知られている（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。以下、これらガスクロマトグラフ質量分析装置、液体クロマトグラフ質量分析装置および誘導結合プラズマ質量分析装置などを総称して「複合分析装置」という。
【０００４】
これら質量分析装置や複合分析装置のイオン検出器としては、通常、二次電子増倍管やチャンネル型二次電子増倍管のチャンネルを湾曲させて入口形状をラッパ状にしたチャンネルトロンを、そのイオン検出手段に用いたものが多く使用されている。
【０００５】
二次電子増倍管は、微弱なイオンを高感度で検出できる検出手段として最もよく用いられており、基本的な構成は、図示しないが、複数のダイノード（電極）を対向するように並べて配置した多段構造で、イオンが最初のダイノード（変換ダイノード）に入射すると、イオンの入射エネルギーに応じた二次電子が放出され、２段目以降のダイノードで次々と指数関数的に二次電子の増幅が行われ、最終的に大きな電気信号として取り出す構成である。
他方、チャンネルトロンは、図示しないが、内壁表面を二次電子放出素材でコーティングしたチャンネル（管）を湾曲させた構造で、二次電子の増幅を連続した表面で行い、多段ダイノードを備えた二次電子増倍管の増幅率を保ったまま小型化・単純化したものである。
【０００６】
従来の質量分析装置や複合分析装置のイオン検出器の基本的構成を図３に示す。図３において、質量分析装置の分析部（図示せず）で分離・選別されたイオンは、分析部とイオン検出器４との間に挿入された引き出し電極１１によりイオン検出器４へ導入される。イオン検出器４に導入されたイオンは、イオンを誘導するイオン電極１２およびデフレクター１３（以下、これらをまとめてイオン電極という）により検出部１０へ導かれ、イオン検出手段の二次電子増倍管やチャンネルトロン（図示せず）などで増幅され、電気信号として検出される。
【０００７】
ところで、従来、中性粒子が高速で引き出し電極１１やイオン電極１２、１３に衝突すると、光を生じることがあることが知られている。そのため、通常、引き出し電極１１やイオン電極１２、１３はステンレス、銅、真鍮などの金属を加工して作製されるが、その表面になんらの処理もしないで金属表面素地のまま使用すると、電極１１、１２、１３の表面は光の反射率が高く、中性粒子の衝突により生じた光は電極１１、１２、１３の表面で反射し、その反射光が検出部１０に入射してノイズとして取り込まれ、Ｓ／Ｎ低下の原因になっている。
【０００８】
従来、このようなイオン検出器４の検出部１０への光の入射によるノイズを防止するため、引き出し電極１１やイオン電極１２、１３の表面に光の反射率の低い導電性表面処理、たとえば黒色クロムメッキ、黒色の亜鉛クロメート処理などを施して、これら電極１１、１２、１３の表面に入射した光を吸収し、検出部１０へ光が反射・導入されるのを抑制していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１９２３８８号
【特許文献２】特開２０１１−２５７３３３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、従来の技術では、反射防止のための導電性表面処理に制限があり、その効果にも限界があった。
本発明は、質量分析装置の分析部とイオン検出器との間に挿入される引き出し電極やイオン検出器のイオン電極への中性粒子の衝突による光の発生そのものを抑制するとともに引き出し電極やイオン電極に光が入射してもその反射を抑え、イオンを検出する検出部に反射光が入射しないようにしたイオン検出器およびそのようなイオン検出器を備えた質量分析装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項１記載の本発明のイオン検出器は、イオンを検出部へ誘導するイオン電極をメッシュ状電極で形成するとともに、低光反射率の不導体上に配置したものである。ここで、メッシュ状電極としては、好ましくは網目状または多数のパンチ孔を開けてなる金属電極であり、光に対する反射率の低い不導体には、紙、樹脂、セラミックス製などの薄板状のものが用いられる。
【００１２】
また、請求項２記載の本発明のイオン検出器は、前記不導体の表面を黒色にて形成したものである。
【００１３】
さらに、請求項３記載の本発明の質量分析装置は、試料をイオン化するイオン化部、イオン化された試料を分離・選別する分析部、分析部で分離・選別されたイオンを検出するイオン検出器からなる質量分析装置であって、前記イオン検出器として、イオンを検出部へ誘導するイオン電極をメッシュ状電極で形成するとともに、低光反射率の不導体上に配置したイオン検出器またはその不導体の表面を黒色にて形成したイオン検出器を用いたものである。
【００１４】
さらにまた、請求項４記載の本発明の質量分析装置は、分析部とイオン検出器の間に挿入される引き出し電極をメッシュ状電極で形成するとともに、低光反射率の不導体上に配置したものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のイオン検出器によれば、イオンを検出部へ誘導するイオン電極をメッシュ状電極で形成するとともに、低光反射率の不導体上に配置した構造であるので、イオン電極への中性粒子の衝突箇所（面積）を減らすことができ、中性粒子の衝突による光の発生そのものを効果的に抑制して、検出部への光の入射に起因するノイズの低減を図り、検出信号がノイズに埋もれることなく、Ｓ／Ｎの良い質量スペクトルを得ることができる。
【００１６】
また、本発明のイオン検出器によれば、メッシュ状電極がその上に配置される低光反射率の不導体の表面を黒色で形成しているので、イオン電極の表面に入射した光を不導体にて吸収し、その反射を抑えることができる。
【００１７】
さらに、本発明の質量分析装置によれば、試料をイオン化するイオン化部、イオン化された試料を分離する分析部、分析部で選別されたイオンを検出するイオン検出器からなる質量分析装置であって、前記イオン検出器として、イオンを検出部へ誘導するイオン電極をメッシュ状電極で形成するとともに、低光反射率の不導体上に配置したイオン検出器またはその不導体の表面を黒色にて形成したイオン検出器を用いているので、イオン電極への中性粒子の衝突による光の発生そのものを効果的に抑制するとともに、イオン電極の表面に入射した光を吸収し、イオン検出器の検出部への光の入射に起因するノイズを低減することができ、Ｓ／Ｎの良い質量スペクトルを得ることができる。
【００１８】
さらにまた、本発明の質量分析装置によれば、分析部で分離・選別されたイオンをイオン検出器へ導入する引き出し電極をメッシュ状電極で形成するとともに、低光反射率の不導体上に配置した構造であり、したがってイオン検出器の前段において中性粒子の衝突による光の発生そのものをより効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の質量分析装置および複合分析装置の構成の概念図である。
【図２】本発明のイオン検出器のイオン電極の構成の概念図である。
【図３】従来のイオン検出器の構成の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図を使って、本発明のイオン検出器および質量分析装置の実施形態の一例を説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態である質量分析装置の構成の概念図であり、図２は本発明の実施形態であるイオン検出器の構成の概念図である。
図１において、質量分析装置は、試料を装置内に導入する試料導入部１、試料をイオン化して電荷を付与するイオン化部２、イオン化された試料を質量／電荷数（ｍ／ｚ）により分離・選別する分析部３、分析部３で分離・選別されたイオンを検出するイオン検出器４およびイオン検出器４で検出された電気信号（データ）から質量スペクトルを作製し、また、既知の質量スペクトルのデータベースと比較して試料の同定を行うデータ処理部５から構成される。
【００２２】
試料導入部１は、試料が気体または揮発性物質、液体、固体または非揮発性物質であるかによりその導入法は相違する。また、試料導入のための機器としてガスクロマトグラフ（ＧＣ）や液体クロマトグラフ（ＬＣ）を用い、これらクロマトグラフ（ＧＣ、ＬＣ）と質量分析装置とをインターフェース（図示せず）を介して結合し、ＧＣ部またはＬＣ部７で分離された試料を質量分析装置へ導入して定性分析を行う複合分析装置（ＧＣ−ＭＳ、ＬＣ−ＭＳ）も周知のとおりである。
【００２３】
また、高感度・多元素同時分析・容易な定性分析・同位体分析が可能な装置として、誘導結合プラズマ装置（ＩＣＰ）と質量分析装置とをインターフェース（図示せず）を介して結合した複合分析装置（ＩＣＰ−ＭＳ）も周知であるが、この場合、ＩＣＰ部６は試料導入部１とイオン化部２の両者の機能を有する。
【００２４】
試料導入部１やＧＣ部またはＬＣ部７から導入された試料は、イオン化部２でイオン化され電荷が付与されるが、イオン化法としては、試料や分析目的に応じて電子イオン化法（ＥＩ法）、化学イオン化法（ＣＩ法）、電解脱離法（ＦＤ法）、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法（ＭＡＬＤＩ法）、エレクトロスプレーイオン化法（ＥＳＩ法）、大気圧化学イオン化法（ＡＰＣＩ法）など種々の手法が採用される。本発明の質量分析装置において、イオン化部２としては、特定のイオン化法に限定されるものではない。
【００２５】
イオン化部２でイオン化され電荷が付与された試料は、分析部３で質量／電荷数に依拠して分離・選別される。分離・選別方法としては、質量／電荷数（ｍ／ｚ）の近いピークを区別する能力（質量分解能）と測定可能な質量範囲が重要な要素であるが、要求される目的に応じて四重極型、磁場偏向型、イオントラップ型、飛行時間型、これらを複数組み合わせるタンデム型などの方法が使い分けられる。
分析部３で分離・選別された試料（イオン）はイオン検出器４へ導かれ、たとえば二次電子増倍管やチャンネルトロン（図示せず）などで増幅して電気信号に変換された後、プリアンプ（図示せず）などを介してデータ処理部５に導かれる。データ処理部５ではイオン検出器４で測定されたデータから質量スペクトルを作製し、また、既知の質量スペクトルのデータベースと比較して試料の同定を行う。
【００２６】
イオン検出器４は、図２（Ａ）に示すとおり、基本的構成は従来のイオン検出器と同様である。本発明のイオン検出器４では、引き出し電極１１によりイオン検出器４へ導入されたイオンはイオン電極１２、１３によって検出部１０へ誘導される。これらイオン電極１２、１３は、メッシュ状電極１２ａ、１３ａで形成され、これを光の反射率の低い不導体１２ｂ、１３ｂの上に適宜の手段により固定し配置してなる二層構造である。
メッシュ状電極１２ａ、１３ａとしては、網目状またはパンチ孔の開いた金属電極であり、イオンを検出部１０へ誘導する電極作用を損なわない範囲で可能な限り電極の表面上において中性粒子が衝突する箇所（面積）を少なくしたものである。これによりイオン電極１２、１３（１２ａ、１３ａ）への中性粒子の衝突による光の発生そのものを効果的に抑制する。
【００２７】
また、光の反射率の低い不導体１２ｂ、１３ｂは、紙、樹脂、セラミックス製などの薄板で形成され、イオン電極１２、１３（１２ａ、１３ａ、１２ｂ、１３ｂ）に入射した光、詳しくはメッシュ状電極１２ａ、１３ａの隙間や孔を通過した光を不導体１２ｂ、１３ｂにて吸収し、その反射を抑える。特に、不導体１２ｂ、１３ｂの表面を黒色にて形成することにより、イオン電極１２、１３（１２ａ、１３ａ、１２ｂ、１３ｂ）の表面に入射した光をほとんど吸収し、検出部１０への反射を効果的に抑えることができる。
【００２８】
さらに、メッシュ状電極１２ａ、１３ａの表面に、光の反射率の低い導電性表面処理を施すことにより、イオン電極１２、１３（１２ａ、１３ａ、１２ｂ、１３ｂ）への中性粒子の衝突による光の検出部１０への影響は、より効果的に回避することができる。
【００２９】
また、質量分析装置の分析部３とイオン検出器４との間に挿入される引き出し電極１１もメッシュ状電極１１ａで形成され、これを光の反射率の低い不導体１１ｂの上に適宜の手段により固定し配置してなる二層構造である。これによりイオン検出器４の前段において、中性粒子の衝突による光の発生そのものを抑制するとともに、引き出し電極１１（１１ａ、１１ｂ）の表面に入射した光を不導体１１ｂにて吸収し、イオン検出器４への光の入射を抑えることができる。
【００３０】
図２（Ｂ）には、引き出し電極１１の他の実施形態を示す。この引き出し電極１１は、メッシュ状電極１１ａで形成され、これを低光反射率の不導体１１ｂの上に適宜の手段により固定し配置するとともに、さらに不導体１１ｂをメッシュ状電極１１ａと電気的に同電位となるように導通をとった金属電極１１ｃの上に適宜の手段により固定し配置してなる三層構造である。このような引き出し電極１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）は剛性を有するので、質量分析装置への取り付け、固定にあたっては容易に行うことができる。
なお、図２（Ｂ）において、引き出し電極１１について三層構造の実施形態を説明したが、このような三層構造はイオン検出器４のイオン電極１２、１３についても同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１  試料導入部
２  イオン化部
３  分析部
４  イオン検出器
５  データ処理部
６  ＩＣＰ部
７  ＧＣ部またはＬＣ部
１０  検出部
１１  引き出し電極
１１ａ  メッシュ状電極
１１ｂ  不導体
１１ｃ  金属電極
１２  イオン電極
１３  デフレクター（イオン電極）
１２ａ、１３ａ  メッシュ状電極
１２ｂ、１３ｂ  不導体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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