(57)【要約】【課題】分析精度を向上させることができる質量分析装置および質量分析方法を提供することである。【解決手段】実施形態に係る質量分析装置は、試料を保持する保持部と、前記保持部と対峙して設けられた検出部と、前記保持部と、前記検出部と、の間に設けられた第１電極と、前記第１電極と、前記検出部と、の間に設けられた第２電極と、前記保持部に保持された前記試料の表面にエネルギーを照射する照射部と、前記第２電極に印加する電圧を制御する制御部と、を備えている。    前記制御部は、前記照射部による照射から所定の時間経過後に、前記試料の表面にエネルギーを照射することで生成された複数のイオンが減速するように前記第２電極に印加する電圧を制御する。【選択図】図３
2016001531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を保持する保持部と、
前記保持部と対峙して設けられた検出部と、
前記保持部と、前記検出部と、の間に設けられた第１電極と、
前記第１電極と、前記検出部と、の間に設けられた第２電極と、
前記保持部に保持された前記試料の表面にエネルギーを照射する照射部と、
前記第２電極に印加する電圧を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記照射部による照射から所定の時間経過後に、前記試料の表面にエネルギーを照射することで生成された複数のイオンが減速するように前記第２電極に印加する電圧を制御する質量分析装置。
【請求項２】
試料を保持する保持部と、
前記保持部と対峙して設けられた検出部と、
前記保持部と、前記検出部と、の間に設けられた第１電極と、
前記第１電極と、前記検出部と、の間に設けられた第２電極と、
前記保持部に保持された前記試料の表面にエネルギーを照射する照射部と、
前記試料の表面にエネルギーを照射することで生成された複数の粒子をイオン化するイオン化部と、
前記第２電極に印加する電圧を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記照射部による照射から所定の時間経過後に、前記複数の粒子をイオン化することで生成された複数のイオンが減速するように前記第２電極に印加する電圧を制御する質量分析装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記生成された複数のイオンが正イオンの場合には、前記第２電極の電位が前記第１電極の電位よりも高くなるように前記第２電極に印加する電圧を制御し、
前記生成された複数のイオンが負イオンの場合には、前記第２電極の電位が前記第１電極の電位よりも低くなるように前記第２電極に印加する電圧を制御する請求項１または２に記載の質量分析装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記減速させた前記複数のイオンが加速するように前記第２電極に印加する電圧を制御する請求項１〜３のいずれか１つに記載の質量分析装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記複数のイオンが正イオンの場合には、前記第２電極の電位が前記第１電極の電位よりも低くなるように前記第２電極に印加する電圧を制御し、
前記複数のイオンが負イオンの場合には、前記第２電極の電位が前記第１電極の電位よりも高くなるように前記第２電極に印加する電圧を制御する請求項４記載の質量分析装置。
【請求項６】
前記複数のイオンが減速することで、前記複数のイオンの集合体の飛行方向における寸法が短くなる請求項１〜５のいずれか１つに記載の質量分析装置。
【請求項７】
試料の表面にエネルギーを照射し、複数のイオンを生成する工程と、
前記生成された複数のイオンを減速させる工程と、
前記減速させた前記複数のイオンを加速させる工程と、
前記加速させた前記複数のイオンを検出する工程と、
を備えた質量分析方法。
【請求項８】
試料の表面にエネルギーを照射し、複数の粒子を生成する工程と、
前記複数の粒子をイオン化させて複数のイオンを生成する工程と、
前記生成された複数のイオンを減速させる工程と、
前記減速させた前記複数のイオンを加速させる工程と、
前記加速させた前記複数のイオンを検出する工程と、
を備えた質量分析方法。
【請求項９】
前記複数のイオンを減速させる工程において、前記複数のイオンが減速する電場が前記複数のイオンに印加される請求項７または８に記載の質量分析方法。
【請求項１０】
前記複数のイオンを減速させる工程において、
前記複数のイオンが正イオンの場合には、前記複数のイオンの飛行方向の前方に行くに従い電位が上昇する前記電場が前記複数のイオンに印加され、
前記複数のイオンが負イオンの場合には、前記複数のイオンの飛行方向の前方に行くに従い電位が下降する前記電場が前記複数のイオンに印加される請求項９記載の質量分析方法。
【請求項１１】
前記減速させた前記複数のイオンを加速させる工程において、前記複数のイオンが加速する電場が前記複数のイオンに印加される請求項７〜１０のいずれか１つに記載の質量分析方法。
【請求項１２】
前記減速させた前記複数のイオンを加速させる工程において、
前記複数のイオンが正イオンの場合には、前記複数のイオンの飛行方向の前方に行くに従い電位が下降する前記電場が前記複数のイオンに印加され、
前記複数のイオンが負イオンの場合には、前記複数のイオンの飛行方向の前方に行くに従い電位が上昇する前記電場が前記複数のイオンに印加される請求項１１記載の質量分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、質量分析装置および質量分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
質量分析方法の一種に飛行時間型質量分析法がある。
飛行時間型質量分析法においては、測定対象となるイオンを電場により加速し、質量に起因する飛行速度の差（到達時間の差）を利用して各種イオンを質量電荷比（ｍ／ｅ）毎に分離している。
ここで、精密な質量分析を行うためには、同じ質量を有するイオンが同じ飛行時間で検出部に到達することが好ましい。  
ところが、例えば、一次イオンやレーザ光などの照射時間の範囲内での測定対象となるイオンの生成時刻、測定対象となるイオンの放出時のエネルギー、測定対象となるイオンの放出時の運動などにばらつきが生じる。  
そのため、測定対象となる複数のイオンに飛行方向における空間分布が生じる。測定対象となる複数のイオンに飛行方向における空間分布が生じると、到達時間のばらつき、ひいては分析誤差が生じるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−４１６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、分析精度を向上させることができる質量分析装置および質量分析方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る質量分析装置は、試料を保持する保持部と、前記保持部と対峙して設けられた検出部と、前記保持部と、前記検出部と、の間に設けられた第１電極と、前記第１電極と、前記検出部と、の間に設けられた第２電極と、前記保持部に保持された前記試料の表面にエネルギーを照射する照射部と、前記第２電極に印加する電圧を制御する制御部と、を備えている。  
前記制御部は、前記照射部による照射から所定の時間経過後に、前記試料の表面にエネルギーを照射することで生成された複数のイオンが減速するように前記第２電極に印加する電圧を制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本実施の形態に係る質量分析装置１を例示するための模式図である。
【図２】複数のイオン（二次イオン）の空間分布を例示するための分布図である。
【図３】（ａ）は、複数のイオンの放出直後から所定の時間までの間における複数のイオンの空間位置を例示するための模式図である。（ｂ）は、保持部３、第１電極４、および第２電極５の電位と電位勾配を例示するための模式グラフ図である。
【図４】（ａ）は、第２電極５を通過する集合体１００ａの空間位置を例示するための模式図である。（ｂ）は、保持部３、第１電極４、および第２電極５の電位と電位勾配を例示するための模式グラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
本実施の形態に係る質量分析装置は、飛行時間型質量分析法を実施することができる。  ここで、飛行時間型質量分析法には、測定対象となるイオンを発生させる方法の違いにより、二次イオン質量分析法（Secondary Ion Mass Spectrometry）、レーザイオン化質量分析法（Laser ionization Mass Spectrometry）、レーザアブレーションＩＣＰ質量分析法（Laser Ablation inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry）、中性粒子質量分析法（Sputtered Neutral Mass Spectrometry）などがある。
二次イオン質量分析法においては、試料の表面に一次イオンを照射し、試料の表面から放出された二次イオンを質量分析する。
レーザイオン化質量分析法においては、試料の表面にレーザ光を照射し、試料の表面から放出されたイオンを質量分析する。
レーザアブレーションＩＣＰ質量分析法においては、試料の表面にレーザ光を照射し、試料の表面から放出された粒子をプラズマによりイオン化し、これを質量分析する。
中性粒子質量分析法においては、試料の表面にイオンや一次イオンなどを照射し、試料の表面から放出された粒子にレーザ光や電子線を照射して粒子をイオン化し、これを質量分析する。
【０００８】
なお、飛行時間型質量分析法は、例示をしたものに限定されるわけではない。  
本実施の形態に係る質量分析装置および質量分析方法は、測定対象となるイオンを生成し、飛行速度の差（到達時間の差）を利用して、測定対象となるイオンを質量分析するものに適用することができる。  
以下においては、一例として、二次イオン質量分析法に用いる質量分析装置について例示をする。  
そのため、測定対象となるイオンを生成する手段を変更することで、他の形態に係る飛行時間型質量分析法に用いる質量分析装置とすることができる。
例えば、以下に例示をする質量分析装置１は、二次イオン質量分析法に用いる装置であるため、照射部８は、保持部３に保持された試料１００の表面にイオンビーム（一次イオン）を照射する。  
質量分析装置が、レーザイオン化質量分析法に用いる装置である場合には、照射部は、保持部３に保持された試料１００の表面にレーザ光を照射する。  
質量分析装置が、レーザアブレーションＩＣＰ質量分析法に用いる装置である場合には、照射部８は、保持部３に保持された試料１００の表面にレーザ光を照射する。この場合、質量分析装置は、試料１００の表面にレーザ光を照射することで生成された複数の粒子をイオン化するイオン化部をさらに備えたものとすることができる。  
質量分析装置が、中性粒子質量分析法に用いる装置である場合には、照射部は、保持部３に保持された試料１００の表面にレーザ光やイオンビーム（一次イオン）などを照射する。この場合、質量分析装置は、試料１００の表面にレーザ光やイオンビームなどを照射することで生成された複数の粒子をイオン化するイオン化部をさらに備えたものとすることができる。  
なお、レーザ光やイオンビームを照射する照射部や、複数の粒子をイオン化するイオン化部には既知の技術を適用することができるので、詳細な説明は省略する。
【０００９】
図１は、本実施の形態に係る質量分析装置１を例示するための模式図である。  
図１に示すように、質量分析装置１には、容器２、保持部３、第１電極４、第２電極５、第３電極６、検出部７、照射部８、排気部９、カバー１０、および制御部１１が設けられている。  
また、図１中の矢印Ｘと矢印Ｙは互いに直交する方向を表している。  
この場合、Ｙ方向（矢印Ｙの方向）は、保持部３から検出部７に向かう方向である。例えば、Ｙ方向は、イオンの飛行方向である。なお、検出部７側を前方としている。  
【００１０】
容器２は、気密構造を有している。  
容器２は、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能となっている。  
容器２の少なくとも内壁は、残留ガスが吸着しにくい材料から形成することができる。  容器２の内壁は、例えば、ステンレスやアルミニウム合金などから形成することができる。  
ただし、容器２の内壁の材料は、例示をしたものに限定されるわけではない。  
また、容器全体を同じ材料から形成することもできる。  
なお、容器２には、図示しない開閉扉が設けられ、容器２の内部に試料１００を搬入搬出できるようになっている。
【００１１】
保持部３は、容器２の内部に設けられている。  
保持部３は、検出部７と対峙している。  
保持部３は、試料１００を保持する。  
保持部３は、金属などの導電性材料から形成することができる。  
また、保持部３には、電圧が印加できるようになっている。
【００１２】
第１電極４は、容器２の内部に設けられている。  
第１電極４は、保持部３と検出部７との間に設けられている。  
第１電極４には、試料１００の表面から放出され、測定対象となる複数のイオンを通過させるための孔４ａが設けられている。  
なお、第１電極４は、メッシュ状の形態を有するものであってもよい。  
第１電極４は、金属などの導電性材料から形成することができる。  
第１電極４には、電圧が印加できるようになっている。
【００１３】
第２電極５は、容器２の内部に設けられている。  
第２電極５は、第１電極４と検出部７との間に設けられている。  
第２電極５には、試料１００の表面から放出され、測定対象となる複数のイオンを通過させるための孔５ａが設けられている。  
なお、第２電極５は、メッシュ状の形態を有するものであってもよい。  
第２電極５は、金属などの導電性材料から形成することができる。  
第２電極５には、電圧が印加できるようになっている。
【００１４】
第３電極６は、容器２の内部に設けられている。  
第３電極６は、第２電極５と検出部７との間に設けられている。  
第３電極６には、試料１００の表面から放出され、測定対象となる複数のイオンを通過させるための孔６ａが設けられている。  
第３電極６は、試料１００の表面から放出された複数のイオンの飛行方向に直交する方向への拡がりを抑制し、複数のイオンを検出部７の検出面７ａに入射させる。  
第３電極６は、例えば、３つの板状電極からなるアインツェルレンズとすることができる。  
ただし、第３電極６はアインツェルレンズに限定されるわけではなく、他の形式の静電レンズとすることもできる。  
また、第３電極６は必ずしも必要ではなく省略することもできる。
【００１５】
試料１００の表面から放出された複数のイオンは、飛行空間２ａを通過する過程で質量電荷比に応じて分離される。
【００１６】
検出部７は、容器２の内部に設けられている。  
検出部７は、順次到達するイオンを検出し、検出されたイオンの量に応じた電気信号を発生させる。  
検出部７は、例えば、ファラデーカップ、光電子増倍管、マイクロチャンネルプレートなどを備えたものとすることができる。
【００１７】
照射部８は、容器２の外部に設けられ、接続部２ｂを介して容器２と接続されている。
質量分析装置１は、二次イオン質量分析法に用いる装置であるため、照射部８は、保持部３に保持された試料１００の表面にイオンビーム（一次イオン）を照射して、複数のイオンを放出させる。  
この場合、二次イオンが正イオンの場合には、照射部８は、ガリウムイオンビームや酸素イオンビームを照射するものとすることができる。二次イオンが負イオンの場合には、照射部８は、セシウム（Ｃｓ）イオンビームを照射するものとすることができる。  
照射部８は、接続部２ｂを介して、イオンビームを試料１００の表面に照射する。
【００１８】
排気部９は、容器２の外部に設けられ、接続部２ｃを介して容器２と接続されている。  排気部９は、接続部２ｃを介して、容器２の内部が大気圧よりも低い所定の圧力となるように排気する。  
排気部９は、例えば、容器２の内部の圧力が、１０−５Ｐａ以下となるように排気する。  排気部９は、例えば、ターボ分子ポンプなどを備えたものとすることができる。  
ただし、排気部９は、ターボ分子ポンプを備えたものに限定されるわけではなく、容器２の内部を所定の圧力まで減圧することができるものであればよい。
【００１９】
カバー１０は、容器２の内部に設けられている。  
カバー１０は、保持部３と第１電極４の間を区切るようにして設けられている。  
カバー１０には、試料１００の表面から放出され、測定対象となる複数のイオンを通過させるための孔１０ａが設けられている。
【００２０】
制御部１１は、質量分析装置１に設けられた各要素の動作を制御する。  
例えば、制御部１１は、保持部３、第１電極４、および第２電極５に印加する電圧を制御する。  
なお、保持部３、第１電極４、および第２電極５に印加する電圧の制御に関する詳細は後述する。  
制御部１１は、例えば、第３電極６の動作を制御する。  
例えば、第３電極６がアインツェルレンズの場合には、制御部１１は、３つの板状電極のうち両側にある板状電極を接地電位とし、中央にある板状電極に印加する電圧を制御する。  
制御部１１は、例えば、照射部８にイオンビームを照射させる。  
制御部１１は、例えば、排気部９に容器２の内部を排気させる。  
またさらに、制御部１１は、検出部７からの電気信号に基づいて、イオンの量と、イオンの飛行時間を演算する。また、制御部１１は、予め求められた飛行時間と質量電荷比との関係から、イオンの質量電荷比を演算する。  
なお、飛行時間は、照射部８の制御タイミングと、検出部７の出力タイミングとの差から演算することができる。
【００２１】
ここで、複数のイオンの空間分布について説明する。  
図２は、複数のイオン（二次イオン）の空間分布を例示するための分布図である。  
図２は、シリコンからなる試料１００の表面にイオンビーム（Ｇａ＋イオン）を照射し、イオンビームの照射から０．１５μｓｅｃ後における複数のイオンの空間分布を表したものである。  
試料１００の表面にイオンビームが照射されると、試料１００の表面から複数のイオン（シリコンイオン）が放出される。
【００２２】
この際、イオンビームの照射時間の範囲内でのイオンの生成時刻、イオンの放出時のエネルギー、イオンの放出時の運動などにばらつきが生じる。  
そのため、図２に示すように、同じシリコンイオン（同じ質量を有するイオン）であっても、Ｙ方向（飛行方向）において空間分布が生じる。  
Ｙ方向においてイオンの空間分布が生じると、イオンが検出部７に到達する時間（到達時間）がばらつき、ひいては分析誤差が生じるおそれがある。  
そこで、本実施の形態においては、第２電極５に印加する電圧を制御することで、Ｙ方向におけるイオンの空間分布を縮小するようにしている。  
すなわち、後述するイオン１００ａ１の空間的な拡がりやエネルギー分布を縮小するために、所定の電場を印加するようにしている。
【００２３】
次に、質量分析装置１の作用について説明する。  
なお、一例として、測定対象となるイオンが正イオンの場合を例示する。  
測定対象となるイオンが負イオンの場合には、保持部３、第１電極４、および第２電極５に印加する電圧の極性を逆にすればよい。  
また、同じ質量を有する複数のイオンが放出される場合を例示する。  
異なる質量を有する複数のイオンが放出される場合は、飛行空間２ａを通過する過程で質量に応じてイオンの集合体がそれぞれ形成される。
【００２４】
まず、図示しない開閉扉が開けられ、試料１００が容器２の内部に搬入される。  
搬入された試料１００は、保持部３に保持される。  
次に、図示しない開閉扉が閉じられ、排気部９が容器２の内部を排気する。  
例えば、排気部９は、容器２の内部の圧力が、１０−５Ｐａ以下となるように排気する。
【００２５】
次に、照射部８が、試料１００の表面に向けてイオンビームを照射する。  
イオンビームが試料１００の表面に照射されると、試料１００の表面から複数のイオンが放出される。  
図３（ａ）は、複数のイオンの放出直後から所定の時間までの間における複数のイオンの空間位置を例示するための模式図である。  
図３（ａ）中の１００ａは、測定対象となる複数のイオン１００ａ１の集合体を表している。  
前述したように、放出された複数のイオン１００ａ１は、同じ質量を有するイオン１００ａ１であっても、Ｙ方向における空間分布を有する。  
そのため、図３（ａ）に示すように、Ｙ方向に長い集合体１００ａが保持部３の近傍に形成される。
【００２６】
次に、保持部３の近傍にあるイオン１００ａ１が加速される。  
図３（ｂ）は、保持部３、第１電極４、および第２電極５の電位と電位勾配を例示するための模式グラフ図である。  
例えば、図３（ｂ）に示すように、制御部１１は、保持部３の電位がＶ０となるように印加する電圧を制御する。  
また、例えば、制御部１１は、第１電極４の電位がＶ１となるように印加する電圧を制御する。  
また、電位Ｖ０は、電位Ｖ１よりも高くなっている。  
この場合、電位Ｖ０の値、および電位Ｖ１の値には特に限定はなく、集合体１００ａの速度に応じて適宜変更することができる。  
図３（ｂ）に示すように、電位勾配は、保持部３から第１電極４に向かうに従い徐々に下降する。  
この様にすれば、保持部３と第１電極４の間においてイオン１００ａ１を加速することができる。
【００２７】
なお、保持部３と第１電極４の間の電位勾配は例示をしたものに限定されるわけではない。  
例えば、飛行時間型質量分析法の種類などによっては、保持部３の電位を接地電位としたりすることもできる。
【００２８】
ここで、Ｙ方向に長い集合体１００ａがそのままの状態で検出部７に到達すると、集合体１００ａの長さに応じたイオン１００ａ１の到達時間のばらつきが生じ、ひいては分析誤差が生じるおそれがある。  
そのため、次に、第１電極４を通過した集合体１００ａのＹ方向における寸法が短くなるようにする。  
制御部１１は、例えば、照射部８によるイオンビームの照射の直後からイオン１００ａ１が減速するように第２電極５に印加する電圧を制御する。  
この様にすれば、速度の速いイオン１００ａ１であっても確実に減速させることができる。  
例えば、図３（ｂ）に示すように、制御部１１は、第２電極５の電位がＶ２となるように印加する電圧を制御する。  
この場合、電位Ｖ２は電位Ｖ１よりも高くなるようにする。  
図３（ｂ）に示すように、電位勾配は、第１電極４から第２電極５に向かうに従い徐々に上昇する。  
すなわち、制御部１１は、複数のイオン１００ａ１が正イオンの場合には、第２電極５の電位が第１電極４の電位よりも高くなるように第２電極５に印加する電圧を制御する。  なお、制御部１１は、複数のイオン１００ａ１が負イオンの場合には、第２電極５の電位が第１電極４の電位よりも低くなるように第２電極５に印加する電圧を制御する。  
この様にすれば、第１電極４と第２電極５の間において、集合体１００ａの中の特に速度の速いイオン１００ａ１を減速させることができる。  
速度の速いイオン１００ａ１が減速すれば、集合体１００ａのＹ方向における寸法が短くなる。
【００２９】
次に、第２電極５を通過するイオン１００ａ１が加速される。  
制御部１１は、減速させたイオン１００ａ１が加速するように第２電極５に印加する電圧を制御する。  
図４（ａ）は、第２電極５を通過する集合体１００ａの空間位置を例示するための模式図である。  
図４（ｂ）は、保持部３、第１電極４、および第２電極５の電位と電位勾配を例示するための模式グラフ図である。
【００３０】
例えば、図４（ｂ）に示すように、制御部１１は、第２電極５の電位がＶ３となるように印加する電圧を制御する。  
この場合、電位Ｖ３は、電位Ｖ１よりも低くなっている。  
図４（ｂ）に示すように、電位勾配は、第１電極４から第２電極５に向かうに従い徐々に下降する。  
すなわち、制御部１１は、複数のイオン１００ａ１が正イオンの場合には、第２電極５の電位が第１電極４の電位よりも低くなるように第２電極５に印加する電圧を制御する。  なお、制御部１１は、複数のイオン１００ａ１が負イオンの場合には、第２電極５の電位が第１電極４の電位よりも高くなるように第２電極５に印加する電圧を制御する。  
この様にすれば、第２電極５を通過するイオン１００ａ１を加速することができる。
【００３１】
ここで、イオン１００ａ１を加速すれば、集合体１００ａのＹ方向における寸法が伸びるおそれがある。  
そのため、制御部１１は、第１電極４と第２電極５に印加する電圧を制御して、集合体１００ａのＹ方向における寸法が必要以上に伸びるのを抑制する。  
すなわち、制御部１１は、イオン１００ａ１の加速量と、集合体１００ａのＹ方向における寸法の伸び量とを考慮して、第１電極４と第２電極５に適切な電圧を印加する。
【００３２】
第２電極５に対する電圧の印加のタイミングは、イオン１００ａ１の放出を基準として設定することができる。  
この場合、例えば、イオン１００ａ１の放出タイミングとして、照射部８によるイオンビームの照射タイミングを用いることができる。  
そのため、制御部１１は、例えば、照射部８によるイオンビームの照射の直後から第２電極５に電圧を印加したり、照射部８によるイオンビームの照射から所定の時間経過後（例えば、数ナノ秒後）に第２電極５に電圧を印加したりすることができる。  
また、制御部１１は、例えば、照射部８によるイオンビームの照射から所定の時間経過後（例えば、数百ナノ秒後）に第２電極５に印加する電圧を変化させることができる。  
この場合、制御部１１は、第２電極５に対する電圧の印加のタイミングや、電圧の切り換えのタイミングをナノ秒の精度で制御する。  
第２電極５に印加する電圧がナノ秒の精度で切り換えられるようにすれば（高周波電圧が印加されれば）、イオンが滞留（減速）し易くなる。
【００３３】
ここで、保持部３の電位Ｖ０、第１電極４の電位Ｖ１、および第２電極５の電位Ｖ３の適正値や、電圧の印加のタイミングなどは、保持部３、第１電極４、および第２電極５の配置寸法、照射部８の照射条件、試料１００の表面の材質、飛行時間型質量分析法の種類などの影響を受ける。  
そのため、保持部３の電位Ｖ０、第１電極４の電位Ｖ１、および第２電極５の電位Ｖ３の適正値や、電圧の印加のタイミングなどは、予め実験やシミュレーションを行うことで求めるようにすることが好ましい。
【００３４】
次に、第２電極５を通過した集合体１００ａのＸ方向における寸法が短くなるようにする。  
例えば、制御部１１は、第３電極６を制御して、集合体１００ａのＸ方向における寸法が短くなるようにする。  
例えば、第３電極６がアインツェルレンズの場合には、両端側の電極の電位を接地電位とし、中央の電極に印加する電圧を制御して、集合体１００ａのＸ方向における寸法が短くなるようにする。  
集合体１００ａのＸ方向における寸法が短くなれば、イオン１００ａ１が検出部７の検出面７ａに入射し易くなる。
【００３５】
次に、検出部７は、順次到達するイオン１００ａ１を検出し、検出されたイオンの量に応じた電気信号を発生させる。  
この際、集合体１００ａのＹ方向における寸法が短くなっているので、同一質量電荷比を持つイオンの到達時間のばらつきを抑制することができる。  
そのため、分析誤差が小さくなる。  
イオン１００ａ１の量に応じた電気信号は、検出部７から制御部１１に送られる。
【００３６】
次に、制御部１１は、検出部７からの電気信号に基づいて、イオン１００ａ１の量と、イオン１００ａ１の飛行時間を演算する。  
例えば、制御部１１は、予め求められた電気信号とイオン１００ａ１の量との関係から、イオン１００ａ１の量を演算する。  
例えば、制御部１１は、照射部８の制御タイミングと、検出部７の出力タイミングとから飛行時間を演算する。  
また、制御部１１は、予め求められた飛行時間と質量電荷比との関係から、イオン１００ａ１の質量電荷比を演算する。  
演算されたイオン１００ａ１の量、飛行時間、および質量電荷比などに関する情報は、図示しない表示装置に表示されたり、外部の機器に向けて出力されたりする。
【００３７】
次に、本実施の形態に係る質量分析方法について例示する。  
本実施の形態に係る質量分析方法は、以下の工程を備えたものとすることができる。  
例えば、二次イオン質量分析法や、レーザイオン化質量分析法などのように、複数のイオンを直接生成するものの場合には、以下の工程を備えたものとすることができる。
試料１００の表面にエネルギーを照射し、複数のイオンを生成する工程。  
生成された複数のイオンを減速させる工程。  
減速させた複数のイオンを加速させる工程。  
加速させた複数のイオンを検出する工程。
【００３８】
また、例えば、レーザアブレーションＩＣＰ質量分析法や、中性粒子質量分析法などのように、複数の粒子を生成し、生成された複数の粒子をイオン化して複数のイオンを生成するものの場合には、以下の工程を備えたものとすることができる。
試料１００の表面にエネルギーを照射し、複数の粒子を生成する工程。  
複数の粒子をイオン化させて複数のイオンを生成する工程。  
生成された複数のイオンを減速させる工程。  
減速させた複数のイオンを加速させる工程。  
加速させた複数のイオンを検出する工程。
【００３９】
この場合、複数のイオンを減速させる工程において、複数のイオンが減速する電場が複数のイオンに印加されるようにすることができる。  
例えば、複数のイオンを減速させる工程において、複数のイオンが正イオンの場合には、複数のイオンの飛行方向（Ｙ方向）の前方に行くに従い電位が上昇する電場が複数のイオンに印加される。  
また、例えば、複数のイオンが負イオンの場合には、複数のイオンの飛行方向の前方に行くに従い電位が下降する電場が複数のイオンに印加される。
【００４０】
また、減速させた複数のイオンを加速させる工程において、複数のイオンが加速する電場が複数のイオンに印加されるようにすることができる。  
例えば、減速させた複数のイオンを加速させる工程において、複数のイオンが正イオンの場合には、複数のイオンの飛行方向の前方に行くに従い電位が下降する電場が複数のイオンに印加される。  
また、例えば、複数のイオンが負イオンの場合には、複数のイオンの飛行方向の前方に行くに従い電位が上昇する電場が複数のイオンに印加される。  
なお、各工程の内容は、前述したものと同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【００４１】
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１  質量分析装置、２  容器、２ａ  飛行空間、３  保持部、４  第１電極、５  第２電極、６  第３電極、７  検出部、７ａ  検出面、８  照射部、９  排気部、１１  制御部、１００  試料、１００ａ  集合体、１００ａ１  イオン
【図１】
2016001531.tif 000003
【図３】
2016001531.tif 000004
【図４】
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【図２】
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