分析対象のイオンを飛行させるために一定のエネルギーを付与するエネルギー付与手段と、そのエネルギーが付与されたイオンを飛行時間の相違に応じて質量電荷比毎に分離する飛行時間型の質量分離手段と、を具備する飛行時間型質量分析装置において、前記質量分離手段は、イオンが電場の影響を受けずに自由に飛行する自由飛行空間と、該自由飛行空間中を飛行して来たイオンを電場の作用により反射して折り返すための複数の電極からなるリフレクトロンと、該リフレクトロンの各電極にそれぞれ直流電圧を印加する電圧印加手段と、を含み、該電圧印加手段は、前記リフレクトロンにより形成される静電場が、イオンの進行方向に沿って、導入されたイオンを減速させるための減速領域と、該減速領域を経て減速したイオンを折り返すための反射領域とに仮想的に区分された状態で、前記減速領域における静電場の中心軸に沿ったポテンシャル分布が、1種類の関数で定義されるポテンシャル分布、又は中心軸に沿って異なる複数種の関数で定義されるポテンシャル分布の組み合わせとなり、前記反射領域における静電場の中心軸に沿ったポテンシャル分布は、1種類の曲線状ポテンシャル分布であって、前記減速領域中の最大ポテンシャル値Ud以下に設定された基準ポテンシャルU0と等しい初期エネルギーを持つイオンが前記自由飛行空間を含めた経路を折返し飛行する際の総飛行時間と、初期エネルギーEがE>Udとなるイオンが前記自由飛行空間を含めた経路を折返し飛行する際の総飛行時間とが等しくなるように、前記反射領域におけるイオンの飛行時間Trの満たすべき条件式が定められ、この飛行時間Trを実現するような反射領域の曲線状ポテンシャル分布Uの逆関数xを求める関係式として次式が用いられ、該式中の積分演算を前記減速領域における静電場のポテンシャル分布を規定するパラメータを用いた解析式又は数値計算による数値解とすることで決定された曲線状ポテンシャル分布となるように、各電極に電圧を印加することを特徴とする飛行時間型質量分析装置。ただし、mは目的とする任意のイオンの質量、Uはこのイオンに付与される初期エネルギー、である。請求項1に記載の飛行時間型質量分析装置であって、前記減速領域は、異なる2種類の直線状のポテンシャル勾配をもつ関数で定義される2段の一様減速電場からなり、前記反射領域の静電場の中心軸に沿った曲線状ポテンシャル分布は、基準ポテンシャルU0を減速領域の最大ポテンシャルUdと等しく設定し、自由飛行空間の長さをL、減速領域における1段目及び2段目の一様減速電場の長さの自由飛行空間の長さに対する比をそれぞれd1、d2とし、さらに1段目の一様減速電場のポテンシャル高さをU1、2段目の一様減速電場のポテンシャル高さをU2、即ち、Ud=U1U2としたときに、次式の逆関数xにより決定されていることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。請求項2に記載の飛行時間型質量分析装置であって、d1=d2=dで、且つ0.01<d<0.5の範囲に設定されていることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。請求項2に記載の飛行時間型質量分析装置であって、d1=d2=dとし、u2=U2/Udとしたときに、次の式を満たすようにdが決められていることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。請求項1に記載の飛行時間型質量分析装置であって、前記減速領域は、異なる2種類の直線状のポテンシャル勾配をもつ関数で定義される2段の一様減速電場と、該2段の一様減速電場の間に配置される電場の影響がない補助自由飛行空間とからなり、前記反射領域の静電場の中心軸に沿った曲線状ポテンシャル分布は、基準ポテンシャルU0を減速領域の最大ポテンシャルUdと等しく設定し、自由飛行空間の長さをL、減速領域における1段目の一様減速電場、補助自由飛行空間、及び2段目の一様減速電場の長さの自由飛行空間の長さに対する比をそれぞれd1、f、d2とし、1段目の一様減速電場のポテンシャル高さをU1、2段目の一様減速電場のポテンシャル高さをU2、即ち、Ud=U1U2とし、さらにu=U/Ud、u1=U1/Ud、u2=U2/Udとおいたときに、次式の逆関数xにより決定されていることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。請求項5に記載の飛行時間型質量分析装置であって、d1=d2=dとしたときに、次の式を満たすようにdが決められていることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。請求項1に記載の飛行時間型質量分析装置であって、前記エネルギー付与手段は、イオンの進行方向に直線状の下りポテンシャル勾配をもつ関数で定義される1段の一様加速電場を含み、他方、前記減速領域は、異なる2種類の直線状のポテンシャル勾配をもつ関数で定義される2段の一様減速電場からなり、前記反射領域の静電場の中心軸に沿った曲線状ポテンシャル分布は、基準ポテンシャルU0を減速領域の最大ポテンシャルUdと等しく設定し、一様加速電場の最高ポテンシャルをUaとし、自由飛行空間の長さをL、一様加速電場の長さ、減速領域における1段目の一様減速電場の長さ、及び2段目の一様減速電場の長さの、自由飛行空間の長さに対する比をそれぞれa、d1、d2とし、1段目の一様減速電場のポテンシャル高さをU1、2段目の一様減速電場のポテンシャル高さをU2、即ち、Ud=U1U2とし、さらにu=U/Ud、u1=U1/Ud、u2=U2/Ud、ua=Ua/Udとおいたときに、次式の逆関数xにより決定されていることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。請求項7に記載の飛行時間型質量分析装置であって、d1=d2=dとしたときに、次の式を満たすようにdが決められていることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。請求項1に記載の飛行時間型質量分析装置であって、前記減速領域は、直線状のポテンシャル勾配をもつ関数で定義される1段の一様減速電場からなり、前記反射領域における静電場の中心軸に沿った曲線状ポテンシャル分布は、基準ポテンシャルU0を減速領域の最大ポテンシャルUdと等しく設定し、自由飛行空間の長さをL、減速領域の長さの自由飛行空間の長さに対する比をdとしたときに、次式の逆関数xにより決定され、且つdは0.2<d<0.8の範囲に設定されていることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。請求項9に記載の飛行時間型質量分析装置であって、dは0.25に設定されていることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。請求項1に記載の飛行時間型質量分析装置であって、前記エネルギー付与手段は、イオンの進行方向に直線状の下りポテンシャル勾配をもつ関数で定義される1段の一様加速電場を含み、他方、前記減速領域は、直線状のポテンシャル勾配をもつ関数で定義される1段の一様減速電場からなり、前記反射領域の静電場の中心軸に沿った曲線状ポテンシャル分布は、基準ポテンシャルU0を減速領域の最大ポテンシャルUdと等しく設定し、一様加速電場の最高ポテンシャルをUaとし、自由飛行空間の長さをL、一様加速電場の長さ及び減速領域の長さの自由飛行空間の長さに対する比をそれぞれa、dとし、さらにu=U/Ud、ua=Ua/Udとおいたときに、次式の逆関数xにより決定されていることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。請求項11に記載の飛行時間型質量分析装置であって、dは、4d=1-2a/uaを満たすように設定されていることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。請求項1~12のいずれかに記載の飛行時間型質量分析装置であって、前記電圧印加手段は、前記リフレクトロンを構成する複数の電極のうちの少なくとも1つの電極に対して抵抗分割により電圧を印加するものであり、該電極とそれに隣接する電極との間隔を調整することで所望のポテンシャル分布を得ることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。請求項13に記載の飛行時間型質量分析装置であって、前記電圧印加手段はラダー型の抵抗分割回路を含み、前記リフレクトロンの中で前記反射領域を構成する複数の電極のうちの両端の電極を除く各電極に対して抵抗分割によりそれぞれ電圧を印加することを特徴とする飛行時間型質量分析装置。本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その主な目的は、実際の装置の構造設計や回路設計において高い自由度を確保しながら、イオンの飛行時間のエネルギー依存性を改善することにより、高い質量分解能を実現することができる飛行時間型質量分析装置を提供することにある。上記課題を解決するために、本発明に係る飛行時間型質量分析装置では、イオンを反射させるリフレクトロンにより形成される静電場の形状、即ち、中心軸に沿ったポテンシャル分布を特徴的な手法により導出される形状としている。即ち、上記課題を解決するためになされた本発明は、分析対象のイオンを飛行させるために一定のエネルギーを付与するエネルギー付与手段と、そのエネルギーが付与されたイオンを飛行時間の相違に応じて質量電荷比毎に分離する飛行時間型の質量分離手段と、を具備する飛行時間型質量分析装置において、前記質量分離手段は、イオンが電場の影響を受けずに自由に飛行する自由飛行空間と、該自由飛行空間中を飛行して来たイオンを電場の作用により反射して折り返すための複数の電極からなるリフレクトロンと、該リフレクトロンの各電極にそれぞれ直流電圧を印加する電圧印加手段と、を含み、該電圧印加手段は、前記リフレクトロンにより形成される静電場が、イオンの進行方向に沿って、導入されたイオンを減速させるための減速領域と、該減速領域を経て減速したイオンを折り返すための反射領域とに仮想的に区分された状態で、前記減速領域における静電場の中心軸に沿ったポテンシャル分布が、1種類の関数で定義されるポテンシャル分布、又は中心軸に沿って異なる複数種の関数で定義されるポテンシャル分布の組み合わせとなり、前記反射領域における静電場の中心軸に沿ったポテンシャル分布は、1種類の曲線状ポテンシャル分布であって、前記減速領域中の最大ポテンシャル値Ud以下に設定された基準ポテンシャルU0と等しい初期エネルギーをもつイオンが前記自由飛行空間を含めた経路を折返し飛行する際の総飛行時間と、初期エネルギーEがE>Udとなるイオンが前記自由飛行空間を含めた経路を折返し飛行する際の総飛行時間とが等しくなるように、前記反射領域におけるイオンの飛行時間Trの満たすべき条件式が定められ、この飛行時間Trを実現するような反射領域の曲線状ポテンシャル分布Uの逆関数xを求める関係式として次の式が用いられ、該式中の積分演算を前記減速領域における静電場のポテンシャル分布を規定するパラメータを用いた解析式又は数値計算による数値解とすることで決定された曲線状ポテンシャル分布となるように、各電極に電圧を印加することを特徴としている。ただし、mは目的とする任意のイオンの質量、Uはこのイオンに付与される初期エネルギー、である。本発明に係る飛行時間型質量分析装置、即ち、TOFMSでは、リフレクトロンは典型的には、中心軸方向に沿って配列された複数のリング状電極により構成され、各リング状電極に印加する直流電圧を個別に調整することにより、そのリング状電極で囲まれる空間に形成される静電場を上述したポテンシャル分布を示すようにすることができる。ただし、リフレクトロンを構成する電極はリング状電極に限るものではなく、イオンが導入される空間に所望のポテンシャル分布を示す静電場さえ形成可能であれば、その形態は特に問わない。また、リフレクトロンを構成する複数の電極に印加される電圧により形成されるポテンシャル分布の形状は電極の配置や電極の形状等によっても変わるから、例えば隣接電極間隔が適切に調整された状態の複数の電極に対し、それぞれ所定の直流電圧を印加することによっても、所望のポテンシャル分布を実現することができる。本発明に係る飛行時間型質量分析装置のリフレクトロンにおいて、減速領域は、全体としてイオンの運動エネルギーを減少させる系となっていて、且つ、規定の初期エネルギーを与えられて飛行してくるイオンが減速しながらも通り抜け得る即ち、反射領域に達せずに折り返してしまうことはないことが保証されていれば、その途中の一部に、電場の存在しない部分つまりイオンが自由飛行する部分や加速電場が存在していてもよい。こうした条件が満たされれば、減速領域におけるポテンシャル分布の形状等に特段の制約はなく、設計上の都合等により適宜に定めることができる。このように減速領域における静電場のポテンシャル分布が決まれば、例えば、その減速領域と反射領域との境界のポテンシャル値換言すれば、減速領域中の最大ポテンシャル値Udのほか、減速領域の長さ又は減速領域中の複数種のポテンシャル分布関数で定義される各電場の長さなどのパラメータを用いた解析式に基づいて、上記xから反射領域における静電場の曲線状ポテンシャル分布Uを一義的に求めることができる。また、減速領域における静電場のポテンシャル分布が複雑である場合などには、上記関数x中の積分が解析的に求まらないこともあるが、その場合には、具体的な数値計算により積分を解いて数値解を得ればよく、反射領域における静電場の曲線状ポテンシャル分布Uを一義的に求めることができる。即ち、本発明では、リフレクトロンにより形成される静電場全体を1つの領域として捉えるのではなく、イオンに対する作用から減速領域と反射領域とに区分して考える。そして、減速領域についてまずポテンシャル分布を定め、さらに、減速領域と反射領域との境界又は減速領域内に、イオンの初期エネルギーとは無関係に、減速領域最大ポテンシャル値Ud以下となる基準ポテンシャルU0を設定する。所定の地点から出発したUdよりも大きな初期エネルギーをもつ或る質量電荷比のイオンについて、自由飛行空間及び減速領域を経て反射領域に導入され、該反射領域中で折り返されて元の地点に戻るまでの総飛行時間が、減速領域と反射領域との境界又は減速領域内の基準ポテンシャル値の地点で折り返す軌道をもつ同質量電荷比のイオンの総飛行時間と等しくなるように、反射領域のポテンシャル分布を定める。これによって、設計上において高い自由度を持たせながら、イオンの飛行時間のエネルギー依存性を理論上完全に除去することができる。上述したように、減速領域のポテンシャル分布の自由度は大きいものの、実用的には、減速領域のポテンシャル分布関数を複雑なものとすると、反射領域のポテンシャル分布関数の計算が煩雑になる。また、前述したように解析的解法ではなく具体的な数値計算により積分を解いて数値解を得る場合には、計算がさらに煩雑になる。したがって、減速領域のポテンシャル分布関数は、飛行時間型質量分析装置として所望の性能質量分解能等が得られる範囲で、できるだけ簡単なものとすることが望ましい。上述したように現状のTOFMSの多くで、2つの一様減速電場の組み合わせによる2段リフレクトロンが採用されていることを考慮すると、減速領域として2段の一様減速電場を用いることは比較的容易である。そこで、本発明に係る飛行時間型質量分析装置の一態様として、前記減速領域は、異なる2種類の直線状のポテンシャル勾配をもつ関数で定義される2段の一様減速電場からなり、前記反射領域の静電場の中心軸に沿った曲線状ポテンシャル分布は、基準ポテンシャルU0を減速領域の最大ポテンシャルUdと等しく設定し、自由飛行空間の長さをL、減速領域における1段目及び2段目の一様減速電場の長さの自由飛行空間の長さに対する比をそれぞれd1、d2とし、さらに1段目の一様減速電場のポテンシャル高さをU1、2段目の一様減速電場のポテンシャル高さをU2、即ち、Ud=U1U2としたときに、次の式の逆関数xにより決定されている構成とすることができる。上記態様では、減速領域における1段目及び2段目の一様減速電場の長さの自由飛行空間の長さに対する比d1、d2をd1=d2=dとし、且つdが0.01<d<0.5の範囲に設定されるようにするとよい。このような条件とすることにより、減速領域の電場と反射領域の電場とが滑らかに繋がり、実際の装置の作製が容易になる。また、減速領域と反射領域との境界において電場が滑らかに接続される条件として電場の連続性及び電場の微分係数の連続性を評価して、最も理想的なパラメータ条件を求めると次の式を満たすようにdが決められるようにするとよい。ただし、u2=U2/Udである。また上述したように、減速領域の中には電場の存在しない部分が存在しても構わないから、本発明に係る飛行時間型質量分析装置の別の態様として、前記減速領域は、異なる2種類の直線状のポテンシャル勾配をもつ関数で定義される2段の一様減速電場と、該2段の一様減速電場の間に配置される電場の影響がない補助自由飛行空間とからなり、前記反射領域の静電場の中心軸に沿った曲線状ポテンシャル分布は、基準ポテンシャルU0を減速領域の最大ポテンシャルUdと等しく設定し、自由飛行空間の長さをL、減速領域における1段目の一様減速電場、補助自由飛行空間、及び2段目の一様減速電場の長さの自由飛行空間の長さに対する比をそれぞれd1、f、d2とし、1段目の一様減速電場のポテンシャル高さをU1、2段目の一様減速電場のポテンシャル高さをU2、即ち、Ud=U1U2とし、さらにu=U/Ud、u1=U1/Ud、u2=U2/Udとおいたときに、次の式の逆関数xにより決定されている構成としてもよい。この構成において、減速領域と反射領域との境界において電場が滑らかに接続される最も理想的な条件は、次の式を満たすようにdが決められることである。ただし、d=d1=d2、としている。また、上記態様では、イオンを飛行させるためにエネルギーを付与するエネルギー付与手段における加速ポテンシャル分布は考慮されていないが、この加速ポテンシャル分布を指定することで、該加速部分で生じるイオンの飛行時間のずれも含めて、全体の飛行時間についてエネルギー依存性を除去するような、反射領域におけるより適切なポテンシャル分布を導出することが可能である。そこで、本発明に係る飛行時間型質量分析装置の別の態様として、前記エネルギー付与手段は、イオンの進行方向に直線状の下りポテンシャル勾配をもつ関数で定義される1段の一様加速電場を含み、他方、前記減速領域は、異なる2種類の直線状のポテンシャル勾配をもつ関数で定義される2段の一様減速電場からなり、前記反射領域の静電場の中心軸に沿った曲線状ポテンシャル分布は、基準ポテンシャルU0を減速領域の最大ポテンシャルUdと等しく設定し、一様加速電場の最高ポテンシャルをUaとし、自由飛行空間の長さをL、一様加速電場の長さ、減速領域における1段目の一様減速電場の長さ、及び2段目の一様減速電場の長さの、自由飛行空間の長さに対する比をそれぞれa、d1、d2とし、1段目の一様減速電場のポテンシャル高さをU1、2段目の一様減速電場のポテンシャル高さをU2、即ち、Ud=U1U2とし、さらにu=U/Ud、u1=U1/Ud、u2=U2/Ud、ua=Ua/Udとおいたときに、次の式の逆関数xにより決定されている構成とすることができる。この構成において、減速領域と反射領域との境界において電場が滑らかに接続される最も理想的な条件は、d1=d2=dとしたときに、次の式を満たすようにdが決められることである。一方、減速領域として2段の一様減速電場を用いる代わりに1段の一様減速電場を用いるようにすることもできる。即ち、本発明に係る飛行時間型質量分析装置のさらに別の態様として、前記減速領域は、直線状のポテンシャル勾配をもつ関数で定義される1段の一様減速電場からなり、前記反射領域における静電場の中心軸に沿った曲線状ポテンシャル分布は、基準ポテンシャルU0を減速領域の最大ポテンシャルUdと等しく設定し、自由飛行空間の長さをL、減速領域の長さの自由飛行空間の長さに対する比をdとしたときに、次の式の逆関数xにより決定され、且つdは0.2<d<0.8の範囲に設定されている構成としてもよい。上記構成において、減速領域と反射領域との境界において電場が滑らかに接続される条件として電場の連続性及び電場の微分係数の連続性を評価して、最適な条件を求めるとdは0.25である。この場合にも、加速ポテンシャル分布を指定することで、全体の飛行時間についてエネルギー依存性を除去するような、反射領域におけるより適切なポテンシャル分布を導出することが可能である。即ち、本発明に係る飛行時間型質量分析装置のさらに別の態様として、前記エネルギー付与手段は、イオンの進行方向に直線状の下りポテンシャル勾配をもつ関数で定義される1段の一様加速電場を含み、他方、前記減速領域は、直線状のポテンシャル勾配をもつ関数で定義される1段の一様減速電場からなり、前記反射領域の静電場の中心軸に沿った曲線状ポテンシャル分布は、基準ポテンシャルU0を減速領域の最大ポテンシャルUdと等しく設定し、一様加速電場の最高ポテンシャルをUaとし、自由飛行空間の長さをL、一様加速電場の長さ及び減速領域の長さの自由飛行空間の長さに対する比をそれぞれa、dとし、さらにu=U/Ud、ua=Ua/Udとおいたときに、次の式の逆関数xにより決定されている構成とするとよい。この構成において、減速領域と反射領域との境界において電場が滑らかに接続される最も理想的な条件は、4d=1-2a/uaを満たすようにdが設定されていることである。上述したように、本発明に係る飛行時間型質量分析装置では、所望の形状のポテンシャル分布を形成するために、リフレクトロンを構成する複数の電極のそれぞれに適切な電圧を印加するようにしてもよいが、各電圧値を個別に調整するのは煩雑であるし、電圧印加手段電源装置のコストも高くなる。そこで、本発明に係る飛行時間型質量分析装置において、前記電圧印加手段は、前記リフレクトロンを構成する複数の電極のうちの少なくとも1つの電極に対して抵抗分割により電圧を印加するものであり、該電極とそれに隣接する電極との間隔を調整することで所望のポテンシャル分布を得る構成とするとよい。より好ましくは、上記電圧印加手段はラダー型の抵抗分割回路を含み、リフレクトロンの中で反射領域を構成する複数の電極のうちの両端の電極を除く各電極に対して抵抗分割によりそれぞれ電圧を印加する構成とするとよい。特に、ラダー型抵抗分割回路に用いられる抵抗器を同一抵抗値にすることで、さらにコストを抑えることができるとともに、抵抗温度係数などの特性を揃えることが容易になり、性能を確保するのに有利である。なお、本発明に係る飛行時間型質量分析装置は、1つの自由飛行空間及び1つのリフレクトロンを用いた、イオンの飛行軌道が1往復のみの、いわゆるリフレクトロン飛行時間型質量分析装置とすることができるほかに、1つの自由飛行空間及び1つのリフレクトロンを1組として、2組の2つの自由飛行空間を挟んで2つのリフレクトロンを対向させて配置し、両リフレクトロンの間で複数回イオンを反射させる多重反射リフレクトロン飛行時間型質量分析装置とすることもできる。また、リフレクトロンの減速領域へのイオンの導入は必ずしもリフレクトロンの中心軸方向と一致していなくてもよい。イオンの導入方向が中心軸方向に対して斜めである場合、反射領域で折返した後のイオン経路復路は反射領域へ向かう際のイオン経路往路とは一致しないが、空間的なポテンシャル分布が中心軸の周りに回転対称であれば、往路と復路とが不一致であってもイオンが静電場から受ける作用は往路と復路とが一致している場合と同じであるので、イオンの挙動も同様である。本発明に係る飛行時間型質量分析装置によれば、イオンの飛行時間のエネルギー依存性を理論上完全に除去することができるので、従来の装置に比べて高い質量分解能を達成することができる。また、本発明に係る飛行時間型質量分析装置によれば、リフレクトロンの減速領域におけるポテンシャル分布関数を或る程度自由に決めることができるので、イオンの飛行時間のエネルギー非依存性を達成しながら装置設計の自由度をもたせることができ、単に設計が容易になるのみならず、装置の小型化、コスト低減などに繋がる。まず、本発明に係るTOFMSにおいて特徴的なリフレクトロンにより形成される静電場のポテンシャル分布の設計手法を詳述する。いま、或る地点から出発した質量mであるイオンが、任意の反射電場により反射されて元の地点に戻ってくる運動を考える。説明を簡単にするために、イオンの運動は1次元x方向のみの運動であるとし、イオンの初期エネルギーをE、反射電場によるポテンシャル分布関数をUとする。このポテンシャル分布関数Uは、反射電場の電位分布関数Vにより、U=zeV、として与えられる。zはイオンの価数、eは素電荷である。なお、イオンの出発点は原点x=0であるとし、反射電場のポテンシャルは原点においてゼロ、つまりU=0、であるものとする。図1は反射電場内のポテンシャル分布とイオンの挙動を示す概念図である。図1において横軸は反射電場内の中心軸上の位置x、縦軸はポテンシャルUである。イオンが原点から出発し反射電場によって反射されて再び原点に戻ってくるまでに要する時間は、力学的考察により次の式で表される。図1に示すように、初期エネルギーEを付与されたイオンは反射電場内のポテンシャルによる勾配を昇ることにより減速されながら進み、反射電場ポテンシャルが初期エネルギーEと同じ高さとなる位置xEの地点で折り返し、元の位置、つまり原点まで戻ってくる。上記式は、任意のポテンシャルが与えられたときにイオンの反射電場内の往復の飛行時間を与える式である。位置xとポテンシャルUとの関係を逆にみれば、イオンの反射電場内の往復の飛行時間を与えたときに、その飛行時間を実現するポテンシャル分布を与える式として次の式を得ることができる。なお、このような関係となることは、例えば周知の文献ランダウ、リフシッツ著、広重徹、水戸巌訳、ランダウリフシッツ理論物理学教程力学増訂第3版、東京図書株式会社、1997年などの記載から明らかである。xはポテンシャルエネルギーがUとなる位置xを与える関数と捉えることができ、式におけるポテンシャル分布関数Uの逆関数である。したがって、このxなる関数が与えられれば、その逆関数であるUつまりポテンシャル分布関数を求めることは容易である。いま単純な例として、式を用いて反射電場内でのイオンの往復運動の飛行時間がエネルギーに依存しないようなポテンシャル形状を求める例を挙げる。エネルギーに依存しない飛行時間定数をTaとすると、これを式に代入して次の式が得られる。式の右辺の積分演算は容易に実行することができ、その値は2√Uである。これより、求めるポテンシャル分布関数Uは次の式となる。この式は反射電場のポテンシャル分布が放物線状となることを示しており、特許文献1で導出された内容と一致する。このことから、式を用いることにより所望の飛行時間を与えるポテンシャル分布関数を求めることが可能であることが分かる。式に示したようにポテンシャル分布結果を代数的な式として得たい場合には、式の右辺の積分が解析的に実行可能である必要がある。ただし、この積分が解析的に実行できない場合であっても、数値計算により積分を実行して数値解を得ることは可能である。上記例のように、式を用いればイオンの飛行時間がエネルギー依存性をもたないような反射電場のポテンシャル分布を求めることができるので、これを利用し、飛行時間のエネルギー依存性を原因とした上記課題を克服することができる。いま、通常のリフレクトロンTOFMSのようにリフレクトロンの手前に電場のない自由飛行領域Aを設けるとともに、リフレクトロンにより形成される反射電場を、中心軸に沿って1種類以上の電位分布をもつ減速領域Bと、1つの曲線状電位分布をもつ反射領域Cとに区分して考える。当然のことながら、減速領域Bと反射領域Cとの区分は、イオンに対する電場の作用の観点からの区分にすぎず、物理的なものではない。従来のリフレクトロンと同様に、このイオン光学系では、イオンは自由飛行領域A内の或る出発点から出発し、自由飛行領域A、減速領域Bを経て、反射領域Cの電位分布とイオンの初期エネルギーとにより決まるポテンシャル最高到達点にて折り返し、再び減速領域B、自由飛行領域Aを往路と逆向きに通過して検出器により検出される。このときの中心軸に沿ったポテンシャル分布の概略を図2に示す。なお、イオン光学系の電位は自由飛行領域Aの電位を基準例えば接地電位として測るものとする。いま、減速領域Bの電位分布を適当に与え、その最大ポテンシャルの値をUdとする。減速領域Bは中心軸に沿って複数の異なるポテンシャル分布関数をもつ領域を組み合わせて構成してもよく、その中には電場の存在しない自由飛行空間や、部分的な加速電場が存在してもよい。即ち、減速領域Bはその領域全体としてイオンの運動エネルギーを減少させるものであれば十分であり、運動エネルギーを減少させない部分や逆に運動エネルギーを与える部分が一部に存在しても構わない。ただし、減速領域Bの中で反射領域Cとの境界に接した部分は必ず減速電場となっているようにする。したがって、減速領域B中の最大ポテンシャル値Udは必然的に、減速領域Bと反射領域Cとの境界におけるポテンシャルである。上記のようなイオンの折返しの過程で、減速領域Bを通過して反射領域Cに進入するイオンを対象とし、イオンの初期エネルギーをUdEと表す。これはイオンのエネルギーを減速領域Bの最大ポテンシャルUdから測った表現である。基準電位にある自由飛行領域Aの長さの総和往復飛行での長さをLとすると、この自由飛行領域Aにおけるイオンの飛行時間は次の式により計算される。イオンの初期エネルギーがUdEであるとき、与えられた減速領域Bのポテンシャル分布関数により、減速領域Bの開始点から減速領域B内でポテンシャルがU1となる地点までのイオンの飛行時間が、次の式で与えられるものとする。Td...ここで、U1≦Udである。減速領域Bのポテンシャル分布関数の与え方によっては、式を解析的に計算することが可能であり、具体的な解析式を与えることができる。また、式が解析的には計算できない場合であっても、数値計算によりその値を得ることができる。なお、減速領域B内に自由飛行空間や加速電場が部分的に存在する場合、上記ポテンシャルU1がその減速領域B内の自由飛行空間のポテンシャルや加速電場の出発点におけるポテンシャルと一致したときには、ポテンシャルに対し減速領域B内の位置は一意的ではなくなる。この場合には、式は、基本的に、イオン光学系の基準電位となる自由飛行領域Aから減速領域Bにイオンが進んだときに、最初に上記ポテンシャルに一致した地点までの飛行時間を表すものとする。反射領域Cのポテンシャル分布関数をUとし、その逆関数をxとする。ここで座標原点は反射領域Cの開始点である。該関数で表されるポテンシャル分布に対し、初期エネルギーがUdEであるイオンの反射領域C内での往復の飛行時間をTrと表すことする。このとき、イオンが自由飛行領域A、減速領域Bを経て反射領域Cで折り返されて最終的に戻って来るまでの総飛行時間Tは、減速領域Bを往路復路の2回通過することに注意すると、式で計算される。T=T02TdTr...ここで、イオンの運動初期条件に無関係であるイオン光学系のパラメータとして、飛行時間基準ポテンシャルU0を0<U0≦Udとなるように設定する。イオン光学系の飛行時間基準ポテンシャルと等しい初期エネルギーをもつイオンの飛行時間をTsとし、これを基準飛行時間と呼ぶ。U0≦Udであることから、このイオンは減速領域Bの最大ポテンシャル点又は減速領域B内においてポテンシャルがU0となる地点のいずれかで折り返す軌道を描く。その飛行時間は式で計算される。Ts=T02Td...いま、反射領域Cに進入する初期エネルギーUdEをもつイオンの総飛行時間が、上記の基準飛行時間Tsと等しいものとする。即ち、T=Ts、とおく。これは、イオンの総飛行時間がイオンの初期エネルギーと無関係に、イオン光学系のパラメータである基準ポテンシャルU0のみによって決まることを表す条件式である。このとき、イオンの反射領域Cにおける飛行時間は、式及び式より、次の式となる。Tr=T0-T02{Td-Td}...このような飛行時間を実現する反射領域Cのポテンシャル分布関数は、式より次の式と計算される。前述のように、この式は、右辺の積分演算が解析的に実行できる場合には代数的な式として与えられる。また、その積分が解析的に実行できない場合であっても、数値計算により数値解を得ることが可能である。このように、減速領域Bのポテンシャル分布とイオン光学系のパラメータである基準ポテンシャルとを与え、式により反射領域Cのポテンシャル分布を導出することにより、イオンの飛行時間が初期エネルギーに依存しない静電場を有するリフレクトロンを構成することが可能となる。なお、後述するように、基準ポテンシャルの値を減速領域Bの最大ポテンシャルに設定する、即ちU0=Udとすると、計算上都合がよい。次に、上述した本発明に係るTOFMSにおけるリフレクトロンの静電場の一般化した設計手法に基づく、具体的なイオン光学系の構成例を説明する。[1]減速領域が1段一様減速電場からなる構成例まず、最も単純な構成として、減速領域Bを1種類の一定電場強度をもつ1段の一様減速電場とし、基準ポテンシャルを減速領域Bの最大ポテンシャル、即ち、U0=Udとした場合を想定する。一様減速電場の長さを自由飛行領域Aの長さに対する比dを用いてLdと表す。自由飛行領域Aの電位はゼロであるものとする。イオンの初期エネルギーをUdEとすると、減速領域Bを通過するに要する時間は式で示される。このとき、基準ポテンシャルU0=Udに対する基準飛行時間は、Ts=T02Tdであり、反射領域Cにおいて折り返すイオンの飛行時間が基準飛行時間と等しくなるとき、T02TdTr=T02Tdが成り立つ。これより、反射領域Cにおける飛行時間は次の式で表される。Tr=T0-T02{Td-Td}...このとき、この飛行時間を実現する反射領域Cのポテンシャル形状は式より計算されるが、この場合、該式中の積分演算は解析的に実行することができ、次の式となる。上記式のとおり、反射領域Cのポテンシャル形状は、自由飛行領域Aの長さL、減速領域Bの長さd、及び、基準ポテンシャル値Ud=U0により決まる。これらのパラメータの範囲について原理的な制限はなく、装置の設計者が様々な条件の下にこれらのパラメータを決定すれば、式より、エネルギー非依存の飛行時間を実現するための反射領域Cのポテンシャル分布関数を求めることができる。即ち、従来のように、自由飛行領域Aの長さを確保するためにエネルギー収束性を犠牲にする必要はなく、大きな自由度をもって理想的なエネルギー非依存リフレクトロンを構成することが可能となる。図3は、減速領域Bが1段の一様減速電場である場合のいくつかのパラメータに対するポテンシャル形状をシミュレーション計算により求めた図である。これは、自由飛行領域Aの長さを往路、復路で2等分し、減速領域Bの長さのパラメータであるdを0.1から0.5まで変化させた場合の結果である。この図では、ポテンシャルは基準ポテンシャルに対する比で表されている。U/Ud=1が減速領域Bと反射領域Cとの境界となるが、装置の実装を考えると、この境界を挟んだ両側のポテンシャル形状ができるだけ滑らかに繋がっていることが望ましい。境界でポテンシャルが理想的に接続される場合の条件については後で詳しく述べる。[2]減速領域が2段一様減速電場からなる構成例減速領域Bを1段一様減速電場から構成した場合、減速領域B及び反射領域Cの長さが比較的長くなる。これは装置を小型化する上で不利である。そこで、より実用的な構成例として、減速領域を互いに異なるポテンシャル分布をもつ2種類の一様減速電場で構成した場合について説明する。減速領域Bを構成する1段目の一様減速電場B1によるポテンシャルをU1、2段目の一様減速電場B2によるポテンシャルをU2とする。このとき、2段の一様減速電場B1、B2による減速領域B全体の最大ポテンシャルはUd=U1U2となる。また、各段の一様減速電場B1、B2の長さをそれぞれLd1、Ld2とする。ここで、d1、d2は各一様減速電場B1、B2の長さの自由飛行領域Aの長さに対する比である。上記例と同様に、基準ポテンシャルを減速領域Bの最大ポテンシャル、即ち、U0=Udとした場合を考え、自由飛行領域Aの電位をゼロとする。イオンの初期エネルギーをUdEとすると、イオンが1段目の一様減速電場B1の通過に要する時間は次の式で計算される。一方、イオンが2段目の一様減速電場B2の通過に要する時間は次の式で計算される。基準ポテンシャルUd=U0に対する基準飛行時間は、TS=T02T12T2であるから、反射領域Cで折り返すイオンの飛行時間が基準飛行時間と等しくなる場合の反射領域Cにおける飛行時間は次の式で表される。Tr=T0-T02{T1-T1}2{T2-T2}...この飛行時間を実現する反射領域Cのポテンシャル形状は式より計算され、この例でも右辺の積分演算は解析的に実行できる。その結果は次の式となる。この例においても、イオン光学系のパラメータの設定に関して大きな自由度をもつ理想的なエネルギー非依存リフレクトロンを構成することが可能となる。上記式と式との比較から明らかなとおり、減速領域Bを2段の一様減速電場B1、B2で構成すると、上記のように減速領域Bを1段の一様減速電場で構成した場合よりもパラメータの数が多い。これは、調整の自由度が大きいことを意味する。本イオン光学系におけるポテンシャル形状のいくつかの例を図4に示す。ここでは、説明を簡単にするために、d1=d2=0.05と寸法を共通化し、2段の一様減速電場B1、B2のポテンシャル比を変えた例を示している。なお、図4は図3とは異なり、自由飛行領域Aの記載を省略し、2段の一様減速電場B1、B2と反射領域Cのポテンシャル形状のみを示している。また、本発明に係るTOFMSにおけるリフレクトロンの静電場の設計手法の効果を検証するため、1段目と2段目の一様減速電場B1、B2のポテンシャル比を7:3とした場合について、イオンの飛行時間と変位との関係を複数の初期エネルギーに対しシミュレーションにより解析した。その結果を図5に示す。図5上のグラフの横軸は出発点からの変位であり、縦軸は飛行時間である。参考のため、ポテンシャル形状を下に並べて表示している。自由飛行領域Aを往路と復路とで2等分し、全体の長さLを1mとした。また、基準ポテンシャルは3.5keVとしている。この場合、3.5kV以上の電圧で加速されたイオンが反射領域Cに進入し、飛行時間のエネルギー依存性が除去される。初期エネルギーが基準ポテンシャルと等しいイオンの運動を一点鎖線で示し、その他いくつかの初期エネルギーをもつイオンの運動を示している。この結果から、初期エネルギーの異なる全てのイオンがほぼ同時に出発点に戻ってくる様子が確認できる。イオンの飛行時間の詳細値を表1に示した。この結果によれば、エネルギーの相違による飛行時間のずれ幅が0.007ns程度存在するが、これはシミュレーションの誤差範囲内である。したがって、上記説明した手法によれば、イオンの飛行時間はエネルギーの相違に依らず等しくなることが確認できる。[3]減速領域が1段一様減速電場又は2段一様減速電場からなる場合の、減速領域と反射領域との境界における理想的な電場接続条件本発明に係るTOFMSのイオン光学系では、減速領域Bの電場と反射領域Cの電場と接続が滑らかであるほど、実際の装置において形成される電場が理想状態に近くなり、質量分解能等の性能の向上に有利である。ここでは、このような電場の接続状態を電場理想接続と呼ぶこととする。減速領域Bと反射領域Cとの境界において電場の接続が滑らかであるとみなし得るようなパラメータdの範囲については図3などにおいて少し説明されているが、ここでは電場理想接続の理論的な条件について説明する。その前提として、上述した基本的な原理に従って、反射領域Cのポテンシャル分布Uの逆関数xが解析的に又は数値計算により与えられているものとする。減速領域Bと反射領域Cとの境界において電場が滑らかに接続されるための条件は、その境界上で次の2つの条件が成り立つことである。i電場の連続性ii電場の微分係数の連続性iの電場連続性はポテンシャルの1階微分、iiの電場微分係数の連続性はポテンシャルの2階微分に基づいてそれぞれ評価することができる。反射領域C側からみた境界におけるポテンシャルの1階微分及び2階微分は、その逆関数xからそれぞれ式、式のように求めることができる。ポテンシャル逆関数xが解析的に与えられている場合には、上記2条件から電場理想接続のためのパラメータ条件も解析的に求められる。一方、ポテンシャル分布が数値計算により求められている場合でも、上記2条件を満たす状態を数値計算により求めることができる。一例として、減速領域Bが1段の一様減速場からなる場合における電場理想接続のためのパラメータ条件を求める。この場合の反射領域Cのポテンシャル分布関数は式に示したとおりである。ここで、計算を簡単にするために、u=U/Udとなる無次元変数uを用い、ポテンシャル逆関数の式を改めて書くと次の式のようになる。計算に必要となるxのuによる1階微分及び2階微分の式を式、は次の式となる。一方、減速領域B側からみた境界における電場強度は、その手前の電場が一様減速電場であることからU/Ldとなり、反射領域C側からみた値と等しくなる。即ち、この場合には、減速領域Bと反射領域Cとの境界における電場の連続性は満たされている。続いて、電場微分係数連続性のための条件を求める。減速領域B側からみた境界における電場微分係数は、その手前の電場が一様減速電場であることから0である。したがって、電場理想接続が成り立つためには、反射領域C側からみた境界における電場微分係数が0となればよい。式より、反射領域C側からみた境界における電場微分係数が0となるためには、d2x/du2がゼロとなればよいことが分かる、u=0においてこれが成り立つのは、式より、d=1/4=0.25となるときであることが分かる。以上のことから、減速領域Bが1段一様減速電場からなる場合に電場理想接続が成り立つためのパラメータ条件は、d=0.25である。次に、減速領域Bが2段一様減速場B1、B2からなる場合の電場理想接続のためのパラメータ条件を求める。この場合における反射領域Cのポテンシャル分布関数は式に示したとおりである。ここで上述した1段一様減速場の場合と同様に計算を簡単にするために、変数とパラメータとを無次元化し、u=U/Ud、u1=U1/Ud、u2=U2/Ud、としてポテンシャル逆関数の式を改めて書くと式のようになる。ここでイオン光学系を単純化するためにd=d1=d2とし、定義からu1=1-u2としている。上述した1段一様減速電場の場合と同様の計算により、電場理想接続のためのパラメータ条件を次の式のように求めることができる。また、以下に説明するように減速領域Bの構成等が変わる場合であっても、同様の計算によって電場理想接続のための条件を求めることが可能である。[4]減速領域を構成する2段一様減速電場の間に自由飛行領域が存在する場合の構成例上述したように減速領域B中には電場の存在しない部分や加速電場が部分的に存在しても構わない。そうした構成例として、減速領域Bを、中間に設けられた自由飛行空間B3と、該自由飛行空間B3によって分離された2つの一様減速電場B1、B2から構成した例について説明する。このときのイオン光学系のパラメータは図6に示すとおりである。即ち、自由飛行空間B3が存在しない上記例と同様に、1段目の一様減速電場B1によるポテンシャルをU1、2段目の一様減速電場B2によるポテンシャルをU2とする。また、各段の一様減速電場B1、B2の長さをそれぞれLd1、Ld2とする。自由飛行空間B3の長さも同様に、自由飛行領域Aの長さに対する比fを用いてLfとする。上述した本発明に係るTOFMSの原理に基づき、反射領域Cにおけるポテンシャル分布は次の式のように解析的に求められる。ここでは、上述の例と同様に変数とパラメータとを無次元化している。このままではパラメータ数が多すぎて煩雑であるため、2つの一様減速電場B1、B2の長さを等しくしd=d1=d2とすると、式は式に書き換えられる。また、このときの電場理想接続のためのパラメータ条件を求めると次の式のようになる。この構成では、イオンが第1段減速電場B1で減速した状態で自由飛行空間B3中を飛行することになるので、装置サイズを大きくすることなくイオンの飛行時間を延ばし、小型で高分解能な装置を実現するのに有利である。[5]イオンを飛行させるための加速ポテンシャル分布も考慮する場合の例上記説明では、イオン源等により一定のエネルギーを付与されたイオンがリフレクトロンを含む飛行空間に導入されることを前提としていたが、イオンにエネルギーを付与する領域における加速ポテンシャル分布をも考慮して反射領域Cのポテンシャル分布を求めることもできる。イオンを加速する領域においてもイオンの飛行時間のずれは生じるため、図7に概略的に示すように、加速領域Dにおけるイオンの加速ポテンシャル分布を考慮すれば、この加速領域Dも含めたイオン光学系全体の飛行時間についてエネルギー依存性を除去し得るポテンシャル分布を導出することができる。まず、加速領域Dのポテンシャル分布が1段一様加速電場からなり、減速領域Bが一様減速電場からなる場合を考える。このときのポテンシャル分布の形状を図8に示す。加速領域Dの長さは自由飛行領域Aの長さに対する比aを用いてLaとし、加速領域Dにおける最大ポテンシャルをUaとする。それ以外のパラメータは上記各例と同じである。上述した本発明に係るTOFMSの原理に基づき、反射領域Cにおけるポテンシャル分布は次の式のように解析的に求められる。上述の例と同様に、ここでは変数とパラメータを無次元化し、u=U/Ud。ua=Ua/Udとおいている。また、このときの電場理想接続のためのパラメータ条件は次の式となる。4d=1-2a/ua...次に、加速領域Dのポテンシャル分布が1段一様加速電場からなり、減速領域Bが2段の一様減速電場B1、B2からなる場合を考える。このときのポテンシャル分布の形状を図9に示す。パラメータは上記各例と同じである。上述した本発明に係るTOFMSの原理に基づき、反射領域Cにおけるポテンシャル分布は次の式のように解析的に求められる。上述の例と同様に、ここでは変数とパラメータを無次元化している。また、このときの電場理想接続のためのパラメータ条件は次の式となる。なお、上記各例は、減速領域Bを1段一様減速電場とした場合と2段一様減速電場とした場合とであるが、減速領域Bの電場が上記条件を満たす限り、同じ手法を用いて同じような結果、つまりエネルギーの相違に依らずイオンの飛行時間が等しくなることは明白である。[6]許容されるポテンシャル分布ずれの推定以上のように、上述したリフレクトロンの静電場の設計手法によれば、同一質量電荷比をもつイオンの飛行時間がエネルギーに依存しない理想的なリフレクトロンを構成することができる。また、前述のように、減速領域Bのポテンシャル分布及び加速領域Dのポテンシャル分布は設計者が与えるものであり、この減速領域B及び加速領域Dのポテンシャル分布に対して反射領域Cのポテンシャル分布は解析式又は数値計算による数値解として必ず得られる。また、上述したように、減速領域Bと反射領域Cとの境界における電場の繋がりの滑らかさ等を考慮した適切なパラメータを選択することにより、実装上も無理のないポテンシャル分布が求まる。ただし、実際の装置では一般的に、限られた個数の電極に印加する電圧によって目的とするポテンシャル分布を示す静電場を形成する必要があるし、その電極の形状や配置等の機械的な誤差や印加する電圧の誤差や変動も完全には除去できないため、厳密な意味で目標とするポテンシャル分布に一致させることは困難である。つまり、実際に形成されるポテンシャル分布が解析式等により求められたポテンシャル分布から或る程度ずれることは避けられない。そこで、どの程度のずれが許容されるのかを推測するために、理想的な状態における印加電圧からの電圧変化と得られるTOFピークとの関係をシミュレーション計算により求めた。ここで用いたイオン光学系は、加速領域Dを含まず、減速領域Bが2段の一様減速電場からなるものである。リフレクトロンは後述する図12、図13のように複数の電極で構成されているものとし、1段目の減速電場B1と2段目の減速電場B2との境界に位置する電極を境として、リフレクトロン入口の最初の電極から上記境界に位置する電極までを前段部、それ以降の全ての電極つまり反射領域Cも含めてを後段部と呼ぶこととする。前段部、後段部それぞれにおいて、印加すべき最適な電圧値は理論計算やシミュレーションにより求められており、それぞれの部分毎に各電極の電圧値相対比が算出されているものとする。いま、図10に示すように、前段部の最も手前の電極に印加される電圧値、つまり第1段減速電場B1の入口端の電圧値と、後段部の最も奥の電極に印加される電圧値、つまり反射領域Cの末端の電圧値とを仮想的に固定し、第1段減速電場B1と第2段減速電場B2との境界の電圧値Vadjを理想的な状態から変動させる場合を考える。この変動に際しても、前段部、後段部ではそれぞれ各電極の電圧値相対比が維持されるようにする。電圧値Vadjが最適値であるとき、最適値から±1変化させたとき、最適値から±2変化させたときのTOFピークのシミュレーション結果を図11に示す。図11を見ると、±1変化では最適値と殆ど変わらない形状のピークが得られる。±2変化ではピークの裾形状に若干の悪化がみられるものの、ピーク半値幅は最適値とほぼ同等の値を維持できている。この結果から推測すると、質量分解能などピーク半値幅で決まる性能に着目すれば、理論上決まる最適値から5程度のずれが生じても十分に許容できると考えられる。また、上記結果は2段一様減速電場の境界における電圧値が変化することによりポテンシャル分布が変化した場合のものであるが、これは減速領域Bや反射領域Cにおけるポテンシャル分布が理論的に求まるポテンシャル分布からずれた場合にも拡げて考えることができる。例えば、反射領域Cのポテンシャル分布は理論的には曲線状となるが、パラメータの選び方によっては直線からの最大変化量をかなり小さく抑えることができる。その最大変化量が上述したようなポテンシャル分布のずれ許容範囲以内であれば、反射領域Cにおけるポテンシャル分布も直線で近似することができ、後述するように装置の構成を簡略化、低コスト化するのに有利である。次に、上述した原理に基づく本発明に係るTOFMSの一実施例と、これに用いられるリフレクトロンの具体的な構成例について説明する。図12は本実施例によるTOFMSの概略構成図、図13は図12中のリフレクトロン4の概略斜視図である。図12において、イオン源1で生成された試料由来のイオンは、加速電圧源7から加速電極2に印加される電圧によって形成される電場により初期エネルギーを付与され、フライトチューブ3内に形成される飛行空間に投入される。フライトチューブ3内には複数の電極から成るリフレクトロン4が配設され、このリフレクトロン4により形成される電場により各イオンは減速反射される。反射されて戻って来たイオンは検出器5に到達し、検出器5は到達したイオンの量に応じた検出信号を出力する。リフレクトロン4を構成する各電極にはそれぞれリフレクトロン直流電圧源6から所定の電圧が印加され、それによりリフレクトロン4内の空間には所定のポテンシャル形状を有する静電場直流電場が形成される。制御部8は、イオン源1、加速電圧源7、リフレクトロン直流電圧源6などをそれぞれ制御する。また、データ処理部9は制御部8からイオンの加速のタイミング情報、つまりイオンの飛行出発時刻情報を取得してこれを基準とし、各イオンによる検出信号に基づいて飛行時間を計測し、その飛行時間を質量電荷比mzに換算することでマススペクトルを作成する。図13に示すように、リフレクトロン4は中心軸cに沿って並べられた複数n枚のリング状電極41により構成される。リフレクトロン直流電圧源6からリング状電極41に印加される直流電圧V1、V2、...、Vnを予め計算した所定値に設定することにより、リング状電極41で囲まれる空間に、中心軸cに沿って1種類以上の電位分布をもつ減速領域Bと曲線状の電位分布をもつ反射領域Cとを形成し、飛行時間のエネルギー依存性を除去したリフレクトロンを実現する。リフレクトロン4を構成するリング状電極41の寸法や配置などを決めれば、各リング状電極41に印加する電圧とそれにより形成される電場のポテンシャル分布はシミュレーション計算解析式又は数値計算により求めることができる。したがって、上述のように所望のポテンシャル分布が定まれば、これを実現するような電圧値は計算により予め、つまり装置の設計段階で求めることができる。なお、リフレクトロン4を構成する各リング状電極41は全体として1つの空間を囲む構造となっていればよく、具体的な形態はこれに限定されない。即ち、中心軸cからみて、開口部が円形でなくても、楕円形、四角形、多角形などであってもよく、また1枚のリング状電極が複数に分割された電極により構成されるものでもよい。また、図13に示すように、各リング状電極41に対しリフレクトロン直流電圧源6からそれぞれ値を調整可能な電圧を与えるのではなく、ラダー抵抗回路などを利用して抵抗分割された電圧を各リング状電極41に印加する構成としてもよい。その場合、抵抗分割のためのラダー抵抗回路の抵抗値の調整により各リング状電極41へ印加する電圧を調整可能であることは当然であるが、構成を簡素化するとともに高い性能を確保するには、ラダー抵抗回路を構成する複数の抵抗の値を揃えることが望ましい。ポテンシャル分布が直線状である場合には、同一値の抵抗を用いたラダー抵抗回路を容易に利用できる。即ち、等間隔で配置された複数の電極に対し、同一値の抵抗を用いたラダー抵抗回路からそれぞれ抵抗分割された電圧を印加することで一様減速電場を形成することができる。一方、反射領域Cにおいて曲線状のポテンシャル分布を形成したい場合には、隣接する電極の間隔を一定ではなく適宜調整することで、同一値の抵抗を用いたラダー抵抗回路からそれぞれ抵抗分割された電圧を印加可能とすることができる。もちろん、前述したように反射領域Cにおけるポテンシャル分布を直線的に近似することが可能である場合には、電極間隔を調整することなく一定間隔として、同一値の抵抗を用いたラダー抵抗回路からそれぞれ抵抗分割された電圧を印加すればよい。このようにラダー抵抗回路を用いることにより、リフレクトロン直流電圧源6を簡素化してそのコストを低減することが可能である。ここで、図13、図14に示すようにリフレクトロン4が複数の電極から構成されており、減速領域Bが2段一様減速電場からなり、さらに電場理想接続のための式の条件が満たされている場合において、効果的な電圧値調整方法について説明する。上述したように、第1段一様減速電場B1と第2段一様減速電場B2との境界に1つの電極が存在し、それを境界として入口側の前段部一様減速電場B1と出口側の後段部一様減速電場B2及び反射領域Cとでそれぞれ、各電極に印加される最適な電圧値が理論計算又はシミュレーションにより得られており、且つ、それぞれの部分毎に各電極の電圧値相対比が計算されているものとする。実際の装置において、前段部、後段部のそれぞれで、各電極の電圧値相対比を保ったまま、各電極の電圧値を僅かに変化させると、イオンの出発位置加速電極2の位置を固定して考えた場合、観測されるTOFピークの半値幅が最も小さくなるようなつまり、同一質量電荷比のイオンにおける時間拡がりが最小になるような検出器5の位置を変化させることができる。理論的には、このように各部の電圧相対比を維持したまま電圧値を変化させることは、第1段一様減速電場B1又は第2段一様減速電場B2の減速比率u1又はu2を変化させることを意味する。なお、上記のようにラダー抵抗回路を利用して各電極に分圧された電圧を印加する構成の場合、各部の電圧相対比は維持したまま各電極の電圧値を変化させることは容易である。電場理想接続の条件である式が満たされていれば、u1又はu2の変化は減速電場の長さを与える無次元パラメータdの変化を意味する。しかしながら、実際の装置では、パラメータdと自由飛行領域Aの長さLとにより決まる減速電場の実際の長さLdは固定されているから、実際にはLdが一定である条件の下でdを変化させることになり、実質的にLが変化することになる。即ち、イオンの出発点が固定されている場合には、自由飛行領域Aの長さLの変化に応じて、理論上最適である検出面の位置が変化することになる。もちろん、実際の装置では、イオン出発点だけでなく、検出面の位置も検出器5が装置に組み込まれた時点で固定されている。そのため、上述したような電極へ印加する電圧値の変更はTOFピークの半値幅の変化をもたらす。言い換えれば、上述したように電極へ印加する電圧値を調整することにより、TOFピークの半値幅が最も小さくなるように調整することが可能である。実際の装置では、電極等の部材の加工や組み立ての際のばらつき、印加する電圧の値のばらつきなどによって性能が低下するが、特に電圧印加にラダー抵抗回路を用いた場合には1乃至少数の電圧値の調整のみにより、性能を改善することが可能であり、これは装置の調整を簡素化する上で大きな利点であるといえる。なお、リフレクトロン4に対するイオンの入射位置及び方向については、イオンの往路復路が同一線上となるように中心軸c上で該中心軸cに沿って入射させてもよく、また中心軸cに対して角度をもたせてイオンを入射させイオンの往路復路が重ならないようにしてもよい。図14はリフレクトロン4の別の構成例を示す図である。このリフレクトロン4では、イオン通過用穴を穿設した平板電極42を一様減速電場の境界に配置して減速領域Bを形成し、複数のリング状電極41により反射領域Cを形成している。減速領域Bは1種類以上の一様減速電場で構成され、反射領域Cには減速領域Bのポテンシャル形状に応じて導出された曲線状ポテンシャル分布をもつ電場が形成されている。平板電極42のイオン通過用穴をイオンビーム幅程度に小さくすることで、隣接する平板電極42の間に一様な電場を形成することができる。この例では、平板電極42において予め決められた位置に往路用の穴と復路用の穴とをそれぞれ設け、イオンが中心軸cに対して角度をもって入射し、イオンの往復の経路が異なるようにしている。このときの穴の位置や形状はイオン軌道シミュレーションにより決定することができる。また、平板電極42に2つの穴を設ける代わりに、イオンが異なる経路で往復する際に通過可能な形状と大きさを持つ1つの穴を設けるようにしてもよい。また、イオンが中心軸cと平行に入射し、往復の経路が同一となる場合には、平板電極42には往路と復路ともに通過する1つの穴を穿設すればよい。なお、隣接する平板電極42の間の空間には、電場の一様性を向上させる目的でリング状電極を挿入してもよい。上記実施例のTOFMSでは、上述した特徴的な構成のリフレクトロンを用い、イオンを往復飛行させた後に検出するようにしているが、このような単純な反射型の構成ではなく、上述した構成のリフレクトロンを対向させて2つ設置し、イオンを複数回往復飛行させる多重反射型の構成のTOFMSとしてもよい。図15は、その場合の2つのリフレクトロンを含んで構成される飛行空間の概略図である。図15では、2つのリフレクトロン4A、4Bがそれぞれ図13に示したリフレクトロン4に相当する。この2つのリフレクトロン4A、4Bは、減速領域Bに接していない側の自由飛行領域Aの境界面が一致するように対向配置されている。イオンは2つのリフレクトロン4A、4Bのうちの一方の外部から中心軸cに沿ってリフレクトロン4A、4B内部及びそれらで挟まれる空間に導入される。図15の構成例では、リフレクトロン4Aの外部図15で左方から中心軸cに沿ってイオンが入射される。このとき、イオン導入側のリフレクトロン4Aの各リング状電極41aへの印加電圧は基準接地電位、又はイオン導入に適した電場が形成されるように調整された値に設定される。ここで、リング状電極41aへの印加電圧がこのような状態であることをオフと呼ぶ。内部に導入されたイオンが他方のリフレクトロン4Bにより反射され、イオン導入側リフレクトロン4Aの減速領域Bに進入する前に、そのイオン導入側リフレクトロン4Aの各リング状電極41aに上述したようにエネルギー非依存リフレクトロンとして動作させるための所定の電圧を印加し、イオン導入側リフレクトロン4Aにおいてもイオンを反射させる。ここで、リング状電極41aへの印加電圧がこのような状態であることをオンと呼ぶ。このようにして両リフレクトロン4A、4Bの間でイオンを往復運動させることで、飛行空間内に実質的にイオンをトラップする。そうして所定回数往復させたイオンを外部に取り出すときは、イオン導入側に対向する他方のリフレクトロン4Bをイオン排出側とし、このイオン排出側のリフレクトロン4Bのリング状電極41bへの印加電圧を、所定のタイミングで基準接地電位又はイオン排出に適した電場が形成されるように調整された値に設定しつまり、リング状電極41bをオフ状態とし、図15中に矢印で示すようにイオンを飛行空間の外部図15で右方へ排出する。そして、例えばその外部に設けた図示しない検出器でイオンを検出する。このような多重反射型の構成では、イオン排出側リフレクトロン4Bのオン/オフのタイミングや間隔を調整することにより、特定の質量電荷比をもつイオンのみを選択的に排出させることもできる。図15に示した構成では、対向配置された2つのリフレクトロン4A、4Bの間で略同一経路上をイオンが往復しているが、イオンの往復の経路が重ならないように多重反射させてもよい。その場合のイオンの経路の一例を図16に示す。図16において、点線Pで示すのが、2つのリフレクトロン4A、4Bにおいて減速領域Bに接していない側の自由飛行領域Aの境界面である。この構成では、イオンは往復する毎にリフレクトロン4A、4Bの中心軸に直交する方向に位置が徐々にずれる。したがって、イオンをイオン導入側のリフレクトロン4Aに入射させる際の中心軸cに対する角度に従って、往復回数、つまりは飛行距離が決まることになる。なお、図15、図16のいずれの構成においても、自由飛行領域A中にイオン軌道の発散を抑える目的でレンズなどのイオン光学素子を挿入してもよい。また、図14に示した構成のリフレクトロンを2つ用いて、図16に示した多重反射の構成を実現することも可能である。また、図15に示した2つのリフレクトロン4A、4Bを用いた多重反射の構成の場合には、両リフレクトロン4A、4Bで挟まれる間の自由飛行領域Aにイオン非破壊型の検出器を設置し、通過するイオンの強度を非破壊で観測し、その観測信号から各質量電荷比のイオンの運動周期を例えばフーリエ変換等により解析して質量分析を行うようにしてもよい。また、両リフレクトロン4A、4Bで挟まれる間の自由飛行領域を飛行中のイオンに対して外部から様々な操作を加えることも可能である。例えば、両リフレクトロン4A、4Bで挟まれる間の自由飛行領域A中の一部にイオンの飛行経路と交わるように電子ビームを照射し、該電子ビームの作用によりイオンを電子捕獲解離させてプロダクトイオンを生成させ、このプロダクトイオンをさらに飛行させて質量分析するようにしてもよい。また、両リフレクトロン4A、4Bで挟まれる間の自由飛行領域A中の一部にイオンの飛行経路と交わるように反応イオンビームを照射し、該イオンビームの作用によりイオンを電子移動解離させてプロダクトイオンを生成させ、このプロダクトイオンをさらに飛行させて質量分析するようにしてもよい。また、図12に示したTOFMSの実施例では、イオン源1の種類について特に言及していないが、例えば試料が固体試料或いは粉体試料である場合には、イオン源1としてMALDIイオン源又はマトリックスを使用しないLDIイオン源を用いることができる。また、試料が気体試料である場合には、イオン源1はEIイオン源又はCIイオン源などであり、このTOFMSの前段にガスクロマトグラフを接続したGC-MSの構成とすることもできる。他方、試料が液体試料である場合には、イオン源1はESIイオン源、APCIイオン源、APPIイオン源などのいわゆる大気圧イオン源であり、このTOFMSの前段に液体クロマトグラフを接続したLC-MSの構成とすることもできる。また、イオン源の種類に依らず、イオン源から引き出されたイオンを加速してフライトチューブ3内の飛行空間に投入するのではなく、3次元四重極型又はリニア型のイオントラップにイオンを一旦捕捉し、イオンクーリングを行ったあとに一斉に初期エネルギーをイオンに付与して飛行空間に送り込む構成としてもよい。もちろん、この際にイオントラップにおいてイオン選別及び衝突誘起解離の操作を行い、特定のプリカーサイオンに対するプロダクトイオンを飛行空間に送り込んで高い分解能で質量分析してもよい。また、一般にイオントラップにおける質量分離能はあまり高くないので、プリカーサ選別及びプロダクトイオンの質量分析の両方にそれぞれ、上記のような構成の1又は2つのリフレクトロンを用いた飛行時間型質量分離器を用いるようにしてもよい。また、上記各実施例は本発明の一例にすぎず、上記説明で言及した点以外に関して、本発明の趣旨の範囲で適宜変形、修正、追加を行っても本願請求の範囲に包含されることは当然である。