発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

投影イメージング質量分析装置において、高倍率および低倍率の測定を行うためには、投影型の荷電粒子光学系の倍率を変更することが考えられる。投影型の荷電粒子光学系は引出し電極や静電レンズで構成され、各々の間に形成される電場が全体として凸レンズとして機能する。当該凸レンズではイオンの軌道は１または２以上の電場により屈折するが、当該凸レンズの屈折作用を、まとめて一度の屈折と見なしたときの仮想的な屈折面を本明細書では主平面と呼ぶ。また、引出し電極や静電レンズに印加される電圧は、荷電粒子光学系全体として、適切に結像するよう設計される。 引出し電極や静電レンズに印加された電圧を変更すると、各々の間に形成される電場も変化するため、荷電粒子光学系の主平面の位置を荷電粒子光学系の軸に沿って変化させることができる。例えば、主平面の位置を測定対象物（試料）に近づけると倍率は増大し、逆に主平面の位置を検出器に近づけると倍率は低下する。かかる調整は、投影型の荷電粒子光学系の焦点距離を変化させることでもある。したがって、それらの電圧を適切に調整することにより、イオン像を検出器上で結像させ、かつ主平面の位置の変化に応じて倍率を調整することもできる。 一方、飛行時間型質量分析装置では、引出し電極等によって適当な電場で加速されたイオンが、適当な電位に設定されたフライトチューブ電極に入射し、適当な距離を等速運動してから、検収器で検出される。イオンが加速によって獲得する運動エネルギーは、当該電場が一定であれば、イオンの質量電荷比に依らず一定である。フライトチューブ電極の内部では、その少なくともその一部では、空間内の電位が一定になった空間（等電位空間）になっている。等電位空間ではイオンは、その飛行方向に対しても、また飛行方向に垂直方向にも、等速運動を行う。 フライトチューブ電極内部に等電位空間を形成させる理由は、以下の通りである。飛行時間型質量分析装置は、同一の運動エネルギーを有するイオンの飛行速度が質量電荷比ごとに異なること利用するため、フライトチューブ電極内部を飛行するイオンの運動エネルギーが変化しないことが望ましい。しかし、フライトチューブ電極内部の電位が変化すると、イオンの運動エネルギーも変化するため、イオンの質量電荷比と飛行時間の関係も変化してしまう。その結果、精度良く質量電荷比を求めることが難しくなるため、実質的にフライトチューブ電極内部の電位が一定となった実質的な等電位空間として扱えることが望ましい。尚、フライトチューブ電極内部の電位を一定にするためには、フライトチューブ電極自体の電位を一定にしても良いが、フライトチューブ電極の外部の電位による影響も考慮する必要がある。 ここで、従来の飛行時間型の投影イメージング質量分析装置において（図２（ａ））、投影光学系の倍率を変更するために主平面ＰＰの位置を調整することを考える。高倍率の条件（図２（ｂ）および（ｄ））では、引出し電極４１と第１の投影電極４２との間に強い電場が生じており、第１の投影電極４２のフライトチューブ電極４５側の近傍に主平面ＰＰＨが形成される。一方、低倍率の条件では、第１の投影電極４２とフライトチューブ電極４５間の電場が、引出し電極４１と第１の投影電極４２間の電場よりも大きくなるよう各電極の電圧を調整することで、主平面を検出器の方向へ移動させる（（図２（ｃ））。その際、図２（ｅ）に示すように、フライトチューブ電極４５内の等電位線の間隔が図２（ｄ）の場合に比べて狭くなっている。つまり、フライトチューブ電極４５内に漏れ出す電場が大きくなるため、フライトチューブ電極４５内の電位が変化し、イオンの飛行速度が変化してしまう。その結果、の理由から倍率を変更すると質量電荷比の測定精度が低下するという問題が生じた。 かかるように、従来の飛行時間型の投影イメージング質量分析装置では、質量電荷比の測定精度が低下することを抑制しつつ投影型の荷電粒子光学系の投影倍率を変更するという課題があった。 本発明は課題に鑑み、投影倍率を変更しても、質量電荷比を精度良く測定できる投影イメージング質量分析装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明にかかる投影型の荷電粒子光学系よれば、投影倍率を変更しても、質量電荷比を精度良く測定することが可能になる。