特許 6924497 質量分析計のための浮遊磁石

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6924497

(24)【登録日】2021年8月4日

(45)【発行日】2021年8月25日

(54)【発明の名称】質量分析計のための浮遊磁石

(51)【国際特許分類】

   H01J 49/30 20060101AFI20210812BHJP

   H01J 49/28 20060101ALI20210812BHJP

【ＦＩ】

   H01J49/30

   H01J49/28

【請求項の数】15

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2018-537470(P2018-537470)

(86)(22)【出願日】2017年2月7日

(65)【公表番号】特表2019-509584(P2019-509584A)

(43)【公表日】2019年4月4日

(86)【国際出願番号】EP2017052635

(87)【国際公開番号】WO2017137390

(87)【国際公開日】20170817

【審査請求日】2020年2月7日

(31)【優先権主張番号】92970

(32)【優先日】2016年2月8日

(33)【優先権主張国】LU

(73)【特許権者】

【識別番号】518008275

【氏名又は名称】ルクセンブルク インスティトゥート オブ サイエンス アンド テクノロジー（リスト）

(74)【代理人】

【識別番号】100091683

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄

(74)【代理人】

【識別番号】100179316

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 寛奈

(72)【発明者】

【氏名】アンジェイエフスキ，ロック

(72)【発明者】

【氏名】バラーマ，ラシード

(72)【発明者】

【氏名】ドーセット，デビッド

(72)【発明者】

【氏名】ウィルツ，トム

【審査官】 右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０５５５２５９９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特表２０１６−５０３２２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ４９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

二次イオン質量分析計に適した電磁石組立体（１００；２００；３００）であって、
ａ）１つのヨーク（１１０；２１０）と；
ｂ）２つの極片（１２２，１２４；２２２，２２４；３２２，３２４）と
を備え、
前記極片（１２２，１２４；２２２，２２４；３２２，３２４）は真空槽（１６０；２６０）に備えられ、イオンのような、偏向される荷電粒子のための通路（１３０；２３０；３３０）を設定している極片の切れ目で互いに分離されていて；
前記ヨーク（１１０；２１０）は前記２つの極片（１２２，１２４；２２２，２２４；３２２，３２４）を橋渡し、そこで磁気回路を設定し；更に、
ｃ）前記磁気回路の磁束を発生させるための１つの電気回路（１５０；２５０；３５０）；
を備え、
前記極片（１２２，１２４；２２２，２２４；３２２，３２４）が第１の共通の平面電気絶縁手段（１７０；２７２）により前記電気回路（１５０；２５０；３５０）、前記ヨーク（１１０；２１０）及び前記真空槽（１６０；２６０）から電気的に絶縁されていることを特徴とする電磁石組立体。

【請求項2】

請求項１に記載の電磁石組立体（１００；２００；３００）であって、前記極片（１２２，１２４；２２２，２２４；３２２，３２４）は１００Ｖと１００００Ｖ又は−１００Ｖと−１００００Ｖの間で構成される電位となっていることを特徴とする電磁石組立体。

【請求項3】

請求項１〜２のうちの一項に記載の電磁石組立体（１００；２００；３００）であって、前記第１の共通の平面電気絶縁手段（１７０；２７２）は、厚さが４００μｍと１０００μｍの間で構成され、優先的には５００μｍである平面的な横断面を形成していることを特徴とする電磁石組立体。

【請求項4】

請求項１又は３に記載の電磁石組立体（２００）であって、前記２つの極片（２２２，２２４）は金属板（２９０）の第１の表面に、この金属板（２９０）のこの第１の表面の反対側である第２の表面上の前記第１の共通の平面電気絶縁手段（２７２）と共に装着されていることを特徴とする電磁石組立体。

【請求項5】

請求項４に記載の電磁石組立体（２００）であって、第２の電気絶縁手段（２７４）が前記金属板（２９０）及び前記真空槽（２６０）の間に装着されていることを特徴とする電磁石組立体。

【請求項6】

請求項５に記載の電磁石組立体（２００）であって、前記第２の電気絶縁手段（２７４）は、厚さが２０ｍｍと４０ｍｍの間で構成され、優先的には２８ｍｍである平面的な横断面を形成していることを特徴とする電磁石組立体。

【請求項7】

請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の電磁石組立体（１００；２００；３００）であって、前記電気回路（１５０；２５０；３５０）は少なくとも前記ヨーク（１１０；２１０）の一部の回りに巻かれるコイルを備えていることを特徴とする電磁石組立体。

【請求項8】

請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の電磁石組立体（１００；２００；３００）であって、前記極片の切れ目は１０ｍｍより小さく、優先的には６ｍｍより小さく更に優先的には５ｍｍ以下の寸法となることを特徴とする電磁石組立体。

【請求項9】

請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の電磁石組立体（３００）であって、少なくとも１つの磁気分路（３９５）が存在し、これが偏向される荷電粒子の通路（３３０）と直交し前記通路（３３０）の前記入射極面（３３２）と隣接していて、前記の少なくとも１つの磁気分路（３９５）は更に荷電粒子を通過させるように構成された開口（３９７）を備えていることを特徴とする電磁石組立体。

【請求項10】

請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の電磁石組立体であって、前記通路の入射極面（４３２）及び荷電粒子ビームの主軌道（４３８）に対する垂直の線分により、前記主軌道（４３８）及び前記入射極面（４３２）の交点において定義される角度αは、４４°と５４°の間で、優先的には４６°と５２°の間で構成され、更に優先的にはこの角度αは４９°であることを特徴とする電磁石組立体。

【請求項11】

請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載の電磁石組立体であって、前記通路の出射極面（４３４）及び荷電粒子ビームの主軌道（４３８）に対する垂直の線分により、前記主軌道（４３８）及び前記出射極面（４３４）の交点において定義される角度γは、−４７．５°と−５７．５°の間で、優先的には−４９．５°と−５５．５°の間で構成され、更に優先的にはこの角度γは中央の光線については−５２．５°であることを特徴とする電磁石組立体。

【請求項12】

請求項１〜１１のうちいずれか一項に記載の電磁石組立体であって、荷電粒子ビームの主軌道（４３８）の全曲げ角により定義される角度βは、６５°と１００°の間で、優先的には７０°と８０°の間で、更に優先的には７２°と７８°の間で構成され、加えて更に優先的にはこの全曲げ角は７５°であることを特徴とする電磁石組立体。

【請求項13】

請求項１〜１２のうちいずれか一項に従う電磁石組立体（１００；２００；３００）の使用方法であって、二次イオン質量分析計の偏向手段としての電磁石組立体の使用方法。

【請求項14】

電磁石組立体（１００；２００；３００）を備える二次イオン質量分析計であって、前記電磁石組立体（１００；２００；３００）が請求項１〜１２のうちいずれか一項に従っていることを特徴とする二次イオン質量分析計。

【請求項15】

請求項１４に記載の二次イオン質量分析計であって、更に一つの引き出しシステムを備え、前記の一つの引き出しシステムの引き出し電位は５０Ｖと５００Ｖの間で構成される電位にあることを特徴とする二次イオン質量分析計。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は磁気分光計の分野に関し、特に浮遊設計を用いる磁気分光計に関する。

【背景技術】

【0002】

二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）は、優れた感度、高いダイナミックレンジ、大変高い質量分解能、及び同位体間で区別する能力を有するので表面分析のための非常に強力な技術である。分析されるサンプルには、このサンプルからのイオン（即ち二次イオンビーム）を引き出すために、イオンビーム（即ち一次イオンビーム）が照射される。そして二次イオンビームは、質量分析計を通過させて個々のイオンの質量電荷比により分離される。磁場セクター型、飛行時間型及び四重極型を含む、多くのタイプの分析計がある。

【0003】

従来からの磁場セクター型の質量分析計では、サンプルと引き出し電極との間に高強度の電界を加えることにより、一般的にはサンプルに高電圧を加えることによりイオンが引き出される。そしてイオンは磁場セクターに運ばれ、検出器に達する前に磁界によってそれさせられる。二重収束の設計では、付加的な静電セクターが含まれている。静電セクターの半径及び磁場セクターの半径は無色の質量分散を作り出すために計算される。

【0004】

浮遊設計質量分析計では、イオンは低い強度の電界を加えることにより引き出され、そして浮遊電位を与えることにより、分析計の検出器方向の飛行管を通して後の加速がなされる。この電位は即ちイオンが検出器に到達することができるのに十分な電位である。このような設計の長所は、低電圧での二次イオンの引き出しにより一次イオンビームの妨害が避けられ、より高い横方向の分解能を有する分析が可能になることである。

【0005】

国際公開第２００５／００８７１９号として公開された国際特許出願は、永久磁石の使用によって極片の極性を変える質量分析計に関連している。この特定の開示では、イオンビームに与えられるエネルギーは、引き出しシステム及び磁石組立体においてイオンをそれさせる方法としてのみ使用される。真空槽の外にある回転する永久磁石を備える磁石組立体の設計は、真空槽内へ貫通する回転シールを必要としなくするという目的のためのものである。しかしながら、この特定の構成により磁石に（高い）電圧を加える実現性が妨げられ、そこで質量分析計全体の浮遊が妨げられる。

【0006】

特公昭５８−２０４６８４号公報の日本の特許出願は質量分析計のための電磁石装置に関連している。この出願書面の電磁石装置は、磁石の極片への任意の（高い）電圧（−３ｋＶと＋３ｋＶの間）の印加に耐えるように設計されている。これにより低電圧イオン源を用いることが可能になる。しかしながら、この出願書面では極片は分けて隔てられた支持部に別個に装着されていて、極片の正確なアライメント及び極片の切れ目の精密な設定が困難となる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

磁場セクター型の質量分析計のための最も共通的な解決策の一つは、イオンが移動する真空槽を電磁石で囲むことである。このアプローチの短所は、磁石の極片の間に真空槽を配置するために極片の間に大きな切れ目が必要となることである。切れ目が増加することによって、漏れ磁界の領域の増加のために磁石の中の磁界の均質性は減少する。更に、電磁界を誘引するためにより大きいコイルが必要になり、又は、同じコイルのサイズにするのであれば、より大きな電流を注入する必要がある。これにより熱の問題が生じ得る。第二の解決策は真空槽の中に電磁石組立体を設置するものである。これは更により大きい真空槽を要求するもので、冷却水回路が真空槽の中に設置される必要があるという追加的な短所を有し、システムの複雑さ及び費用を増加させる。従って真空槽の中に電磁石を設置することで熱放散のために技術的な問題が生じる。
技術的な問題
本発明は従来技術で存在する欠点の少なくとも一つを軽減するという技術課題のためのものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

技術的な解決策
本発明は、第一の目的として１つのヨーク及び２つの極片を備える質量分析計に適した電磁石組立体を有する。前記極片は真空槽に備えられ、イオンのような、偏向される荷電粒子のための通路を設定している極片の切れ目で互いに分離されている。前記ヨークは前記２つの極片を橋渡し、そこで磁気回路を設定する。前記電磁石組立体は、前記磁気回路の磁束を発生させるための１つの電気回路を更に備える。前記電磁石組立体は、前記極片が第１の電気絶縁手段により前記電気回路及び前記ヨークから電気的に絶縁されていて前記真空槽から電気的に絶縁されているという点で著しく優れている。

【0009】

好ましい実施形態では、前記極片は１００Ｖと１００００Ｖ又は−１００Ｖと−１００００Ｖの間で構成される電位となっている。

【0010】

好ましい実施形態では、前記２つの極片は金属板の第１の表面に、この金属板のこの第１の表面の反対側である第２の表面上の前記第１の電気絶縁手段と共に装着されている。

【0011】

好ましい実施形態では、前記第１の電気絶縁手段は、厚さが４００μｍと１０００μｍの間で構成され、優先的には５００μｍである平面的な横断面を形成している。

【0012】

好ましい実施形態では、第２の電気絶縁手段が前記金属板及び前記真空槽の間に装着されている。

【0013】

好ましい実施形態では、前記第２の電気絶縁手段は、厚さが２０ｍｍと４０ｍｍの間で構成され、優先的には２８ｍｍである平面的な横断面を形成している。

【0014】

好ましい実施形態では、前記電気回路は少なくとも前記ヨークの一部の回りに巻かれるコイルを備えている。

【0015】

好ましい実施形態では、前記極片の切れ目は１０ｍｍより小さく、優先的には６ｍｍより小さく更に優先的には５ｍｍ以下の寸法となる。

【0016】

好ましい実施形態では、前記電磁石組立体には少なくとも１つの磁気分路が存在するという点で更に著しく優れており、これは偏向される荷電粒子の通路と直交し前記通路の前記入射極面と隣接していて、前記の少なくとも１つの磁気分路は更に荷電粒子を通過させるように構成された開口を備えている。

【0017】

好ましい実施形態では、前記通路の入射極面及び荷電粒子ビームの主軌道に対する垂直の線分により、前記主軌道及び前記入射極面の交点において定義される角度αは、４４°と５４°の間で、優先的には４６°と５２°の間で構成され、更に優先的にはこの角度αは４９°である。

【0018】

好ましい実施形態では、前記通路の出射極面及び荷電粒子ビームの主軌道に対する垂直の線分により、前記主軌道及び前記出射極面の交点において定義される角度γは、−４７．５°と−５７．５°の間で、優先的には−４９．５°と−５５．５°の間で構成され、更に優先的にはこの角度γは中央の光線については−５２．５°である。

【0019】

好ましい実施形態では、荷電粒子ビームの主軌道の全曲げ角により定義される角度βは、６５°と１００°の間で、優先的には７０°と８０°の間で、更に優先的には７２°と７８°の間で構成され、加えて更に優先的にはこの全曲げ角は７５°である。

【0020】

本発明は、第二の目的として質量分析計の偏向手段としての電磁石組立体の使用方法を有する。前記使用方法のための前記電磁石組立体は、前記電磁石が本発明の第一の目的に従っているという点で著しく優れている。

【0021】

本発明は、第三の目的として、前記電磁石組立体が本発明の第一の目的に従っているという点で著しく優れているこの電磁石組立体を備える質量分析計を有する。

【0022】

好ましい実施形態では、前記質量分析計は更に一つの引き出しシステムを備え、前記の一つの引き出しシステムの引き出し電位は５０Ｖと５００Ｖの間で構成される電位にあるという点で著しく優れている。

【発明の効果】

【0023】

引き出し領域と分析領域の間の二次イオンのエネルギーを切り離すことで一次イオンビームの妨害を最小にすることができ、高い横方向の分解能を有する分析が可能になる。更にこれにより、高エネルギーでイオンをより効率的に運ぶことでいっそう高感度で分析することが出来るようになる。本システムでは色収差の影響が軽減されるので、高エネルギーでイオンを分析することでより高い質量分解能が得られる。極片が真空槽の中にあるので、極片の切れ目は小さくなり、コイルで付与される励磁でより高い強度の磁界が得られる。電磁石のサイズは大変小さい。更にこれにより、磁石の精密なアライメントが相互及び分析計の他の要素について可能になることで、そのような磁石組立体の製造が極めて容易になる。そしてこれが、極片の周辺でより均質な電磁界を得るために、従ってイオンのような分析すべき粒子の偏向を最適にするために本質的なことである。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の実施形態に従った電磁石組立体の図式表現である。

【図2】本発明の実施形態に従った電磁石組立体の真中部の横断面である。

【図3】本発明の実施形態に従った電磁石組立体の製造方法のワークフローである。

【図4】本発明の実施形態に従った電磁石組立体の真空槽から見た外観である。

【図5】本発明の実施形態に従った極の角度範囲を含む電磁石組立体の幾何学的図式表示である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

特定の実施形態に関して開示される以下の特徴が、何ら制約なしで他の実施形態の特徴と組み合わせられ得ることが理解されなければならない。
図１で用いられる参照記号が数字１００から増加することが理解されなければならない。図２における同一の要素の参照記号は数字２００から増加し、図４においては数字３００から、図５においては数字４００から増加する。

【0026】

質量分析計を開発するためには、特に、二次イオンが引き出される間の一次イオンビームの妨害を最小にするＳＩＭＳ質量分析計については、分析計の浮遊設計が考察されなければならない。実際に、このことは電磁石の極片を含むイオン飛行管を成す質量分析計の要素が、引き出しシステムから検出器までのイオンの移動を促進するのに十分な電位になければならないことを意味する。
このＳＩＭＳ質量分析計は二重収束の分析計になり得る。

【0027】

この発明の好ましい実施形態による電磁石組立体１００の図式表現が図１に表わされている。
磁気回路がＵ字部を有するヨークにより設定される。Ｕ字部のアームが２つの極片の方向に向けられている。電気回路がヨークに、好ましくはＵ字部の元に並べられる。両方の極片が高電圧（ＨＶ）源に接続されるので、電気絶縁物がヨークのＵ字部のアームと極片の間に存在する。この電気絶縁物により、ヨークに並べられた電気回路により生成された磁界の効果を極片及び通路即ち両方の極片の間に設定される切れ目にもたらすことが出来るようになり、ここを通って分析される粒子が移動する。

【0028】

この設計では、ヨーク１１０及び例えばコイルである電気回路１５０は、電気絶縁手段１７０により極片１２２，１２４から分離されている。電気絶縁手段１７０により、ヨークから極片１２２，１２４への磁束の有効な通過を確実なものとするようにされている。これによりコイル１５０及びヨーク１１０が真空槽１６０の外部に置かれ大地の電位で動作することができ、一方で極片１２２，１２４が真空槽１６０の内部に設置され一般的な任意の高電圧（ＨＶ）で動作する。

【0029】

電気絶縁手段１７０により、質量分析計の他の構成要素に干渉することなしに極片１２２，１２４に高電圧を印加することが出来る。
ヨーク１１０及び電気回路１５０は大気圧の図示しない槽に備えられる。
電気絶縁手段１７０は、電気絶縁物として当業者に知られたいずれかの材料で構成されることができる。例えば、複合重合体材料が使用され得る。
このアプローチの基となる原理は、磁束が電気絶縁手段１７０を通して伝えられる一方で、高電圧は前記電気絶縁手段１７０を通して伝えられないということである。

【0030】

本発明の第２の実施形態では、金属板２９０を有する電磁石組立体２００が説明される。図２は、この実施形態に従った浮遊磁石（高電圧源は示されていない）の真中の面を通る断面を表わす。
極片２２２，２２４は金属板２９０の同じ側に装着されている。前記金属板２９０の反対の側には、第１の電気絶縁物２７２が付与されていて、これにより極片２２２，２２４及び金属板２９０がヨーク２１０及びコイル２５０から電気的に絶縁されている。そこで前記第１の電気絶縁物２７２は、ヨーク２１０と極片２２２，２２４の間に位置する真空槽の第１の領域を電気的に絶縁する。

【0031】

金属板２９０は、非磁性のステンレス鋼のような非磁性材料で作られる。
前記第１の電気絶縁物２７２は、優先的にはポリエーテル・エーテル・ケトンやカプトンで作られる。前記第１の電気絶縁物２７２は薄く、厚さが４００μｍと１０００μｍの間で、優先的には４５０μｍと７５０μｍの間で構成され、更に優先的には５００μｍである。この比較的小さな厚さは、極片２２２，２２４及び金属板２９０をヨーク２１０及びコイル２５０から電気的に絶縁するためには十分である。小さな厚さは、コイル２５０から極片２２２，２２４への磁束の十分な伝達を確実にするという要求に応じたものである。

【0032】

極片２２２，２２４の真空槽２６０からのより良い電気絶縁を確実にするために、第２の電気絶縁物２７４の設置が好ましい。
前記第２の電気絶縁物２７４は、同一厚さの平面的な横断面を有してもよく、その厚さは第１の電気絶縁物２７２と同一厚さより大きい。
前記第２の電気絶縁物２７４は、極片２２２，２２４と接触しない真空槽２６０の第２の領域に付与される。
前記第２の電気絶縁物２７４は、金属板２９０と真空槽２６０の間に、より詳しくは金属板２９０と真空槽２６０の開閉部の間に付与される。言い換えると、前記第２の電気絶縁物２７４は金属板２９０と真空槽２６０の間の電気絶縁を確実なものとする。

【0033】

前記第２の電気絶縁物２７４は、真空槽の第１の領域、即ちヨークと極片の間に位置していないので、前記第１の電気絶縁物２７２より厚い。
前記第２の電気絶縁物２７４は、２０ｍｍと４０ｍｍの間で構成される厚さを有し、２０ｍｍ、２１ｍｍ、２２ｍｍ、２３ｍｍ、２４ｍｍ、２５ｍｍ、２６ｍｍ、２７ｍｍ、２８ｍｍ、２９ｍｍ、３０ｍｍ、３１ｍｍ、３２ｍｍ、３３ｍｍ、３４ｍｍ、３５ｍｍ、３６ｍｍ、３７ｍｍ、３８ｍｍ、３９ｍｍ及び４０ｍｍの内の一つであり得て、優先的には２８ｍｍである。

【0034】

金属板２９０は真空槽２６０の部品で、優先的にはその開閉部の一つであり、高電圧に耐える電気伝導性がある。
優先的には、封止手段が第２の絶縁物２７４と真空槽２６０の間に存在する。それらは、例えばＯ−リングシール（円環状のジョイントとしても知られる）のような種々の横断面の形状であり得る。それらは、金、インジウム、バイトン（登録商標）（ゴムの一種）や他のいずれかの適した材料で作られ得る。
優先的には、金属板２９０は第２の電気絶縁物２７４と真空を保ち得るものである。これにより、これらの２つの構成要素間のいかなる封止手段も必要がなくなる。

【0035】

本発明の第３の実施形態では、電磁石組立体１００、２００を製造するための方法５が説明される。前記方法のワークフロー図３に表されている。

【0036】

金属板２９０により精密に製造される磁石組立体の設計が可能になる。実際に、このプロセスの第１ステップ１０では、金属板の同じ表面に、即ち金属板の第１の表面に極片が例えば溶接されて装着される。プロセスの第２ステップ２０では、電気絶縁手段が前記第１の表面の反対側である金属板の表面に、即ち、電気絶縁手段が第２の表面に付与される。プロセスの第３つまり最終ステップ３０では、極片を第１の面に備え電気絶縁手段を第１の面の反対側である第２の面に備える設計の金属板がヨークに組み込まれる。そしてこれは、ヨーク及び２つの極片の組立により設定される磁気回路において磁束を生成するのに適した電気回路を含む。このような電気回路はヨークの回りに巻かれるコイルであり得る。

【0037】

この絶縁は、真空槽と大気槽の間での電気絶縁手段を永続的に確定するために、例えばＯ−リングシールのような封止手段を使用することにより更に最適なものとなる。
絶縁を最適なものとするもう一つの方法は、金属板を第２の電気絶縁物とで真空を保てるようにすることである。

【0038】

極片を金属板に溶接することで、分析計において構成される他の要素について磁石の精密なアライメントが可能になる。そしてこれが、極片の周辺でより均質な電磁界を得るために、従ってイオンのような分析すべき粒子の偏向を最適にするために本質的なことである。溶接を実行するために、極片及び金属板の後加工においてピン及びスロットが設けられる。

【0039】

一般的には、極片の切れ目の寸法は１０ｍｍより小さく、優先的には６ｍｍより小さくなる。
極片の切れ目は好ましくは５ｍｍであり、これにより電磁石組立体１００、２００が０．８テスラまでの磁界で動作し得るようになる。
極片の切れ目は、より高い磁界に耐えるため又はコイル電流をより小さく出来るようにするために２ｍｍまで小さくされ得る。
精密な極片の形状の仕上げ加工は溶接後にのみ行われ、これにより可能な限り最適な機械公差が確実なものとなり、溶接時の極片の変形及び／又は動きに起因するアライメントの失敗を避けられる。

【0040】

荷電粒子を解析する動作を改善するために、磁気分路３９５とも呼ばれている磁界クランプの使用が考察されてきた。磁気分路３９５の機能は、電磁石組立体外部の磁界がない領域と電磁石３００内部の磁界の領域の間で鋭い遮断を行う支援をすることである。
磁気分路３９５は、荷電粒子（イオン）を通過させる開口３９７を備える平面断面体である。前記開口３９７の直径は約５ｍｍである。
磁気分路３９５の平面断面体の厚さは約１０ｍｍである。どのような場合でも、磁気分路３９５の平面断面体の厚さは磁界を遮断するのに十分である。

【0041】

偏向されるイオンのような荷電粒子の通路３３０を設定する極片の切れ目によって、極片は互いに分離されている。図４に示されているように極片は一つの長手方向の軸３３６に関して伸長していて、通路は極片の切れ目により設定され同一の長手方向の軸３３６に沿っている。
更に磁石は一つの入射極面３３２及び一つの出射極面３３４を備えている。前記入射極面３３２及び前記出射極面３３４は電磁界の均質性を促進する平面的な横断面である。出射極面３３４は荷電粒子（イオン）ビームの焦点面に面する側にある。この構成では、磁気分路３９５は金属板（図４には示されていない）に固定されていて、前記磁気分路３９５は前記通路即ち前記長手方向の軸３３６に直交し前記入射極面３３２に隣接している。磁気分路３９５は極片の入射面と平行である。磁気分路３９５は浮遊電位にある。

【0042】

分析計の浮遊設計の使用により分析計内における二次イオンビーム伝送が高められる。前述のように浮遊磁石組立体を備えるＳＩＭＳ質量分析計では、二次イオンは低電圧で（５０Ｖと５００Ｖの間で構成される範囲で）引き出され、そこで一次イオンビームの妨害は最小とされる。後の加速は１ｋＶと１０ｋＶの間で構成される範囲の加速電位による。
この結果としてより高い加速電圧による収束の改善がなされ、更により高い質量分解能が得られることになる。

【0043】

質量分析計のパラメータは磁石組立体のサイズを最小にし、同時に質量検出に関して大きい範囲を有するものが選択される。パラメータの中では、入射極面、出射極面及び光軸の全曲げ角を調整することで、機構の配置が適合させられ得る。これらの様々な角度は図５に表わされている。

【0044】

前述の発明による浮遊電磁石が使用される時に最良の質量分解能を得る見地から、質量分析計の最適な構成は、以下の３つの角度の１つ乃至全てが考慮される時に実現される：
−角度αは、通路の入射極面４３２及び荷電粒子（イオン）ビームの主軌道４３８に対する垂直の線分により、前記主軌道４３８及び前記入射極面４３２の交点において定義される。通常、前記角度αは、４４°と５４°の間で、優先的には４６°と５２°の間で構成される。一例として、前記角度αは４９°である。
−角度γは、通路の出射極面４３４及び荷電粒子（イオン）ビームの主軌道４３８に対する垂直の線分により、前記主軌道４３８及び前記出射極面４３４の交点において定義される。通常、前記角度γは、−４７．５°と−５７．５°の間で、優先的には−４９．５°と−５５．５°の間で構成される。一例として、前記角度γは−５２．５°である。
−角度βは、荷電粒子（イオン）ビームの主軌道４３８の全曲げ角により定義される。通常、前記角度βは、６５°と１００°の間で、優先的には７０°と８０°の間で、更に優先的には７２°と７８°の間で構成される。一例として、前記角度βは７５°である。

【0045】

質量分析計の極片は、当業者に一般的に使用されることで種々の形状になり得る。漏れ磁界を修正し、従って質量分析計の光学系を遮蔽するための部品もまたもたらされ得る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0046】

【特許文献1】国際公開第２００５／００８７１９号

【特許文献2】特公昭５８−２０４６８４号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】