特許 7035942 質量分析装置

(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】

(24)【登録日】2022-03-07

(45)【発行日】2022-03-15

(54)【発明の名称】質量分析装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 49/40 20060101AFI20220308BHJP

   G01N 27/62 20210101ALI20220308BHJP

   H01J 49/02 20060101ALI20220308BHJP

【ＦＩ】

H01J49/40

G01N27/62 G

H01J49/02 200

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2018187174

(22)【出願日】2018-10-02

(65)【公開番号】P2020057513

(43)【公開日】2020-04-09

【審査請求日】2021-02-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長 治生

【審査官】鳥居 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】特表２００２－５０２０９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６３８４４１０（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２００３－１５１４８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ４９／４０

Ｇ０１Ｎ ２７／６２

Ｈ０１Ｊ ４９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料をイオン化するイオン化部と、
前記イオン化部により生成されたイオンが導入され、当該イオンが飛行する飛行部と、
直流高圧電源装置とを備え、
前記直流高圧電源装置は、
入力される電圧を昇圧した昇圧電圧を出力する昇圧回路と、
前記昇圧回路の出力と接地電源との間に直列接続された高圧側抵抗と低圧側抵抗とを含み、前記昇圧電圧を分圧した分圧電圧を生成する抵抗分割回路と、
基準電圧と前記分圧電圧との誤差を増幅して、前記昇圧電圧の大きさを制御する制御信号を出力する誤差増幅器と、
前記昇圧回路の出力と前記接地電源との間に前記抵抗分割回路と並列に接続される少なくとも１つの保護抵抗とを含み、
前記昇圧電圧が供給される、試料由来のイオンが飛行する飛行部を形成する少なくとも一つの電極を備える質量分析装置。

【請求項2】

前記少なくとも１つの保護抵抗は、第１の保護抵抗を含み、
前記抵抗分割回路の前記高圧側抵抗を構成する抵抗体のパターン上のある一点の電位に対する、該一点と最短距離にある前記第１の保護抵抗の抵抗体のパターン上の一点の電位の比が、９０％以上かつ１１０％以下である、請求項１に記載の質量分析装置。

【請求項3】

前記抵抗分割回路の前記高圧側抵抗を構成する抵抗体のパターン上のある一点の電位に対する、該一点と最短距離にある前記第１の保護抵抗の抵抗体のパターン上の一点の電位の比が、９５％以上かつ１０５％以下である、請求項２に記載の質量分析装置。

【請求項4】

前記抵抗分割回路の前記高圧側抵抗を構成する抵抗体のパターン上のある一点の電位に対する、該一点と最短距離にある前記第１の保護抵抗の抵抗体のパターン上の一点の電位の比が、９９％以上かつ１０１％以下である、請求項２に記載の質量分析装置。

【請求項5】

前記少なくとも１つの保護抵抗は、さらに、前記第１の保護抵抗と直列に接続された第２の保護抵抗を含み、
前記抵抗分割回路の前記低圧側抵抗を構成する抵抗体のパターン上のある一点の電位に対する、該一点と最短距離にある前記第２の保護抵抗の抵抗体のパターン上の一点の比が、９０％以上かつ１１０％以下である請求項２に記載の質量分析装置。

【請求項6】

前記抵抗分割回路の前記低圧側抵抗を構成する抵抗体のパターン上のある一点の電位に対する、該一点と最短距離にある前記第２の保護抵抗の抵抗体のパターン上の一点の比が、９５％以上かつ１０５％以下である、請求項５に記載の質量分析装置。

【請求項7】

前記抵抗分割回路の前記低圧側抵抗を構成する抵抗体のパターン上のある一点の電位に対する、該一点と最短距離にある前記第２の保護抵抗の抵抗体のパターン上の一点の比が、９９％以上かつ１０１％以下である、請求項５に記載の質量分析装置。

【請求項8】

前記少なくとも１つの保護抵抗は、第１の保護抵抗を含み、
前記抵抗分割回路の前記高圧側抵抗は、円筒型であり、
前記第１の保護抵抗は、前記円筒型の前記高圧側抵抗の周りを覆うリング型である、請求項１記載の質量分析装置。

【請求項9】

前記少なくとも１つの保護抵抗は、さらに、前記第１の保護抵抗と直列に接続された第２の保護抵抗を含み、
前記抵抗分割回路の前記低圧側抵抗は、円筒型であり、
前記第２の保護抵抗は、前記円筒型の前記低圧側抵抗の周りを覆うリング型である、請求項８記載の質量分析装置。

【請求項10】

前記少なくとも１つの保護抵抗は、第１の保護抵抗を含み、
前記抵抗分割回路の前記高圧側抵抗は、平板状の第１の基板上に形成され、
前記第１の保護抵抗は、平板状の第２の基板上に形成される、請求項１記載の質量分析装置。

【請求項11】

前記第２の基板は、前記第１の基板に平行である、請求項１０記載の質量分析装置。

【請求項12】

前記少なくとも１つの保護抵抗は、さらに、前記第１の保護抵抗と並列に接続された第２の保護抵抗を含み、
前記第２の保護抵抗は、前記第１の基板に平行で、かつ前記第１の基板を挟んで前記第２の基板と反対側に配置される平板状の第３の基板上に形成される、請求項１１記載の質量分析装置。

【請求項13】

前記少なくとも１つの保護抵抗は、さらに、前記第１の保護抵抗と直列に接続された第３の保護抵抗と、前記第２の保護抵抗と直列に接続された第４の保護抵抗とを含み、
前記第３の保護抵抗は、前記第２の基板上に形成され、前記第４の保護抵抗は、前記第３の基板上に形成される、請求項１２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、直流高圧電源装置を備えた質量分析装置に関し、特に高圧の出力電圧を誤差増幅器で取り扱える電圧にまで分圧する抵抗分割回路を備えた直流高圧電源装置を備えた質量分析装置に関する。

【背景技術】

【0002】

精密な分析を行う分析装置には、高い安定性で動作する電源装置が用いられる。例えば、特許文献１には、フライトチューブを有する飛行時間型質量分析装置が記載されている。フライトチューブには、電圧印加部（電源装置）により±数kVの直流の高電圧が供給される。

【0003】

飛行時間型質量分析装置においては、試料から生成されたイオンが、フライトチューブの飛行空間に導入され、質量電荷比に応じた速度で飛行空間を飛行する。その後、イオンは、質量電荷比が小さい順に検出器に到達し、検出器により検出される。検出されたイオンの飛行時間が質量電荷比に換算されることによりマススペクトルが作成される。作成されたマススペクトルに基づいて、試料の質量分析が行われる。

【0004】

そのような飛行時間型質量分析装置には、従来から、昇圧された高圧の出力電圧を誤差増幅器で取り扱える電圧にまで分圧する抵抗分割回路を備えた電源装置が用いられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】国際公開第２０１７／１５８８４２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

抵抗分割回路は、高圧の出力電圧を誤差増幅器で取り扱える電圧にまで分圧するために用いられるが、抵抗分割回路から周囲へのリーク電流が変化すると抵抗分割回路の分圧比が変化し、ひいては高圧出力電圧の変動につながる。

【0007】

このような問題を防止するため、通常、抵抗分割回路の周囲には体積抵抗率の高いシリコーン樹脂またはエポキシ樹脂などを充填することが広く一般に行われている。しかしながら、樹脂を充填するためにコストと手間が掛かるとともに、電源装置の重量が増加するという問題がある。また、樹脂を充填すると、直流高圧電源装置の周囲温度の変化によって樹脂の体積抵抗率が変化し、直流高圧電源装置の対温度変動率が悪化するという問題がある。

【0008】

一般に飛行時間型質量分析装置には、検出したイオンの測定質量電荷比の変動（つまり質量精度）が1ppm未満におさまることが求められており、他の分析装置に比べて非常に高い精度が要求される。従来の直流高圧電源装置により生成された電圧を飛行時間型質量分析装置の分析部電極に供給した場合、電圧変動により検出されるイオンの質量電荷比が変動してしまい、許容できない質量精度の悪化につながる。

【0009】

それゆえに、本発明の目的は、直流高電圧電源装置の出力電圧の安定性が向上し、質量精度が改善された質量分析装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

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と、イオン化部により生成されたイオンが導入され、当該イオンが飛行する飛行部と、直流高圧電源装置とを備える。直流高圧電源装置は、入力される電圧を昇圧した昇圧電圧を出力する昇圧回路と、昇圧回路の出力と接地電源との間に直列接続された高圧側抵抗と低圧側抵抗とを含み、昇圧電圧を分圧した分圧電圧を生成する抵抗分割回路と、基準電圧と分圧電圧との誤差を増幅して、昇圧電圧の大きさを制御する制御信号を出力する誤差増幅器と、昇圧回路の出力と接地電源との間に抵抗分割回路と並列に接続される少なくとも１つの保護抵抗とを含む。昇圧電圧が供給される、試料由来のイオンが飛行する飛行部を形成する少なくとも一つの電極を備える。

【0011】

これにより、対温度変動率が悪化せず、かつ抵抗分割回路の分圧比が変動しないようにすることができる。その結果、直流高電圧電源装置の出力電圧の安定性が向上し、質量分析装置の質量精度を改善することができる。

【0012】

好ましくは、少なくとも１つの保護抵抗は、第１の保護抵抗を含む。抵抗分割回路の高圧側抵抗を構成する抵抗体のパターン上のある一点の電位に対する、該一点と最短距離にある第１の保護抵抗の抵抗体のパターン上の一点の電位の比が、９０％以上かつ１１０％以下である。

【0013】

これによって、抵抗分割回路の高圧型抵抗から周囲へ流れるリーク電流などを効果的に遮断できる。

【0014】

より好ましくは、抵抗分割回路の高圧側抵抗を構成する抵抗体のパターン上のある一点の電位に対する、該一点と最短距離にある第１の保護抵抗の抵抗体のパターン上の一点の電位の比が、９５％以上かつ１０５％以下である。

【0015】

これによって、抵抗分割回路の高圧型抵抗から周囲へ流れるリーク電流などをより効果的に遮断できる。

【0016】

さらに好ましくは、抵抗分割回路の高圧側抵抗を構成する抵抗体のパターン上のある一点の電位に対する、該一点と最短距離にある第１の保護抵抗の抵抗体のパターン上の一点の電位の比が、９９％以上かつ１０１％以下である。

【0017】

これによって、抵抗分割回路の高圧型抵抗から周囲へ流れるリーク電流などをさらに効果的に遮断できる。

【0018】

好ましくは、少なくとも１つの保護抵抗は、さらに、第１の保護抵抗と直列に接続された第２の保護抵抗を含む。抵抗分割回路の低圧側抵抗を構成する抵抗体のパターン上のある一点の電位に対する、該一点と最短距離にある第２の保護抵抗の抵抗体のパターン上の一点の比が、９０％以上かつ１１０％以下である。

【0019】

これによって、抵抗分割回路の低圧型抵抗から周囲へ流れるリーク電流などを効果的に遮断できる。

【0020】

より好ましくは、抵抗分割回路の低圧側抵抗を構成する抵抗体のパターン上のある一点の電位に対する、該一点と最短距離にある第２の保護抵抗の抵抗体のパターン上の一点の比が、９５％以上かつ１０５％以下である。

【0021】

これによって、抵抗分割回路の低圧型抵抗から周囲へ流れるリーク電流などをより効果的に遮断できる。

【0022】

さらに好ましくは、抵抗分割回路の低圧側抵抗を構成する抵抗体のパターン上のある一点の電位に対する、該一点と最短距離にある第２の保護抵抗の抵抗体のパターン上の一点の比が、９９％以上かつ１０１％以下である。

【0023】

これによって、抵抗分割回路の低圧型抵抗から周囲へ流れるリーク電流などをさらに効果的に遮断できる。

【0024】

好ましくは、少なくとも１つの保護抵抗は、第１の保護抵抗を含む。抵抗分割回路の高圧側抵抗は、円筒型である。第１の保護抵抗は、円筒型の高圧側抵抗の周りを覆うリング型である。

【0025】

これによって、抵抗分割回路の高圧側抵抗が円筒型の場合に、高圧型抵抗から周囲にリーク電流が流れるのを効果的に防止できる。

【0026】

好ましくは、少なくとも１つの保護抵抗は、さらに、第１の保護抵抗と直列に接続された第２の保護抵抗を含む。抵抗分割回路の低圧側抵抗は、円筒型である。第２の保護抵抗は、円筒型の低圧側抵抗の周りを覆うリング型である。

【0027】

これによって、抵抗分割回路の低圧側抵抗が円筒型の場合に、高圧型抵抗から周囲にリーク電流が流れるのを効果的に防止できる。

【0028】

好ましくは、少なくとも１つの保護抵抗は、第１の保護抵抗を含む。抵抗分割回路の高圧側抵抗は、平板状の第１の基板上に形成される。第１の保護抵抗は、平板状の第２の基板上に形成される。

【0029】

これによって、抵抗分割回路の高圧側抵抗が平板状の場合に、高圧型抵抗から周囲にリーク電流が流れるのを効果的に防止できる。

【0030】

好ましくは、第２の基板は、第１の基板に平行である。
これによって、高圧型抵抗から周囲にリーク電流が流れるのを効果的に防止できる。

【0031】

好ましくは、少なくとも１つの保護抵抗は、さらに、第１の保護抵抗と並列に接続された第２の保護抵抗を含む。第２の保護抵抗は、第１の基板に平行で、かつ第１の基板を挟んで第２の基板と反対側に配置される平板状の第３の基板上に形成される。

【0032】

これによって、高圧型抵抗から周囲にリーク電流が流れるのをより効果的に防止できる。

【0033】

好ましくは、少なくとも１つの保護抵抗は、さらに、第１の保護抵抗と直列に接続された第３の保護抵抗と、第２の保護抵抗と直列に接続された第４の保護抵抗とを含む。第３の保護抵抗は、第２の基板上に形成される。第４の保護抵抗は、第３の基板上に形成される。

【0034】

これによって、低圧型抵抗から周囲にリーク電流が流れるのを効果的に防止できる。

【発明の効果】

【0035】

本発明によれば、対温度変動率が悪化せず、かつ抵抗分割回路の分圧比が変動しないようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】第１の従来例の直流高圧電源装置１の構成を表わす図である。

【図2】抵抗分割回路Ｒ１の構造を表わす図である。

【図3】第１の実施形態の直流高圧電源装置５１の構成を表わす図である。

【図4】抵抗分割回路Ｒ１と保護抵抗１３の構造を表わす図である。

【図5】（ａ）は、抵抗１１の抵抗体のパターンを表わす図である。（ｂ）は、保護抵抗１３の抵抗体のパターンを表わす図である。

【図6】第２の実施形態の直流高圧電源装置５２の構成を表わす図である。

【図7】抵抗分割回路Ｒ１と、保護抵抗１３と、保護抵抗５３の構造を表わす図である。

【図8】（ａ）は、抵抗１１の抵抗体のパターンを表わす図である。（ｂ）は、保護抵抗１３の抵抗体のパターンを表わす図である。（ｃ）は、抵抗１２の抵抗体のパターンを表わす図である。（ｄ）は、保護抵抗５３の抵抗体のパターンを表わす図である。

【図9】第２の従来例の直流高圧電源装置９１の構成を表わす図である。

【図10】（ａ）は、抵抗分割回路Ｒ２を第１の方向から見た図である。（ｂ）は、抵抗分割回路Ｒ２を第１の方向と垂直な方向から見た図である。

【図11】第３の実施形態の直流高圧電源装置５２の構成を表わす図である。

【図12】抵抗分割回路Ｒ２、保護抵抗３１、保護抵抗４１を第１の方向から見た図である。

【図13】（ａ）は、抵抗分割回路Ｒ２を第１の方向と垂直な方向から見た図である。（ｂ）は、保護抵抗３１を第１の方向と垂直な方向から見た図である。（ｃ）は、保護抵抗４１を第１の方向と垂直な方向から見た図である。

【図14】第４の実施形態の直流高圧電源装置５４の構成を表わす図である。

【図15】抵抗分割回路Ｒ２、保護抵抗３１、抵抗３２、保護抵抗４１、保護抵抗４２を第１の方向から見た図である。

【図16】（ａ）は、抵抗分割回路Ｒ２を第１の方向と垂直な方向から見た図である。（ｂ）は、保護抵抗３１、抵抗３２を第１の方向と垂直な方向から見た図である。（ｃ）は、保護抵抗４１、保護抵抗４２を第１の方向と垂直な方向から見た図である。

【図17】（ａ）は、抵抗分割回路Ｒ２を第１の方向と垂直な方向から見た図である。（ｂ）は、保護抵抗３１、抵抗３２を第１の方向と垂直な方向から見た図である。（ｃ）は、保護抵抗４１、保護抵抗４２を第１の方向と垂直な方向から見た図である。

【図18】第６の実施形態の直流高圧電源装置６３の構成を表わす図である。

【図19】抵抗分割回路Ｒ２、抵抗７１，７２を第１の方向から見た図である。

【図20】抵抗分割回路Ｒ２、抵抗７１，７２を第１の方向と垂直な方向から見た図である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
まず、従来の直流高圧電源装置１を説明する。

【0038】

図１は、第１の従来例の直流高圧電源装置１の構成を表わす図である。
直流高圧電源装置１は、インバータ回路２と、昇圧回路３と、抵抗分割回路Ｒ１と、誤差増幅器４とを備える。

【0039】

インバータ回路２は、直流電源電圧ＶＩＮを受けて、交流電圧に変換する。
昇圧回路３は、インバータ回路２から出力される交流電圧を直流の高電圧に昇圧して、直流の昇圧電圧ＶＯＵＴを出力する。

【0040】

抵抗分割回路Ｒ１は、抵抗１１と抵抗１２によって構成される。
抵抗１１は、昇圧回路３の出力端子と接続されるノードＮ１とノードＮ２との間に接続される。抵抗１１は、高圧型抵抗である。抵抗１２は、ノードＮ２とグランドＧＮＤとの間に接続される。抵抗１２は、低圧側抵抗である。抵抗１１の抵抗値が大きく、抵抗１２の抵抗値は小さく設定される。たとえば、抵抗１１の抵抗値は、抵抗１２の抵抗値の１００倍とすることができる。これによって、誤差増幅器４へ入力される電圧を小さくすることができる。

【0041】

誤差増幅器４は、ノードＮ２の電圧と基準電圧ＶＲＥＦとの誤差を増幅して、制御信号ＣＴをインバータ回路２に出力することによって、インバータ回路２のスイッチングを制御する。

【0042】

図２は、抵抗分割回路Ｒ１の構造を表わす図である。抵抗分割回路Ｒ１を構成する抵抗１１および抵抗１２は、円筒型の形状を有する。

【0043】

抵抗分割回路Ｒ１と周囲との間にリーク電流の流れを遮断するものが存在しないので、抵抗分割回路Ｒ１から、周囲へリーク電流が流れるという問題がある。これによって、ノードＮ２の電圧が変動し、インバータ回路２を正しく制御することができない。

【0044】

図３は、第１の実施形態の質量分析装置の構成を表わす図である。
この質量分析装置は、質量分析部５０１と、直流高圧電源装置５１とを備える。

【0045】

質量分析部５０１は、略大気圧であるイオン化室５２０と真空ポンプ（図示なし）により真空排気された高真空の分析室５２４との間に、段階的に真空度が高められた第１中間室５２１、第２中間室５２２、及び第３中間室５２３を備えた多段差動排気系の構成を有している。

【0046】

イオン化室５２０には液体試料に電荷を付与しながら噴霧するエレクトロスプレイイオン化用プローブ（ＥＳＩプローブ）２０１が設置されている。これによって、液体試料がイオン化される。

【0047】

イオン化室５２０は、試料をイオン化するイオン化部を構成する。
イオン化室５２０と第１中間室５２１は細径の加熱キャピラリ２０２を通して連通している。第１中間室５２１と第２中間室５２２は頂部に小孔を有するスキマー２１２で隔てられる。第１中間室５２１と第２中間室５２２にはそれぞれ、イオンを収束させつつ後段へ輸送するためのイオンガイド２１１、２２１が配置されている。第３中間室５２３には、イオンを質量電荷比に応じて分離する四重極マスフィルタ２３１、多重極イオンガイド２３３を内部に備えたコリジョンセル２３２、及びコリジョンセル２３２から放出されたイオンを輸送するためのイオンガイド２３４が配置されている。コリジョンセル２３２の内部には、アルゴン、窒素などのＣＩＤガスが必要に応じて供給される。

【0048】

第３中間室５２３に位置するコリジョンセル２３２から放出されたイオンは、直交加速電極２４２（対向配置された１組の電極２４２Ａ、２４２Ｂからなり、電極２４２Ｂはグリッド電極）のイオン加速領域に進入し、該進入方向と直交する方向（グリッド電極２４２Ｂの側）に加速される。グリッド電極２４２Ｂを通過したイオンは、さらにイオン軌道の両側に配置された加速電極（第２加速電極）２４３によって加速されて飛行部５５５に入射される。

【0049】

質量分析部５０１は、飛行部５５５を備える。飛行部５５５は、試料由来のイオンが飛行空間を飛行するために、複数の電極を備える。複数の電極は、飛行空間の外縁に位置するフライトチューブ２４６と、バックプレート２４７と、飛行空間においてイオンの折り返し軌道を形成する複数のリフレクトロン電極２４４とを含む。これらの複数の電極によって飛行空間内に形成されたポテンシャルによって、飛行空間に入射されたイオンの飛行経路が制御される。すなわち、イオンは、リフレクトロン電極２４４とバックプレート２４７からなる折り返し部に入射して徐々に減速し、飛行経路が折り返されて検出器２４５に入射する。

【0050】

直流高圧電源装置５１は、飛行部５５５に含まれる複数の電極のうちの少なくとも１つの電極に高電圧ＶＯＵＴを供給する。

【0051】

直流高圧電源装置５１は、第１の従来例の直流高圧電源装置１の構成に加えて、保護抵抗１３を備える。保護抵抗１３は、ノードＮ１とグランドＧＮＤとの間に、抵抗分割回路Ｒ１と並列に接続される。

【0052】

図４は、抵抗分割回路Ｒ１と保護抵抗１３の構造を表わす図である。
第１の従来例と同様に、抵抗分割回路Ｒ１を構成する抵抗１１および抵抗１２は、円筒型の形状を有する。保護抵抗１３は、円筒型の抵抗１１の外周を囲むリング型の形状を有する。

【0053】

図５（ａ）は、抵抗１１の抵抗体のパターンを表わす図である。抵抗１１は、パターンＰＴ１の抵抗体を有する。図５（ｂ）は、保護抵抗１３の抵抗体のパターンを表わす図である。保護抵抗１３は、パターンＰＴ２の抵抗体を有する。パターンＰＴ１およびパターンＰＴ２は、いずれも円筒の外周上の巻線状の形状を有する。パターンＰＴ１およびパターンＰＴ２は、巻線の太さまたは間隔が相違する。

【0054】

ここで、パターンＰＴ１とパターンＰＴ２の形状、たとえば、巻線の太さまたは間隔を調整することによって、次のように設定することができる。

【0055】

パターンＰＴ１上のある一点Ｐの電位に対する、一点Ｐと最短距離にあるパターンＰＴ２上の一点の電位の比が、９０％以上かつ１１０％以下とする。

【0056】

より好ましくは、パターンＰＴ１上のある一点Ｐの電位に対する、一点Ｐと最短距離にあるパターンＰＴ２上の一点の電位の比が、９５％以上かつ１０５％以下とする。

【0057】

さらに好ましくは、パターンＰＴ１上のある一点Ｐの電位に対する、一点Ｐと最短距離にあるパターンＰＴ２上の一点の電位の比が、９９％以上かつ１０１％以下とする。

【0058】

以上のような設定によって、抵抗１１から周囲へ流れるリーク電流などを効果的に遮断できる。なお、点Ｐは、パターンＰＴ１上のすべての点としてもよい。

【0059】

抵抗１２の周りには、保護抵抗が配置されないが、抵抗１２の電圧は、抵抗１１の電圧に比べて微小なため、抵抗１２から周囲へリーク電流が流れたとしても、ノードＮ２の電圧の変動は無視できる。

【0060】

本実施の形態によれば、保護抵抗によって抵抗分割回路からのリーク電流を大幅に低減（理想的にはゼロ）することができ、結果として抵抗分割回路の分圧比が抵抗周囲の体積抵抗率の影響を受けなくなる。これにより、樹脂の充填を不要することができ、電源装置のコスト低減、および軽量化を実現できる。また、絶縁等の理由で樹脂充填する場合、電源装置の周囲温度の変化によって樹脂の体積抵抗率が変化したとしても、電源装置の対温度変動率が悪化しないという利点がある。

【0061】

[第２の実施形態]
図６は、第２の実施形態の質量分析装置の構成を表わす図である。

【0062】

この質量分析装置は、質量分析部５０１と、直流高圧電源装置５２とを備える。
第２の実施形態の直流高圧電源装置５２は、第１の実施形態の直流高圧電源装置５１の構成に加えて、保護抵抗５３を備える。

【0063】

直列接続された保護抵抗１３および保護抵抗５３は、ノードＮ１とグランドＧＮＤとの間に、抵抗分割回路Ｒ１と並列に接続される。

【0064】

図７は、抵抗分割回路Ｒ１と、保護抵抗１３と、保護抵抗５３の構造を表わす図である。

【0065】

第１の従来例および第１の実施形態と同様に、抵抗分割回路Ｒ１を構成する抵抗１１および抵抗１２は、円筒型の形状を有する。第１の実施形態と同様に、保護抵抗１３は、円筒型の抵抗１１の外周を囲むリング型の形状を有する。本実施の形態では、保護抵抗５３は、円筒型の抵抗１２の外周を囲むリング型の形状を有する。

【0066】

図９（ａ）は、抵抗１１の抵抗体のパターンを表わす図である。抵抗１１は、パターンＰＴ１の抵抗体を有する。図９（ｂ）は、保護抵抗１３の抵抗体のパターンを表わす図である。保護抵抗１３は、パターンＰＴ２の抵抗体を有する。パターンＰＴ１およびパターンＰＴ２は、いずれも円筒の外周上の巻線上の形状を有する。パターンＰＴ１およびパターンＰＴ２は、巻線の太さまたは間隔が相違する。

【0067】

図９（ｃ）は、抵抗１２の抵抗体のパターンを表わす図である。抵抗１２は、パターンＰＴ１１の抵抗体を有する。図９（ｄ）は、保護抵抗５３の抵抗体のパターンを表わす図である。保護抵抗５３は、パターンＰＴ１２の抵抗体を有する。パターンＰＴ１１およびパターンＰＴ１２は、いずれも円筒の外周上の巻線上の形状を有する。パターンＰＴ１１およびパターンＰＴ１２は、巻線の太さまたは間隔が相違する。

【0068】

ここで、パターンＰＴ１とパターンＰＴ２の形状、たとえば、巻線の太さまたは間隔を調整することによって、次のように設定することができる。

【0069】

パターンＰＴ１上のある一点Ｐの電位に対する、一点Ｐと最短距離にあるパターンＰＴ２上の一点の電位の比が、９０％以上かつ１１０％以下とする。

【0070】

より好ましくは、パターンＰＴ１上のある一点Ｐの電位に対する、一点Ｐと最短距離にあるパターンＰＴ２上の一点の電位の比が、９５％以上かつ１０５％以下とする。

【0071】

さらに好ましくは、パターンＰＴ１上のある一点Ｐの電位に対する、一点Ｐと最短距離にあるパターンＰＴ２上の一点の電位の比が、９９％以上かつ１０１％以下とする。

【0072】

また、パターンＰＴ１１とパターンＰＴ１２の形状、たとえば、巻線の太さまたは間隔を調整することによって、次のように設定することができる。

【0073】

パターンＰＴ１１上のある一点Ｑの電位に対する、一点Ｑと最短距離にあるパターンＰＴ１２上の一点の電位の比が、９０％以上かつ１１０％以下とする。

【0074】

より好ましくは、パターンＰＴ１１上のある一点Ｑの電位に対する、一点Ｑと最短距離にあるパターンＰＴ１２上の一点の電位の比が、９５％以上かつ１０５％以下とする。

【0075】

さらに好ましくは、パターンＰＴ１１上のある一点Ｑの電位に対する、一点Ｑと最短距離にあるパターンＰＴ１２上の一点の電位の比が、９９％以上かつ１０１％以下とする。

【0076】

以上のような設定によって、抵抗１１、抵抗１２から周囲へ流れるリーク電流などを効果的に遮断できる。なお、点Ｐは、パターンＰＴ１上のすべての点としてもよい。点Ｑは、パターンＰＴ１１上のすべての点としてもよい。

【0077】

［第３の実施形態］
図９は、第２の従来例の直流高圧電源装置９１の構成を表わす図である。

【0078】

第２の従来例の直流高圧電源装置９１は、第１の従来例の直流高圧電源装置９１の抵抗分割回路Ｒ１に代えて、抵抗分割回路Ｒ２を備える。

【0079】

抵抗分割回路Ｒ２は、抵抗２１ａ、２１ｂによって構成される。抵抗２１ａは、ノードＮ１とノードＮ２との間に接続される。抵抗２１ｂは、ノードＮ２とグランドＧＮＤとの間に接続される。抵抗２１ａは、高圧型抵抗である。抵抗２１ｂは、低圧側抵抗である。抵抗２１ａの抵抗値が大きく、抵抗２１ｂの抵抗値は小さく設定される。たとえば、抵抗２１ａの抵抗値は、抵抗２１ｂの抵抗値の１００倍とすることができる。これによって、誤差増幅器４へ入力される電圧を小さくすることができる。

【0080】

図１０（ａ）は、抵抗分割回路Ｒ２を第１の方向から見た図である。図１０（ｂ）は、抵抗分割回路Ｒ２を第１の方向と垂直な方向から見た図である。

【0081】

抵抗分割回路Ｒ２は、平板型の形状を有する。抵抗２１ａ、２１ｂは、平板状のセラミックス基板に形成される抵抗体のパターンＰＴ３，ＰＴ４で構成される。

【0082】

第１の従来例の抵抗分割回路Ｒ１と同様に、抵抗分割回路Ｒ２と周囲との間にリーク電流の流れを遮断するものが存在しないので、抵抗分割回路Ｒ２から、周囲へリーク電流が流れるという問題がある。これによって、ノードＮ２の電圧が変動し、インバータ回路２を正しく制御することができない。

【0083】

図１１は、第３の実施形態の質量分析装置の構成を表わす図である。
この質量分析装置は、質量分析部５０１と、直流高圧電源装置８３とを備える。

【0084】

第３の実施形態の直流高圧電源装置８３は、第２の従来例の直流高圧電源装置９１の構成に加えて、保護抵抗３１、保護抵抗４１を備える。

【0085】

保護抵抗３１は、ノードＮ１とグランドＧＮＤとの間に、抵抗分割回路Ｒ２と並列に接続される。保護抵抗４１は、ノードＮ１とグランドＧＮＤとの間に、抵抗分割回路Ｒ２と並列に接続される。

【0086】

図１２は、抵抗分割回路Ｒ２、保護抵抗３１、保護抵抗４１を第１の方向から見た図である。

【0087】

図１３（ａ）は、抵抗分割回路Ｒ２を第１の方向と垂直な方向から見た図である。第２の従来例と同様に、抵抗分割回路Ｒ２は、平板型の形状を有する。抵抗２１ａ、２１ｂは、平板状のセラミックス基板に形成される抵抗体のパターンＰＴ３，ＰＴ４で構成される。

【0088】

図１３（ｂ）は、保護抵抗３１を第１の方向と垂直な方向から見た図である。保護抵抗３１は、平板型の形状を有する。保護抵抗３１は、平板状のセラミックス基板に形成される抵抗体のパターンＰＴ５で構成される。

【0089】

図１３（ｃ）は、保護抵抗４１を第１の方向と垂直な方向から見た図である。保護抵抗４１は、平板型の形状を有する。保護抵抗４１は、平板状のセラミックス基板に形成される抵抗体のパターンＰＴ６で構成される。

【0090】

保護抵抗３１が形成される基板と、保護抵抗４１が形成される基板は、抵抗分割回路Ｒ２が形成される基板とは平行である。保護抵抗４１が形成される基板は、抵抗分割回路Ｒ２が形成される基板を挟んで、保護抵抗３１が形成される基板と反対側に位置する。

【0091】

ここで、パターンＰＴ３とパターンＰＴ２とパターンＰＴ６の形状を略同一とすることによって、次のように設定することができる。

【0092】

パターンＰＴ３上のある一点Ｐの電位に対する、一点Ｐと最短距離にあるパターンＰＴ５上の一点の電位の比が、９０％以上かつ１１０％以下とし、一点Ｐと最短距離にあるパターンＰＴ６上の一点の電位の比が、９０％以上かつ１１０％以下とする。

【0093】

より好ましくは、パターンＰＴ３上のある一点Ｐの電位に対する、一点Ｐと最短距離にあるパターンＰＴ５上の一点の電位の比が、９５％以上かつ１０５％以下とし、一点Ｐと最短距離にあるパターンＰＴ６上の一点の電位の比が、９５％以上かつ１０５％以下とする。

【0094】

さらに好ましくは、パターンＰＴ３上のある一点Ｐの電位に対する、一点Ｐと最短距離にあるパターンＰＴ５上の一点の電位の比が、９９％以上かつ１０１％以下とし、一点Ｐと最短距離にあるパターンＰＴ６上の一点の電位の比が、９９％以上かつ１０１％以下とする。

【0095】

以上のような設定によって、抵抗２１ａから周囲へ流れるリーク電流などを効果的に遮断できる。なお、点Ｐは、パターンＰＴ３上のすべての点としてもよい。

【0096】

抵抗２１ｂの周りには、保護抵抗が配置されないが、抵抗２１ｂの電圧は、抵抗２１ａの電圧に比べて微小なため、抵抗１２から周囲へリーク電流が流れたとしても、ノードＮ２の電圧の変動は無視できる。

【0097】

［第４の実施形態］
図１４は、第４の実施形態の質量分析装置の構成を表わす図である。

【0098】

この質量分析装置は、質量分析部５０１と、直流高圧電源装置５４とを備える。
第４の実施形態の直流高圧電源装置５４は、第３の実施形態の直流高圧電源装置８３の構成に加えて、保護抵抗３２および保護抵抗４２を備える。

【0099】

直列接続された保護抵抗３１および保護抵抗３２は、ノードＮ１とグランドＧＮＤとの間に、抵抗分割回路Ｒ２と並列に接続される。直列接続された保護抵抗４１および保護抵抗４２は、ノードＮ１とグランドＧＮＤとの間に、抵抗分割回路Ｒ２と並列に接続される。

【0100】

図１５は、抵抗分割回路Ｒ２、保護抵抗３１、保護抵抗３２、保護抵抗４１、保護抵抗４２を第１の方向から見た図である。

【0101】

図１６（ａ）は、抵抗分割回路Ｒ２を第１の方向と垂直な方向から見た図である。抵抗分割回路Ｒ２は、平板型の形状を有する。抵抗２１ａ、２１ｂは、平板状のセラミックス基板に形成される抵抗体のパターンＰＴ３，ＰＴ４で構成される。

【0102】

図１６（ｂ）は、保護抵抗３１、保護抵抗３２を第１の方向と垂直な方向から見た図である。保護抵抗３１、３２は、平板型の形状を有する。保護抵抗３１，３２は、平板状のセラミックス基板に形成される抵抗体のパターンＰＴ５，ＰＴ７で構成される。

【0103】

図１６（ｃ）は、保護抵抗４１、保護抵抗４２を第１の方向と垂直な方向から見た図である。保護抵抗４１、４２は、平板型の形状を有する。保護抵抗４１，４２は、平板状のセラミックス基板に形成される抵抗体のパターンＰＴ６，ＰＴ８で構成される。

【0104】

保護抵抗３１、３２が形成される基板と、保護抵抗４１、４２が形成される基板は、抵抗分割回路Ｒ２が形成される基板とは平行である。保護抵抗４１、４２が形成される基板は、抵抗分割回路Ｒ２が形成される基板を挟んで、保護抵抗３１、３２が形成される基板と反対側に位置する。

【0105】

ここで、パターンＰＴ３とパターンＰＴ２とパターンＰＴ６の形状を略同一とすることによって、次のように設定することができる。

【0106】

パターンＰＴ３上のある一点Ｐの電位に対する、一点Ｐと最短距離にあるパターンＰＴ５上の一点の電位の比が、９０％以上かつ１１０％以下とし、一点Ｐと最短距離にあるパターンＰＴ６上の一点の電位の比が、９０％以上かつ１１０％以下とする。

【0107】

より好ましくは、パターンＰＴ３上のある一点Ｐの電位に対する、一点Ｐと最短距離にあるパターンＰＴ５上の一点の電位の比が、９５％以上かつ１０５％以下とし、一点Ｐと最短距離にあるパターンＰＴ６上の一点の電位の比が、９５％以上かつ１０５％以下とする。

【0108】

さらに好ましくは、パターンＰＴ３上のある一点Ｐの電位に対する、一点Ｐと最短距離にあるパターンＰＴ５上の一点の電位の比が、９９％以上かつ１０１％以下とし、一点Ｐと最短距離にあるパターンＰＴ６上の一点の電位の比が、９９％以上かつ１０１％以下とする。

【0109】

ここで、パターンＰＴ４とパターンＰＴ７とパターンＰＴ８の形状を略同一とすることによって、次のように設定することができる。

【0110】

パターンＰＴ４上のある一点Ｑの電位に対する、一点Ｑと最短距離にあるパターンＰＴ７上の一点の電位の比が、９０％以上かつ１１０％以下とし、一点Ｑと最短距離にあるパターンＰＴ８上の一点の電位の比が、９０％以上かつ１１０％以下とする。

【0111】

より好ましくは、パターンＰＴ４上のある一点Ｑの電位に対する、一点Ｑと最短距離にあるパターンＰＴ７上の一点の電位の比が、９５％以上かつ１０５％以下とし、一点Ｑと最短距離にあるパターンＰＴ８上の一点の電位の比が、９５％以上かつ１０５％以下とする。

【0112】

さらに好ましくは、パターンＰＴ４上のある一点Ｑの電位に対する、一点Ｑと最短距離にあるパターンＰＴ７上の一点の電位の比が、９９％以上かつ１０１％以下とし、一点Ｑと最短距離にあるパターンＰＴ８上の一点の電位の比が、９９％以上かつ１０１％以下とする。

【0113】

以上のような設定によって、抵抗２１ａ、２１ｂから周囲へ流れるリーク電流などを効果的に遮断できる。なお、点Ｐは、パターンＰＴ３上のすべての点としてもよい。点Ｑは、パターンＰＴ４上のすべての点としてもよい。

【0114】

［第５の実施形態］
図１７（ａ）は、抵抗分割回路Ｒ２を第１の方向と垂直な方向から見た図である。第４の実施形態と同様に、抵抗分割回路Ｒ２は、平板型の形状を有する。抵抗２１ａ、２１ｂは、平板状のセラミックス基板に形成される抵抗体のパターンＰＴ３，ＰＴ４で構成される。

【0115】

図１７（ｂ）は、保護抵抗３１、保護抵抗３２を第１の方向と垂直な方向から見た図である。保護抵抗３１、３２は、平板型の形状を有する。保護抵抗３１，３２は、平板状のセラミックス基板に形成される抵抗体のパターンＰＴ２１，ＰＴ２２で構成される。

【0116】

図１７（ｃ）は、保護抵抗４１、保護抵抗４２を第１の方向と垂直な方向から見た図である。保護抵抗４１、４２は、平板型の形状を有する。保護抵抗４１，４２は、平板状のセラミックス基板に形成される抵抗体のパターンＰＴ２３，ＰＴ２４で構成される。

【0117】

保護抵抗３１、３２が形成される基板と、保護抵抗４１、４２が形成される基板は、抵抗分割回路Ｒ２が形成される基板とは平行である。保護抵抗４１、４２が形成される基板は、抵抗分割回路Ｒ２が形成される基板を挟んで、保護抵抗３１、３２が形成される基板と反対側に位置する。

【0118】

ここで、パターンＰＴ３とパターンＰＴ２１とパターンＰＴ２３の形状を略同一とすることによって、次のように設定することができる。

【0119】

パターンＰＴ３上のある一点Ｐの電位に対する、一点Ｐと最短距離にあるパターンＰＴ２１上の一点の電位の比が、９０％以上かつ１１０％以下とし、一点Ｐと最短距離にあるパターンＰＴ２３上の一点の電位の比が、９０％以上かつ１１０％以下とする。

【0120】

より好ましくは、パターンＰＴ３上のある一点Ｐの電位に対する、一点Ｐと最短距離にあるパターンＰＴ２１上の一点の電位の比が、９５％以上かつ１０５％以下とし、一点Ｐと最短距離にあるパターンＰＴ２３上の一点の電位の比が、９５％以上かつ１０５％以下とする。

【0121】

さらに好ましくは、パターンＰＴ３上のある一点Ｐの電位に対する、一点Ｐと最短距離にあるパターンＰＴ２１上の一点の電位の比が、９９％以上かつ１０１％以下とし、一点Ｐと最短距離にあるパターンＰＴ２３上の一点の電位の比が、９９％以上かつ１０１％以下とする。

【0122】

ここで、パターンＰＴ４とパターンＰＴ２２とパターンＰＴ２４の形状を略同一とすることによって、次のように設定することができる。

【0123】

パターンＰＴ４上のある一点Ｑの電位に対する、一点Ｑと最短距離にあるパターンＰＴ２２上の一点の電位の比が、９０％以上かつ１１０％以下とし、一点Ｑと最短距離にあるパターンＰＴ２４上の一点の電位の比が、９０％以上かつ１１０％以下とする。

【0124】

より好ましくは、パターンＰＴ４上のある一点Ｑの電位に対する、一点Ｑと最短距離にあるパターンＰＴ２２上の一点の電位の比が、９５％以上かつ１０５％以下とし、一点Ｑと最短距離にあるパターンＰＴ２４上の一点の電位の比が、９５％以上かつ１０５％以下とする。

【0125】

さらに好ましくは、パターンＰＴ４上のある一点Ｑの電位に対する、一点Ｑと最短距離にあるパターンＰＴ２２上の一点の電位の比が、９９％以上かつ１０１％以下とし、一点Ｑと最短距離にあるパターンＰＴ２４上の一点の電位の比が、９９％以上かつ１０１％以下とする。

【0126】

以上のような設定によって、抵抗２１ａ、２１ｂから周囲へ流れるリーク電流などを効果的に遮断できる。なお、点Ｐは、パターンＰＴ３上のすべての点としてもよい。点Ｑは、パターンＰＴ４上のすべての点としてもよい。

【0127】

［第６の実施形態］
図１８は、第６の実施形態の質量分析装置の構成を表わす図である。

【0128】

この質量分析装置は、質量分析部５０１と、直流高圧電源装置６３とを備える。
第６の実施形態の直流高圧電源装置６３は、第２の従来例の直流高圧電源装置９１の構成に加えて、保護抵抗７１，７２を備える。

【0129】

直列接続された保護抵抗７１，７２は、ノードＮ１とグランドＧＮＤとの間に、抵抗分割回路Ｒ２と並列に接続される。保護抵抗７１，７２は、平板型の形状を有する。

【0130】

保護抵抗７１，７２の平板は、ノイズ源と、抵抗分割回路Ｒ２との間に配置されるようにすることができる。

【0131】

図１９は、抵抗分割回路Ｒ２、保護抵抗７１，７２を第１の方向から見た図である。図２０は、抵抗分割回路Ｒ２、保護抵抗７１，７２を第１の方向と垂直な方向から見た図である。図１９および図２０において、抵抗分割回路Ｒ２、保護抵抗７１，７２の抵抗体のパターンの記載は省略している。

【0132】

たとえば、平板状の抵抗分割回路Ｒ２の平板に平行な方向からノイズを受ける場合には、図１９、図２０に示すように、保護抵抗７１，７２が形成される平板状の基板を抵抗分割回路Ｒ２が形成される平板状の基板に垂直に配置して、抵抗分割回路Ｒ２にノイズが流入するのを防止することができる。

【0133】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0134】

１，５１，５２，５４，６３，８３，９１ 直流高圧電源装置、２ インバータ回路、３ 昇圧回路、４ 誤差増幅器、１１，１２，２１ａ，２１ｂ 抵抗 １３，３１，３２，４１，４２，５３，７１，７２ 保護抵抗、２０１ エレクトロスプレイイオン化用プローブ（ＥＳＩプローブ）、２０２ 加熱キャピラリ、２１１，２２１，２３４ イオンガイド、 ２１２ スキマー、２３１ 四重極増すフィルタ、２３２ コリジョンセル、２３３ 多重極イオンガイド、２４２ 直交加速電極、２４３ 第２加速電極、２４４ リフレクトロン電極、２４５ 検出器、２４６ フライトチューブ、２４７ バックプレート、５０１ 質量分析部、５２０ イオン化室、５２１ 第１中間室、５２２ 第２中間室、５３２ 第３中間室、５２４ 分析室、５５５ 飛行部、Ｒ１，Ｒ２ 抵抗分割回路、ＰＴ１，ＰＴ２，ＰＴ３，ＰＴ４，ＰＴ５，ＰＴ６，ＰＴ７，ＰＴ８，ＰＴ１１，ＰＴ１２，ＰＴ２１，ＰＴ２２，ＰＴ２３，ＰＴ２４ 抵抗体のパターン。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】