JPS5812705B2 - Shitsuryoubun Sekikei - Google Patents
Shitsuryoubun SekikeiInfo
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- JPS5812705B2 JPS5812705B2 JP49073329A JP7332974A JPS5812705B2 JP S5812705 B2 JPS5812705 B2 JP S5812705B2 JP 49073329 A JP49073329 A JP 49073329A JP 7332974 A JP7332974 A JP 7332974A JP S5812705 B2 JPS5812705 B2 JP S5812705B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は多成分ガスを複数個のイオンコレクタを使用し
て同時に分析する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention analyzes multicomponent gases simultaneously using multiple ion collectors.
いわゆるマルチコレクタ型質量分析計のイオン光学系に
関するものである。This paper relates to the ion optical system of a so-called multi-collector mass spectrometer.
従来この種の質量分析計の磁場端面形状としては多くの
ものがたとえば第1図aに示す如く入射面、出射面共に
円形凸面形状の円形磁場、あるいは第1図bに示す如く
共に直線形状の扇形磁場が用いられてきた。Conventionally, many types of magnetic field end faces of this type of mass spectrometer have been used, for example, a circular magnetic field in which both the entrance surface and the exit surface are circularly convex, as shown in Figure 1a, or a linear magnetic field, as shown in Figure 1b. Fan-shaped magnetic fields have been used.
両図において1はイオン入射スリット、2はイオンビー
ム、3はイオンコレクタ、4は出射スリット(コレクタ
スリット)、5は磁場である。In both figures, 1 is an ion entrance slit, 2 is an ion beam, 3 is an ion collector, 4 is an exit slit (collector slit), and 5 is a magnetic field.
このような従来のイオン光学系においては各コレクタス
リット上における収差が第1図aの円形磁場の場合特に
大きいこと、第1図bの扇形の場合には質量数の異なる
各イオンの収束点を結ぶ収束曲線の彎曲が比較的大きく
コレクタの移動がむづかしいこと、イオン源ならびに多
数のコレクタの位置の決定が複雑になるなどの欠点を有
していた。In such a conventional ion optical system, the aberration on each collector slit is particularly large in the case of the circular magnetic field shown in Figure 1a, and in the case of the fan-shaped field shown in Figure 1b, the convergence point of each ion with a different mass number is The curvature of the connecting convergence curve is relatively large, making it difficult to move the collector, and the determination of the positions of the ion source and a large number of collectors is complicated.
したがって本発明の目的は上記した従来技術の欠点をな
くし、総合的に良好な収束特性、結像特性をかねそなえ
た多成分ガス同時分析用のマルチコレクタ型質量分析計
用イオン光学系を提供しようとするものである。Therefore, an object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art and to provide an ion optical system for a multi-collector mass spectrometer for simultaneous analysis of multi-component gases, which has good overall focusing and imaging characteristics. That is.
上記の目的を達成するために、本発明のイオン光学系で
は、磁場へのイオン入射点における磁場端面の形状を円
形凹面、出射点におけるそれをすべての分離されたイオ
ンに対し同一曲率半径、同一曲率中心を有する円形凸面
で構成し、さらにイオンをイオン入射点において円形凹
面状磁場端面へ斜入射させ、イオン出射点においては分
離されたすべてのイオンを円形凸面状磁場端面に対し垂
直出射させるよう構成する。In order to achieve the above object, in the ion optical system of the present invention, the shape of the magnetic field end face at the point of ion incidence into the magnetic field is circular concave, and the shape at the exit point is the same for all separated ions with the same radius of curvature. It is composed of a circular convex surface with a center of curvature, and furthermore, ions are made obliquely incident on the circular concave magnetic field end face at the ion input point, and all separated ions are emitted perpendicularly to the circular convex magnetic field end face at the ion exit point. Configure.
これによりイオンは第2図に示す如く円形凸面状磁場端
面(出射端面)の曲率中心0に向って入射し、磁場中で
偏向分離されたのち、こんどは点0から発散させるが如
く磁場から放射状に出射することになる。As a result, the ions enter toward the center of curvature 0 of the circular convex magnetic field end face (output end face) as shown in Figure 2, are deflected and separated in the magnetic field, and then radially away from the magnetic field so as to diverge from point 0. It will be emitted to
この方法によれば出射イオンの結像面におけるスリット
幅方向の収差の大きさは、一定の光源側条件のもとにお
いて、第2図に示す凹面状磁場端面(入射端面)の曲率
半径rと斜入射角度ψとの関数となり、ある質量数の出
射イオンに対してその収差を最小にする最適なるr,ψ
の組合せが存在し、その場合の収差は従来の方法(例え
ば第1図aの円形磁場による方法)の光学系におけるも
のと比較し十分小さいものとなる。According to this method, the magnitude of the aberration in the slit width direction on the imaging plane of the emitted ions is determined by the radius of curvature r of the concave magnetic field end surface (incidence end surface) shown in FIG. 2 under certain conditions on the light source side. The optimal r, ψ that is a function of the oblique incidence angle ψ and minimizes the aberration for ejected ions of a certain mass number.
The aberration in this case is sufficiently small compared to that in the optical system of the conventional method (for example, the method using a circular magnetic field shown in FIG. 1a).
したがって使用する質量数範囲に応じて適切なr,ψの
組合せを選択することにより良好な収束特性を得ること
ができる。Therefore, good convergence characteristics can be obtained by selecting an appropriate combination of r and ψ depending on the mass number range used.
コレクタスリットの長さ方向に対する収束性、いわゆる
立体収束性は主にψの関数となり、上記スリット幅方向
を含めた総合的な収束特性は、ある使用する質量数範囲
に応じて適当なr,ψの組合せをえらぷことにより、た
とえば質量数<M/eが、M/eく80の低質量数領域
におしては、偏向角をとるときのそのイオンの軌道半径
、Mは原子質量単位による質量、eは電荷数
なる組合せをえらぷことにより、著るしく改善される。The convergence property in the length direction of the collector slit, so-called steric convergence property, is mainly a function of ψ, and the overall convergence property including the width direction of the slit is determined by selecting an appropriate r, ψ depending on the mass number range used. By selecting a combination of , e can be significantly improved by selecting a combination of charge numbers.
また同時に、この方法によれば、すべてのイオンは前述
のように点0から発散する如《偏向されるので、点0か
ら収束点までの距離lとイオンビーム偏向角θのみによ
り扇形磁場の場合に比し、より容易に結像点の位置を決
定することができ、それらの結像点を結ぶ収束曲線の形
状も扇形磁場の場合に比し彎曲度が減少し、したがって
収束曲線を1本の直線で近似できる質量数の範囲が増大
し結像特性が改善される。At the same time, according to this method, all ions are deflected to diverge from point 0 as described above, so in the case of a fan-shaped magnetic field, only the distance l from point 0 to the convergence point and the ion beam deflection angle θ are used. The position of the imaging point can be determined more easily than in the case of a fan-shaped magnetic field. The range of mass numbers that can be approximated by a straight line increases, and the imaging characteristics are improved.
以下本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。The present invention will be explained in more detail below using examples.
本発明の光学系を小型(出射円形凸面の曲率半径−5Q
mi)、低質量領域(M/e−4〜50)を対象とした
多成分ガス同時分析用質量分析計へ応用した場合のイオ
ン光学系の実施例を第2図について説明する。The optical system of the present invention is small (curvature radius of the output circular convex surface -5Q)
An embodiment of the ion optical system when applied to a mass spectrometer for simultaneous analysis of multi-component gases targeting the low mass region (M/e-4 to 50) will be described with reference to FIG.
第2図において、入射スリット1より入射したイオンビ
ーム2を出射端面の曲率中心0に向って磁場5に入射さ
せると偏向角θであたかも点0から発散された如く偏向
されたイオンは、点0からの距離lのところにあるコレ
クタスリット4上に収束する。In FIG. 2, when an ion beam 2 that enters through an entrance slit 1 is made to enter a magnetic field 5 toward the center of curvature 0 of the exit end face, the ions are deflected at a deflection angle θ as if they were diverged from point 0. It converges on the collector slit 4 at a distance l from .
ここで、イオン入射点における磁場の円形凹面の曲率半
径rをr,31mm、斜入射角度ψをψ一24°とし、
M/e=31において偏向角θがθ一90°となるよう
に磁束密度、イオン加速電圧をとった場合の端縁磁場の
影響を考慮したスリット幅方向の収差Xaと質量数M/
eとの関係、およびスリット幅方向の倍率MX、ス)ッ
ト長方向の倍率Myと質量数M/eとの関係をそれぞれ
第3図a、および第3図bに同一の光源側条件のもとに
おける従来型の垂直入射円形磁場の場合との比較におい
て示す。Here, the radius of curvature r of the circular concave surface of the magnetic field at the ion incidence point is r, 31 mm, the oblique incidence angle ψ is ψ -24°,
Aberration Xa in the slit width direction and mass number M/ considering the influence of the edge magnetic field when the magnetic flux density and ion accelerating voltage are set so that the deflection angle θ becomes θ - 90° at M/e=31.
Figures 3a and 3b show the relationship between the slit width direction magnification MX, the slit length direction magnification My, and the mass number M/e under the same light source side conditions. This is shown in comparison with the original conventional case of a vertically incident circular magnetic field.
ここで光源(イオン源)は長さ2mrの線状光源とし、
入射スリット横方向、縦方向のイオンビーム発散角は共
に0.002rad1イオン源でのイオンのエネルギー
の広がりの幅は、イオンの運動エネルギーに対し0,1
%とする。Here, the light source (ion source) is a linear light source with a length of 2 mr,
The ion beam divergence angles in the horizontal and vertical directions of the entrance slit are both 0.002 rad1.
%.
XaはM/e=4〜50にわたり従来の入射端束性は著
しく改善され、その結果分解能、明るさ共に太いに増大
する。For Xa, the conventional incident end flux is significantly improved over M/e=4 to 50, and as a result, both resolution and brightness are greatly increased.
またイオン入射スリットから磁場端面までの距離を80
mrとした場合の1とθと質量数との関係は第4図に示
す如くであり、これより容易に任意の質量数に対応する
コレクタ位置(たとえば第2図のHe,H20、02、
CO2)を決定することができる。Also, the distance from the ion incidence slit to the magnetic field end face is 80
The relationship between 1, θ, and mass number when mr is shown in Figure 4, and from this it is easy to determine the collector position corresponding to any mass number (for example, He, H20, 02, etc. in Figure 2).
CO2) can be determined.
この場合のM/e=4〜44における収束曲線の形状を
900扇形磁場で垂直入射の場合(第1図bの場合)と
比較して第5図に示すが、本発明による場合曲線の彎曲
度が減少し、1つのコレクタの平行移動で測定可能な質
量数範囲が増大する。The shape of the convergence curve for M/e = 4 to 44 in this case is shown in FIG. 5 in comparison with the case of normal incidence in a 900 sector magnetic field (the case of FIG. 1b). The range of mass numbers that can be measured with one collector translation increases.
以上説明した如く本発明を実施すれば、ある使用する質
量数範囲において、収差が小さく、立体収束性を有し、
多数のコレクタの取扱いに関しての便利さを有する。If the present invention is implemented as explained above, in a certain mass number range used, aberrations are small, 3D convergence is achieved,
It has convenience in handling multiple collectors.
良好な収束性、結像条件をかねそなえた多成分ガスの同
時分析用マルチコレクタ型質量分析計を提供することが
できる。It is possible to provide a multi-collector mass spectrometer for simultaneous analysis of multi-component gases that has good convergence and imaging conditions.
第1図aおよびbはそれぞれ従来用いられてきた多成分
ガス同時分析用質量分析計の一例を示す図、第2図は本
発明による質量分析計のイオン光学系を示す図、第3図
iおよびbはそれぞれ本発明を実施した場合の収差と質
量数との関係、像倍率と質量数との関係をいずれも、従
来法との比較において示す図、第4図は本発明を実施し
た場合におけるコレクタ位置と質量数との関係を示す図
、第5図は本発明と従来法との場合の収束曲線を比較し
て示す図である。
図において1はイオン入射スリット、2はイオンビーム
、3はコレクタ、4はコレクタスリット5は磁場を示し
、rは円形凹面状入射端面の曲率半径、ψはイオン斜入
射角度、■は円形凸面状出射端面の曲率中心0からコレ
クタスリットまでの距離、θはイオンの偏向角度、Xa
はコレクタスリットの横幅方向の収差の大きさ、Mx,
Myはそれぞれコレクタスリットの横幅方向、長手力向
の像倍率、Mは原子質量単位による質量、eは電荷をあ
らわす。Figures 1a and b show an example of a conventionally used mass spectrometer for simultaneous analysis of multi-component gases, Figure 2 shows an ion optical system of a mass spectrometer according to the present invention, and Figure 3 i. and b are diagrams showing the relationship between aberration and mass number and the relationship between image magnification and mass number when the present invention is implemented, respectively, in comparison with the conventional method, and Figure 4 is when the present invention is implemented FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the collector position and the mass number in FIG. In the figure, 1 is the ion incidence slit, 2 is the ion beam, 3 is the collector, 4 is the collector slit 5 is the magnetic field, r is the radius of curvature of the circular concave entrance end surface, ψ is the ion oblique incidence angle, and ■ is the circular convex surface. The distance from the center of curvature 0 of the exit end face to the collector slit, θ is the ion deflection angle, Xa
is the aberration size in the width direction of the collector slit, Mx,
My represents the image magnification in the width direction and longitudinal direction of the collector slit, M represents the mass in atomic mass units, and e represents the electric charge.
Claims (1)
に分析する質量分析計において、イオンを分離する磁場
の端面形状および磁場端面に対するイオンの人、出射角
をイオン入射点においてはそれぞれ円形凹面、斜入射と
し、出射点においてはそれぞれ分離されたすべてのイオ
ンに対して同一曲率半径同一曲率中心を有する円形凸面
、垂直出射としたことを特徴とする質量分析計。1. In a mass spectrometer that analyzes multi-component gases by arranging multiple ion collectors simultaneously, the shape of the end face of the magnetic field that separates ions, the angle of exit of the ions relative to the end face of the magnetic field, and the angle of exit of the ions at the ion incidence point are determined by a circular concave surface and an oblique incidence, respectively. A mass spectrometer characterized in that the emission point has a circular convex surface having the same radius of curvature and the same center of curvature for all separated ions, and vertical emission.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP49073329A JPS5812705B2 (en) | 1974-06-28 | 1974-06-28 | Shitsuryoubun Sekikei |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP49073329A JPS5812705B2 (en) | 1974-06-28 | 1974-06-28 | Shitsuryoubun Sekikei |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS513690A JPS513690A (en) | 1976-01-13 |
| JPS5812705B2 true JPS5812705B2 (en) | 1983-03-09 |
Family
ID=13515006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP49073329A Expired JPS5812705B2 (en) | 1974-06-28 | 1974-06-28 | Shitsuryoubun Sekikei |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5812705B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54161532A (en) * | 1978-06-12 | 1979-12-21 | Nippon Kokan Tsugite Kk | Regenerating cast sand and apparatus therefor |
| US4324367A (en) * | 1979-10-31 | 1982-04-13 | Kennecott Corporation | Sand lump crushing device |
| DE3400648A1 (en) * | 1984-01-11 | 1985-07-18 | Delta Engineering Beratung und Vermittlung Gesellschaft mbH, Irdning | DEVICE AND METHOD FOR REGENERATING FOUNDRY SCRAP |
| US5217170A (en) * | 1992-02-11 | 1993-06-08 | Gmd Engineered Systems, Inc. | Method for both cooling and pneumatically scrubbing a calcined, particulate material |
-
1974
- 1974-06-28 JP JP49073329A patent/JPS5812705B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS513690A (en) | 1976-01-13 |
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