“飛行時(shí)間質(zhì)譜儀:儀器和在生物研宄中的應(yīng)用(Time-of-Flight Mass Spectrometry:Instrumentat1n and Applicat1ns inB1logical Research) ”，美國化學(xué)學(xué)會(huì)(American Chemical Society)，1997 年
[0027]非專利文獻(xiàn)2:B.A.Mamyrin及另外三名，“反射器，一種新的具有高分辨率的非磁性飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(The mass-reflectron, a new nonmagnetic time-of-flight massspectrometer with high resolut1n)，，，Sov.Phys.-JETP 37，1973 年，p.45-48
[0028]非專利文獻(xiàn)3:T.Bergmarm及另外兩名，“高分辨率飛行時(shí)間質(zhì)譜儀。第三部分。反射器設(shè)計(jì)(High resolut1n time-of-f light mass spectrometers.Part II1.Reflector design) ”，科學(xué)儀器評(píng)論(Review of Scientific Instruments)，61 (10)，1990年，p.2592-2600。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0029]本發(fā)明要解決的問題
[0030]本發(fā)明是為了解決上述問題而做出的，其目的在于，提供一種能夠抑制成本、且使形成的反射電場接近理想狀態(tài)的具備離子反射器的T0FMS。
[0031]用于解決問題的手段
[0032]為了解決上述問題而做出的本發(fā)明是一種飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，其具備:離子射出部，其對(duì)作為分析對(duì)象的離子賦予一定的能量；無電場離子漂移部，其用于使離子自由飛行；離子反射器，其包括沿著離子軌道配設(shè)的多個(gè)板狀的電極，以通過電場的作用使在該無電場離子漂移部飛行來的離子反射并折返；以及檢測器，其對(duì)被該離子反射器反射并經(jīng)由所述無電場離子漂移部而回來的離子進(jìn)行檢測，所述飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的特征在于，
[0033]所述離子反射器的離子的飛行空間被分隔為第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域形成有使穿過所述無電場離子漂移部飛來的離子減速的減速電場，所述第二區(qū)域形成有使被該第一區(qū)域減速的離子反射的反射電場，所述第二區(qū)域所配置的多個(gè)電極的厚度與所述第一區(qū)域所配置的多個(gè)電極的厚度相比更薄。
[0034]另外，本發(fā)明中，第二區(qū)域所形成的反射電場只要是使被第一區(qū)域的減速電場減速后的離子在與該各離子的初始能量相應(yīng)的位置上反射的電場即可。
[0035]如上所述，現(xiàn)有的一般的反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀中，構(gòu)成離子反射器的全部護(hù)環(huán)電極的厚度相同，相對(duì)于此，本發(fā)明所涉及的TOFMS中，在僅具有對(duì)離子進(jìn)行減速的作用的第一區(qū)域和具有使離子反射的作用的第二區(qū)域，改變電極的厚度，第一區(qū)域的電極比第二區(qū)域的電極更厚。作為具體的一種方式，可以使第二區(qū)域所配置的多個(gè)電極的厚度大致為2mm以下，第一區(qū)域所配置的多個(gè)電極的厚度為5?1mm以上。
[0036]如上所述，構(gòu)成離子反射器的電極(護(hù)環(huán)電極)變厚的話，尤其是在徑向遠(yuǎn)離中心軸的位置上的等勢面的彎曲變大，與理想的電位的偏差變大。然而，根據(jù)本申請的發(fā)明人的模擬計(jì)算進(jìn)行的探討，在只進(jìn)行離子的減速的第一區(qū)域中的上述那樣的電位的偏差幾乎不影響離子的時(shí)間收斂，對(duì)等時(shí)性沒有實(shí)質(zhì)上的損害。另一方面，對(duì)離子進(jìn)行反射的第二區(qū)域中的上述那樣的電位的偏差對(duì)離子的時(shí)間收斂影響較大，本發(fā)明所涉及的TOFMS中，由于使該第二區(qū)域中電極(護(hù)環(huán)電極)較薄，與第一區(qū)域相比，即使是在徑向遠(yuǎn)離中心軸的位置上也能抑制與理想的電位的偏差。由此，能夠確保離子團(tuán)的等時(shí)性，能夠達(dá)到高的質(zhì)量分辨率。
[0037]作為本發(fā)明所涉及的飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的典型的方式，可構(gòu)成為:分別通過在構(gòu)成離子反射器的電極的開口張緊設(shè)置的格子狀電極，分隔無電場離子漂移部和離子反射器的第一區(qū)域、以及該離子反射器的第一區(qū)域和第二區(qū)域。即，該TOFMS不是無柵極反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，而是有柵極反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，分別通過格子狀電極(柵電極)，分隔無電場離子漂移部和離子反射器的第一區(qū)域、以及、離子反射器的第一區(qū)域和第二區(qū)域，以柵電極為邊界，電場相互不干涉。
[0038]上述方式的飛行時(shí)間質(zhì)譜儀中，可以在具有第一區(qū)域所配置的多個(gè)電極的相同厚度(Tel)的一半(Tfl = Tel/2)以上的厚度的電極上，張緊設(shè)置有對(duì)無電場離子漂移部和離子反射器的第一區(qū)域進(jìn)行分隔的格子狀電極，格子狀電極的張緊設(shè)置的位置為反射器內(nèi)側(cè)的Tfl的位置?？梢栽诰哂械谝粎^(qū)域所配置的多個(gè)電極的相同厚度(Tel)與第二區(qū)域所配置的多個(gè)電極的相同厚度(Te2)的一半厚度的厚度((Tel/2)+ (Te2/2))的電極上，張緊設(shè)置有對(duì)離子反射器的第一區(qū)域和第二區(qū)域進(jìn)行分隔的格子狀電極，格子狀電極的張緊設(shè)置的位置為反射器內(nèi)側(cè)的Tf2的位置。
[0039]根據(jù)該構(gòu)成，不是第二區(qū)域所配置的薄電極，而是在與該電極相比更厚的電極上張緊設(shè)置格子狀電極即可。因此，在第二區(qū)域能夠使用薄電極，且使格子狀電極沒有撓曲和松弛地張緊，能夠避免其引起的離子反射器內(nèi)部的電位分布的變形。
[0040]另外，如上所述，第一區(qū)域所配置的電極較厚對(duì)等時(shí)性的影響較小，但為了進(jìn)一步改善質(zhì)量分辨率，可以構(gòu)成為第一區(qū)域所配置的厚電極的開口與第二區(qū)域所配置的薄電極的開口相比更寬。
[0041]由電極較厚導(dǎo)致的等勢面的彎曲在面向開口的電極內(nèi)周緣部的附近較大，因此通過使開口變寬，能夠使自中心軸的相同距離的位置上的等勢面的彎曲變小。由此，自中心軸的相同距離的位置上的實(shí)施的電位與理想的電位的偏差變小，在第一區(qū)域內(nèi)通過偏離中心軸的軌道的離子所產(chǎn)生的飛行時(shí)間的離散變小。由此，導(dǎo)致綜合性的等時(shí)性的改善。
[0042]另外，為了進(jìn)一步降低離子反射器的制造成本，可以使構(gòu)成第一區(qū)域所配置的厚電極的構(gòu)件和構(gòu)成第二區(qū)域所配置的薄電極的構(gòu)件共同化。即，通過重疊多個(gè)第二區(qū)域所配置的薄電極，來形成第一區(qū)域所配置的厚電極。能夠通過蝕刻或沖壓等通用的加工技術(shù)，從薄又大的金屬板廉價(jià)且大量地制作相同形狀、相同厚度的薄金屬板。因此，若利用薄電極來形成厚電極，與通過機(jī)械加工制造厚電極的情況相比，能夠降低成本。
[0043]另外，本發(fā)明所涉及的飛行時(shí)間質(zhì)譜儀中，優(yōu)選為可以構(gòu)成為，在構(gòu)成離子反射器的電極中，相鄰的電極之間配置有隔板，電極的厚度以及電極的配置被調(diào)整為使得全部隔板的厚度相同。根據(jù)該構(gòu)成，能夠使全部隔板共同化，因此能夠降低離子反射器的制造成本，且使安裝時(shí)的調(diào)整也變得容易。
[0044]發(fā)明效果
[0045]根據(jù)本發(fā)明所涉及的飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，通過使第二區(qū)域所配置的電極較薄，能夠以高密度進(jìn)行配置，將由電極的厚度造成的等勢面的變形抑制在最小限度，因此能夠形成如專利文獻(xiàn)I所記載的理想的校正電位。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)接近理想狀態(tài)的反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，能夠?qū)崿F(xiàn)高的質(zhì)量分辨率。另外，通過使第一區(qū)域所配置的電極較厚且擴(kuò)大其電極間隔，能夠使第一區(qū)域所配置的電極的數(shù)目本身變少。該情況下也能通過第二區(qū)域的電位校正確保質(zhì)量分辨率等的裝置性能，因此能夠通過在不影響性能的范圍內(nèi)減少電極枚數(shù)，謀求成本降低。
【附圖說明】
[0046]圖1是本發(fā)明的一實(shí)施例的TOFMS的概略構(gòu)成圖。
[0047]圖2是示出本實(shí)施例的TOFMS的離子反射器的電極結(jié)構(gòu)的圖。
[0048]圖3是示出本實(shí)施例的TOFMS的離子反射器的電極結(jié)構(gòu)的變形例的圖。
[0049]圖4是示出本實(shí)施例的TOFMS的離子反射器的電極結(jié)構(gòu)的變形例的圖。
[0050]圖5是示出在圖4所示的結(jié)構(gòu)的離子反射器中的、中心軸上以及偏離中心軸的軌道上的電位分布的模擬結(jié)果的圖。
[0051]圖6是示出在圖4所示的結(jié)構(gòu)的離子反射器中的、離子在中心軸上以及偏離中心軸的軌道上飛行的情況下，相對(duì)時(shí)間離散dT/T相對(duì)于相對(duì)能量離散dU/U的模擬結(jié)果的圖。
[0052]圖7是示出本實(shí)施例的TOFMS的離子反射器的電極結(jié)構(gòu)的另一變形例的圖。
[0053]圖8的(a)是示出現(xiàn)有技術(shù)的二級(jí)反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的離子軌道的概略圖、圖8的(b)是示出現(xiàn)有技術(shù)的二級(jí)反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的中心軸上的電位分布的概略圖。
[0054]圖9是專利文獻(xiàn)I所記載的二級(jí)反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的電位分布的概念圖。
[0055]圖10是一般的離子反射器的構(gòu)成圖。
[0056]圖11的(a)是示出模擬所使用的護(hù)環(huán)電極的構(gòu)成以及形狀的圖，圖11的(b)是示出形成于護(hù)環(huán)電極內(nèi)空間的電位分布的模擬結(jié)果的圖。
[0057]圖12是示出在Z軸上(Y = O)以及Y = 50 [mm]且與Z軸平行的線上的電位分布的圖。
[0058]圖13是示出理想的勻強(qiáng)電場產(chǎn)生的電位分布、以及、該理想的勻強(qiáng)電場產(chǎn)生的電位分布與Z軸上以及Y = 10、20、30、40、50[mm]且與Z軸平行的線上實(shí)際所形成的電位間的偏差的分布的圖。
[0059]圖14是作為本發(fā)明的離子反射器的對(duì)比、示出模擬所使用的現(xiàn)有的離子反射器的護(hù)環(huán)電極的結(jié)構(gòu)的圖。
[0060]圖15是示出圖14所示出的結(jié)構(gòu)的離子反射器中的、中心軸上以及偏離中心軸的軌道上的電位分布的模擬結(jié)果的圖。
[0061]圖16是示出圖14所示出的結(jié)構(gòu)的離子反射器中的、離子在中心軸上以及偏離中心軸的軌道上飛行的情況下、相對(duì)飛行時(shí)間離散dT/T相對(duì)于相對(duì)能量離散dU/U的模擬結(jié)果的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0062]在對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明之前，對(duì)上述現(xiàn)有的離子反射器的電極結(jié)構(gòu)中的電位的偏差與其引起的相對(duì)能量離散和相對(duì)飛行時(shí)間離散的關(guān)系的詳細(xì)模擬結(jié)果進(jìn)行說明。圖14是示出模擬中假設(shè)的現(xiàn)有的離子反射器的電極結(jié)構(gòu)的圖。另外，在此，假設(shè)的離子反射器是在X軸方向?yàn)槊鎸?duì)稱結(jié)構(gòu)、對(duì)于X-Z面呈鏡像對(duì)稱的狹縫形狀的電極，圖14中畫出包括X-Z面的僅+Y方向的端面的電極結(jié)構(gòu)。其與后述的圖2?圖4、圖7同樣。
[0063]如圖14所示，該離子反射器中