分析装置的制造方法_2

文档序号:9732195阅读:来源:国知局
反射电极)14。离子化单元10包括还进行总压测定的集电极(co 11 ec tor) 15。灯丝12对容器5供给向正或负偏置的灯丝电压Vf,通过被供给灯丝电流If而输出热电子。向栅极13供给相对于灯丝电压Vf产生正的电位差(偏压)Ve的栅极电压Vg,热电子以获得规定的离子化能量的方式加速。向反射极14供给与灯丝电压Vf相同的电压,使热电子向栅极方向集中。释放热电子的发射极可以是灯丝12,也可以是阴极盘。
[0029]控制单元60使用电路基板、CPU、存储器等资源构成。控制单元60包括对离子源11a?lid进行控制的离子化装置控制单元(电离器控制单元)61、对聚焦单元30和四极型过滤器20进行控制的过滤器控制单元70、对检测单元50进行控制的检测器控制单元(探测器控制单元)80以及对这些控制单元进行协调控制的中央控制单元90。
[0030]中央控制单元(系统控制器)90包括:PID单元91,其通过电离器控制单元61对离子化单元10进行反馈控制;分析仪92,其通过探测器控制单元80控制检测单元50并对通过检测单元50获得的离子电流进行评价;调谐单元(自动调谐单元)95,其使用调谐用的气体(校准用气体)8自动调整分析装置1的测定条件;以及校准单元96,其主要进行过滤器20的磁场调整。
[0031]如以下说明的那样,电离器控制单元61包括将离子化单元10重构的功能,探测器控制单元80包括将检测单元50重构的功能。因而,分析装置1包括可编程的离子化单元10以及可编程的检测单元50,根据测定对象的气体9以及使用状态等使离子化单元10最佳化,与其相应地使检测单元50最佳化而对气体9中所包含的成分(分子、化学物质、组成)进行分析。能够将检测单元50的分析结果、即分析仪92的输出作为离子化单元10的监视器使用,能够使离子化单元10进一步最佳化。这样,控制单元60包括对离子化单元10和检测单元50进行闭环型控制的功能。
[0032]电离器控制单元61包括:连接电路62,其对多个离子源11、具体地说离子源11a?11 d的电连接进行切换;监视器63,其经由连接电路62对各离子源11 a?11 d的特性值的变动、例如电阻值的变动、消耗电力的变动进行测定或估计;电力供给单元64,其经由连接电路62向离子源11a?lid供给电力;以及驱动控制单元(离子驱动器单元)65,其根据监视器63的测定结果对各离子源11a?lid的选择或连接进行控制。驱动控制单元65包括作为对离子化单元10的结构进行切换的重构单元(第二重构单元)的功能,实现可编程的离子化单元10。
[0033]驱动控制单元65包括将离子源11a?lid的连接重构的功能,根据离子源11a?lid的特性变动,选择离子源11a?lid中的一个对其供给电力来将其激活、或者将几个离子源并联连接而使用(激活)、或者将几个离子源串联连接而使用、或者将几个离子源串联和并联连接而使用。驱动控制单元65还包括控制向被激活的离子源11a?lid的供给电力来对发射极(灯丝)12的温度进行控制(重构)的功能。
[0034]图2中示出离子化单元10的不同的例子。在该离子化单元10中,在具备八角形的截面的壳体(真空容器)5中配置有5个离子源11a?lie,由电离器控制单元61对连接和温度进行控制(重构)。因而,该离子化单元10也是可编程的,能够将5个离子源11a?lie分别使用,也能够将它们组合使用。
[0035]图3中示出离子源的一般特性。离子源11由于使用时间(寿命)而灯丝12的电阻增加,离子化电流下降。因而,当要确保规定的离子化电流时,需要提高灯丝电压Vf。需要改变相对于壳体5的偏压、或者为了确保规定的离子化电压Ve而随着灯丝电压Vf的变动改变栅极电压Vg,与此同时还需要改变聚焦单元30的条件,也有可能对过滤器单元20的设定条件带来影响。因而,能够通过个别的离子源控制电压来将离子化电流保持固定的范围受到了限制。另一方面,当未将离子化电流保持固定时,总压改变,检测单元50的灵敏度也产生变动。
[0036]关于离子化电压Ve,有时为了不对载气成分敏感而对离子化电压进行限定,难以控制电压以确保离子化电流的情形也较多。例如,氦气的离子化能量为24.58eV,在将氦气作为载气的情况下,优选将离子化电压限定为24V以下。另外,在质量分析中能够获得很多数据的离子化能量为70eV,将离子化电压控制为70V的情形较多。并且,在移动设备中采用的情况下,电源电压受到限制,消耗电流受到限制,因此也存在想要对离子化电压进行限制的情形。因而,将离子化电压保持固定的同时根据经时变化等将离子化电流保持在规定的范围很重要。
[0037]电离器控制单元61的驱动控制单元65包括以下功能:对离子源11的电流特性、使用时间进行监视,在由于使用时间、工作温度等工作条件而作为离子源11的发射极的灯丝12的电流特性(电阻值)超过规定的范围地劣化时,或者在假定由于使用时间、工作温度等工作条件而作为离子源11的发射极的灯丝12的电流特性(电阻值)超过规定的范围地劣化时,自动地切换至不同的离子源。
[0038]驱动控制单元65还包括以下功能:当判断为全部离子源11的电流特性低于规定的范围、电阻值超过规定的值(阈值)、或者电阻值为规定的值(阈值)以上时,通过将多个离子源组合,来控制离子源11的连接使得在尽可能不影响离子化单元10的内部特性的范围内使离子化电流处于规定的范围。典型的是,将2个或2个以上的离子源的灯丝12并联连接而使用。为了电压的调整也能够将多个离子源的灯丝12串联连接而使用,还能够并联和串联连接而使用。
[0039]通过驱动控制单元65对多个离子源11的发射极12的连接进行重构,即使在发射极12各自的性能无法获得足够的能力(由于寿命而达到临界)的情况下,也能够通过将多个发射极12并联连接而将多个离子源11激活来确保作为离子化单元10的性能。通过将能力充足的多个离子源11激活,将离子化单元10的离子化性能维持较高的水平,也能够设定为适合于微量成分的测定的离子化条件。另外,通过将多个离子源11激活,还能够以意图减小灯丝电流的状态使离子化单元10工作,来延长离子源11的寿命。
[0040]驱动控制单元65还包括对各离子源11a?lid的灯丝12和栅极13个别地施加特定的电压的功能。例如通过对非工作中的离子源11的栅极13施加与反射极14相同的电压,来抑制非工作中的灯丝12被气体成分污染。另外,通过对非工作中的离子源11的栅极13施加与工作中的离子源11的栅极13相同的电位或与其接近的电位,能够控制离子化单元10的内部的热电子的分布。
[0041]图4中抽出检测单元50和探测器控制单元80来表示。探测器控制单元80通过将检测单元50的检测图案进行重构来调整检测单元50的灵敏度。检测单元50包括多个离子集电极元件(检测元件)51,该多个离子集电极元件(检测元件)51通过穿过了过滤器单元20的离子接触使离子电流流动来检测离子。离子集电极元件51典型的是法拉第杯。元件51也可以是二次电子倍增管(电子倍增器)、CCD等。
[0042]在该检测单元50中,将144个元件51二维地以形成纵12个、横12个的矩阵的方式进行配置。元件51的配置可以是纵横同数的矩阵状,也可以是纵横个数不同的矩阵状,可以是二维的平面上的配置,也可以是从过滤器20—端等距离地沿着三维的面的配置。另外,构成检测单元50的元件51的数量不限于144个,可以更多或更少。
[0043]探测器控制单元80包括将多个检测元件51中的使检测有效的检测元件51激活的重构单元(第一重构单元、配置驱动器)83。重构单元83选择保存在调谐数据库89中所包括的配置缓冲器87中的多个检测图案88、例如图案88A、88B、88C中的某一个,切换检测单元50中要激活的元件51的图案88。因而,重构单元83提供检测面积(检测灵敏度)以及二维或三维的空间性的检测灵敏度(检测
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