[发明专利]离子检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及检测正离子的离子检测装置、检测正离子以及负离子的离子检测装置。

背景技术

作为现有的离子检测装置众所周知具备：由离子冲撞而释放出二次电子的转换倍增极（conversion dynode）、由转换倍增极释放出来的二次电子的入射而进行发光的闪烁器、检测由闪烁器发出的光的光检测器（例如，日本特开平10-188878号公报、日本特开昭63-276862号公报、日本特许第4639379号公报）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开平10-188878号公报

专利文献2：日本专利申请公开昭63-276862号公报

专利文献3：日本专利第4639379号公报

专利文献4：日本专利第4608572号公报

发明内容

然而，关于以上所述那样的离子检测装置除了要提高检测精度之外还要求结构的单纯化。特别是在由闪烁器（荧光体）进行的二次电子变换过程中所生成的余辉（afterglow）对于提高检测精度来说会成为一个大的技术问题。

因此，本发明的目的在于提供一个能够谋求到检测精度提高以及结构单纯化的离子检测装置

本发明一个观点的离子检测装置是一种检测正离子的离子检测装置，且具备：设置有使正离子进入的离子进入口的框体、被配置于框体内并且被施加负电位的转换倍增极（conversion dynode）、被配置于框体内并具有与转换倍增极相对并且入射从转换倍增极释放出来的二次电子的电子入射面的半导体电子检测元件；电子入射面在被接地的框体中相对于支撑半导体电子检测元件的部分位于转换倍增极一侧。

在该离子检测装置中因为不使用闪烁器（荧光体）所以不会产生余辉。于是，在该离子检测装置中如果正离子通过离子进入口而进入到框体内，则该正离子朝着被施加负电位的转换倍增极行进并冲撞到转换倍增极。如果由该正离子的冲撞而从转换倍增极释放出二次电子，则该二次电子入射到半导体电子检测元件的电子入射面并被半导体电子检测元件检测。在此，电子入射面因为是相对于支撑半导体电子检测元件的部分而位于转换倍增极一侧，所以转换倍增极与电子入射面之间的距离更加被缩短。因此，能够提高从转换倍增极释放出来的二次电子的会聚性。再有，因为二次电子的会聚性提高所以变得能够缩小用于接受二次电子的电子入射面面积，并且能够使半导体电子检测元件小型化。通过使半导体电子检测元件小型化，从而就能够提高半导体电子检测元件的响应特性并且能够谋求到低噪音化。因此，根据该离子检测装置，能够谋求到检测精度的提高。

另外，本发明的离子检测装置进一步具备被配置于框体内并具有从转换倍增极行进到半导体电子检测元件的二次电子所通过的电子通过口的覆盖电极；半导体电子检测元件也可为雪崩光电二极管（avalanche photodiode）。

在该离子检测装置中，如果正离子通过离子进入口行进到框体内，则该正离子朝着被施加负电位的转换倍增极行进并冲撞到转换倍增极。如果由该正离子的冲撞而从转换倍增极释放出二次电子，则该二次电子通过覆盖电极的电子通过口入射到雪崩光电二极管的电子入射面并被雪崩光电二极管检测。这样，因为通过使用雪崩光电二极管，从而变得不需要将二次电子变换成光的闪烁器和将该光导光到例如光电子倍增管的光导等，所以能够谋求到结构的单纯化。而且，雪崩光电二极管与例如光电子倍增管相比，因为相对来说倍增波动少且能够检测的离子数多，所以能够谋求到信噪比（以下称之为“SN比”）的提高以及动态范围（以下称之为“D范围”）的扩大。因此，根据该离子检测装置，能够谋求检测精度的提高以及结构的单纯化。

在此，电子入射面在从转换倍增极与电子入射面相对的方向进行观察的情况下可以包含电子通过口。根据该结构，二次电子冲撞到半导体电子检测元件中的电子入射面以外的部分从而半导体电子检测元件发生劣化的情况能够被抑制。

还有，在进一步具备覆盖电极并且半导体电子检测元件为雪崩光电二极管的情况下，二次电子冲撞到雪崩光电二极管当中的电子入射面以外的部分从而半导体电子检测元件发生劣化的情况能够被抑制。

另外，覆盖电极可以是容纳半导体电子检测元件的外壳（package）的一部分。根据该结构，能够将外壳的一部分作为覆盖电极来作有效利用，从而能够进一步谋求到结构的单纯化。

另外，覆盖电极可以与被接地的框体电连接。根据该结构，能够谋求到框体以及覆盖电极的电气稳定化。