分析装置的制作方法

专利2026-03-07  16


本发明涉及质量分析装置等分析装置。


背景技术:

1、质量分析装置包括:使样品离子化的离子源;根据质量将离子进行分离的分离部;以及测定分离出的离子的测定部等。将样品中含有的成分离子化成可电磁分离的离子后,导入分离部。分离部由真空室构成,以确保离子的飞程,根据质量电荷比来分离离子。在测定部中,利用电子倍增管等来检测按每个质量进行分离后的离子的强度。

2、真空室被划分为多个房间,对每个房间进行差动排气。在前段侧的真空室中收纳有分离部,连接有粗抽用的干泵等。在后段侧的真空室中收纳有分离部、测定部,并连接有主抽用的涡轮分子泵。在收纳有离子源的容器与真空室之间设置有离子导入电极。

3、在离子导入电极中,在收纳有离子源的容器侧设置有产生电场的计数器板。另外,以贯通离子导入电极的方式,形成有将收容有离子源的容器与真空室之间进行连通的细孔。由离子源从样品中生成的离子因离子源与计数器板的之间电位差、收纳有离子源的容器与真空室之间的压力差而通过细孔导入真空室。

4、近年来,要求进一步提高质量分析装置的灵敏度。若使向收纳于真空室的测定部导入离子的导入量增大,则离子的检测灵敏度提高。但是,以往,在离子导入电极上形成的细孔具有较高的流路阻力。如果扩大细孔的孔径,则流路阻力被抑制,因此可期待离子的导入量增大。但是,如果扩大细孔的孔径,则气体的流入量也增大,因此会导致真空室的真空度降低。

5、为了提高离子检测的灵敏度,还需要使真空室的真空度维持得较高。高真空度可以通过排气速度大的真空泵来实现。但是,排气速度大的真空泵其装置较大型,设备成本高。近来,在扩大细孔的孔径的同时,增加真空泵的台数,以应对这样的问题。

6、在质量分析装置中,当电力供给系统发生停电时,存在向真空泵的供电停止的问题。如果停止向真空泵供电,则不能进行差动排气,粗抽用的泵停止,主抽用的泵会承受过大的压力。停止向真空泵供电会导致真空泵的损伤,因此采用保护真空系统的对策。

7、在专利文献1中公开了具有先导阀的真空泵切断阀。当初级泵起动时,先导阀处于关闭状态,从初级泵的排出/排气侧切断真空泵切断阀(参照第0030段)。另一方面,若初级泵失去动力,则成为打开的状态,会将真空泵切断阀暴露至初级泵的排出/排气侧(参照第0031段)。

8、在专利文献2中,公开了在中间压力部设置有漏泄阀的大气压离子化质量分析计。当对中间压力部进行排气的真空泵和对分析部进行排气的真空泵停止时,漏泄阀打开,向中间压力部导入惰性气体。代替设置在第二细孔电极部的真空保持阀或设置在涡轮分子泵上部的蝶阀而设置有漏泄阀。

9、在专利文献3中公开了一种真空装置,该真空装置具备以不使真空泵破损的方式通过互锁进行开闭的阀。在该真空装置中,在涡轮分子泵的旋转中干泵停止时,通过瞬时关闭排气侧及吸气侧的阀这样的硬互锁,来保护涡轮分子泵。

10、在专利文献4中公开了具备涡轮分子泵和电动阀的排气装置。在该排气装置中,设置在粗抽泵与涡轮分子泵的排气口之间的电动阀和设置在涡轮分子泵与腔室之间的电动阀在停电发生时被关闭。

11、现有技术文献

12、专利文献

13、专利文献1:日本专利特开2018-066370号公报

14、专利文献2:日本专利特开平06-068843号公报

15、专利文献3:日本专利特公平08-026857号公报

16、专利文献4:日本专利特开2002-147386号公报


技术实现思路

1、发明所要解决的技术问题

2、如果分析装置的电力供给系统发生停电,则停止向真空泵供电,不再进行基于电力的驱动。但是,真空泵的旋转叶片由于惯性而暂时持续旋转。在旋转叶片停止之前的期间,气体继续流入真空泵的吸气侧。真空泵的吸气侧升压,对真空泵的旋转叶片施加过大的压力,因此存在真空泵损伤的问题。真空泵的使用寿命缩短,真空泵的旋转叶片破损、断裂。

3、特别是当旋转叶片的驱动停止时,作为真空泵使用的涡轮分子泵从数万rpm左右的全旋转逐渐减速,持续旋转十几分钟左右后停止。涡轮分子泵的工作压力范围被限定,一般与粗抽用的真空泵并用。在发生停电时,基于粗抽用真空泵的涡轮分子泵的排气侧的排气也停止,因此对真空泵的旋转叶片的负荷扩大。

4、近年来,在质量分析装置等领域中,为了提高离子的检测灵敏度,存在扩大细孔孔径的动向,所述细孔在收纳有离子源的容器与真空室之间进行连通。在扩大细孔孔径的情况下,向真空室导入的离子的导入量增大,但停电发生时流入真空泵的吸气侧的气体的流入速度、流入量也变大。由于对真空泵的旋转叶片施加过大的压力,因此设想真空泵损伤的可能性变高。

5、一般来说,由于停电而引起的真空泵的损伤不会以那么高的概率发生。但是,一旦受到损伤,就需要更换,需要很大的设备成本。通常,作为停电的对策,也考虑使用不停电电源装置。但是,如果追加不停电电源装置,则整个分析装置变得大型,设备成本也高。因此,在停电发生时保护分析装置的真空泵时,希望以低成本使用单纯结构的对策。

6、在专利文献1的技术中,由于以先导阀为边界产生压力差,因此有可能抑制真空室的急剧的真空度的降低。但是,先导阀设置在初级泵与真空泵之间。如果是这样的结构,则由于通过先导阀使流路阻力变大,所以真空泵的排气速度变慢,真空室的真空度变低。在要求高真空度的情况下,需要排气速度大的真空泵,装置整体变得大型,设备成本也高。

7、在专利文献2的技术中,能够防止作为离子检测器的倍增器等的增益降低。但是,当在第二细孔电极部设置真空保持阀时,不仅产生第二细孔电极的细孔被污垢堵塞的问题和成本的问题,而且产生电场扰动的问题。另外,由于真空保持阀的动作引起的污垢的剥离,容易产生细孔堵塞的问题。需要进行去除污垢的维护作业,妨碍了质量分析的作业。如果发生电场扰动,则有可能影响带电粒子的轨道,使分离部中的离子透射率变低。另一方面,如果在涡轮分子泵的上部设置蝶阀,则产生设备成本的问题。如果是通常的排气序列,则即使通过粗抽用的真空泵,也能够减轻对主抽用的涡轮分子泵的负荷。因此,在为了停电发生时而设置蝶阀的对策中,存在性价比问题。

8、在专利文献3的技术中,在涡轮分子泵的吸气侧及排气侧设置有通过互锁进行开闭的阀。但是,通常,涡轮分子泵的吸气侧或排气侧的配管设置成比较大的内径。考虑到涡轮分子泵的排气速度,在这样的部位设置阀的情况下,流路阻力增大到不能忽视的程度。在添加了阀的合成电导中,有效排气速度变低。另外,产生消耗电力因阀自身的动作而增大的问题、和装置整体变大型的问题。

9、在专利文献4的技术中,在粗抽泵与涡轮分子泵的排气口之间、涡轮分子泵与腔室之间设置有电动阀。但是,与专利文献3的情况同样,在涡轮分子泵的吸气侧或排气侧设置有电动阀的情况下,有效排气速度变低。另外,产生消耗电力因阀自身的动作而增大的问题、和装置整体变大型的问题。

10、因此,本发明的目的在于提供一种分析装置,在停止向真空泵供电时,能够通过简单的结构降低气体向真空泵的流入量。

11、解决技术问题的技术方案

12、为了解决上述课题,本发明所涉及的分析装置包括:产生带电粒子的带电粒子产生源;内部为真空的真空室;将所述带电粒子从所述带电粒子产生源导入到所述真空室的细孔;以及与所述真空室连接的真空泵,在所述分析装置中,包括能够密封所述细孔的密封栓,所述密封栓在停止向所述真空泵通电时,密封所述细孔。

13、发明效果

14、根据本发明,能够提供一种分析装置,在停止向真空泵供电时,能够通过简单的结构降低气体向真空泵的流入量。


技术特征:

1.一种分析装置,包括:

2.如权利要求1所述的分析装置,其特征在于,

3.如权利要求2所述的分析装置,其特征在于,包括:

4.如权利要求3所述的分析装置,其特征在于,

5.如权利要求4所述的分析装置,其特征在于,

6.如权利要求1所述的分析装置,其特征在于,

7.如权利要求6所述的分析装置,其特征在于,包括

8.如权利要求1所述的分析装置,其特征在于,


技术总结
本发明提供一种分析装置,在停止向真空泵供电时,能够通过简单的结构降低气体向真空泵的流入量。分析装置(100)包括:产生带电粒子的带电粒子产生源(2);内部为真空的真空室(16、19、28);将带电粒子从带电粒子产生源(2)导入真空室(16)的细孔(7);以及与真空室(16、19、28)连接的真空泵(18、22),在分析装置(100)中,包括能够密封细孔(7)的密封栓(41),密封栓(41)在停止向真空泵(18、22)通电时密封细孔(7)。

技术研发人员:石黑浩二
受保护的技术使用者:株式会社日立高新技术
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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