Development of a high sensitive ion detection system for TOF MS

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26505006
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 石原 盛男 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (30294151)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 豊田 岐聡 大阪大学, 理学研究科, 教授 (80283828)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: パルスカウント / イオン検出 / 質量分析 / アナログ検出

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的はパルスカウント検出器として機能し、かつ複数個（１０００程度）のイオンもその個数に応じた出力をえる検出システムを開発することにより極微量の試料の組成比や同位体比の測定を容易にし、我々の開発している超高感度極微量質量分析システムの機能の飛躍的向上を目指すことであった。
まず、高速アナログスイッチとFET入力オペアンプを用いた電子回路の基本設計を行なった。それに基づき試作も行った。その結果、ほぼ予定の性能に達したが、ベースラインの変動による積分値の変動が見られたこと、初段アンプ及び抵抗が発するノイズが測定結果に無視できない影響をあたえること、直流成分を遮断するためのキャパシターの値の検討不足があったこと等の問題点も見つかった。
この問題の解決を目的として疑似信号発生装置の設計製作をおこなった。
この装置はマルチチャンネルプレートからの高速電流パルス信号をシミュレートするものであり、構成は発光ダイオードによる微弱光発生部と光電子増倍管による電流発生部からなっている。微弱光子発生部では毎秒100万個オーダーの光子を発生させることが目標で、そのために微弱電流を発光ダイオードに供給する電源を設計製作した。実験の結果発光ダイオードの微弱電流のほとんどが再結合電流となっていて、当初目標の発光個数が得られなかった。電流値を予定より上げることで発光を観測でき、光子1個からの高速電流パルス（幅５ｎS）を得ることができた。