
セクター装置は、質量分析器として静電(E)または磁場(B)セクター、あるいはその両方を組み合わせたもの(空間的に別々に)を使用する質量分析計のクラスを表す一般的な用語です。 [ 1 ]これらのセクターの一般的な組み合わせとしては、EB、BE(いわゆる逆ジオメトリ)、3セクターBEB、4セクターEBEB(電気-磁気-電気-磁気)装置などがあります。現代のセクター装置のほとんどは、イオンビームを方向と速度の両方で集束させる二重集束装置です( 1936年にFrancis William Aston、Arthur Jeffrey Dempster、Kenneth Bainbridge、Josef Mattauchによって最初に開発されました[ 2 ] )。 [ 3 ]
セクター型質量分析計に見られるような、均一な直線状の静電場または磁場(それぞれ別個)におけるイオンの挙動は単純です。その物理現象は、ローレンツ力法則と呼ばれる単一の方程式で記述されます。この方程式は、あらゆる質量分析法の基本方程式であり、非線形、非均一な場合にも適用可能で、電気力学全般において重要な方程式です。
ここで、 Eは電界強度、Bは磁界誘導、qは粒子の電荷、vはその現在の速度(ベクトルで表される)、×は外積である。
したがって、直線状の均一な電場(電場セクター)中のイオンに働く力は次のようになります。
電場の方向には正イオンが、反対方向には負イオンが流れる。

力は電荷と電界強度のみに依存します。軽いイオンは慣性の違いにより大きく偏向され、重いイオンは偏向が小さくなります。イオンは電界領域から出る際に、空間内で物理的に分離し、それぞれ独立したイオンビームとなります。
そして、直線状の均一磁場(磁場セクター)中のイオンに働く力は次のようになる。
磁場とイオン自身の速度ベクトルの両方に垂直で、外積の右手の法則と電荷の符号によって決定される方向。
磁場セクターにおける力は速度依存性によって複雑化するが、適切な条件(例えば、速度が一定)が揃えば、電気セクターと同様に、質量の異なるイオンは空間的に物理的に分離して異なるビームとなる。
これらは質量分析計における古典的な形状の一部であり、異なるタイプのセクター配置を区別するためによく用いられるが、設計がさらに進化しているため、現在のほとんどの装置はこれらのカテゴリーのいずれにも正確には当てはまらない。
セクター計器の形状は127.30°です初期ドリフト長のない電場セクターに続いて、同じ曲率方向を持つ 60° の磁場セクターが配置されています。この構成は「ベインブリッジ質量分析計」とも呼ばれ、同位体質量の測定によく用いられます。研究対象の同位体から正の粒子ビームが生成されます。ビームは、垂直な電場と磁場の複合作用を受けます。粒子が次の速度を持つとき、これら 2 つの場による力は等しく反対方向になります。
粒子は合力を受けず、スリットを自由に通過した後、別の磁場にさらされ、半円形の経路をたどって写真乾板に衝突する。同位体の質量は、その後の計算によって決定される。
Mattauch–Herzog ジオメトリは 31.82° (ラジアン)の電場セクター、ドリフト長に続いて反対の曲率方向の 90° の磁場セクターが続く。[ 4 ]電荷によって主に選別されたイオンが磁場に入ると、エネルギーが集中し、標準的なエネルギーフィルターよりもはるかに高い透過率が得られる。この形状は、生成されるイオンのエネルギー幅が広く、それでも感度が求められる用途、例えばスパーク源質量分析法 (SSMS) や二次イオン質量分析法 (SIMS) などでよく使用される。[ 5 ] この形状の Nier–Johnson 形状に対する利点は、質量の異なるイオンがすべて同じ平面上に集束されることである。これにより、写真乾板やその他の平面検出器アレイを使用できる。
ニーア・ジョンソン幾何学は、90°の電気セクター、長い中間ドリフト長、および同じ曲率方向の60°の磁気セクターから構成される。[ 6 ] [ 7 ]
ヒンターベルガー・ケーニッヒ形状は、42.43°の電気セクター、長い中間ドリフト長、および同じ曲率方向の130°の磁気セクターから構成される。
竹下ジオメトリは、54.43°の電気セクターと短いドリフト長、同じ曲率方向の2番目の電気セクター、それに続く別のドリフト長、そして反対の曲率方向の180°の磁気セクターから構成される。
松田ジオメトリは、85°の電気セクター、四重極レンズ、および同じ曲率方向の72.5°の磁気セクターで構成されています。[ 8 ]このジオメトリは、 SHRIMPおよびPanorama(ガス源、高解像度、地球化学における同位体分子を測定するためのマルチコレクター) で使用されています。
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