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発明の名称 パルサー電源
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−283767(P2001−283767A)
公開日 平成13年10月12日(2001.10.12)
出願番号 特願2000−97277(P2000−97277)
出願日 平成12年3月31日(2000.3.31)
代理人 【識別番号】100092495
【弁理士】
【氏名又は名称】蛭川 昌信 (外7名)
【テーマコード(参考)】
5C038
【Fターム(参考)】
5C038 HH02 HH26 
発明者 北村 敏
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 パルス発生器からのパルス信号により第1のトランジスタをON/OFFしてイオン打ち出しパルスを出力するパルサー電源において、前記第1のトランジスタのON/OFFを検出する電流検出抵抗と、電流検出抵抗に直列に接続され、電流検出抵抗の電圧に応じてON/OFF制御される第2のトランジスタを備え、前記第2のトランジスタと電流検出抵抗により第1のトランジスタがOFFした後の残留電圧を吸収するようにしたことを特徴とするパルサー電源。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は飛行時間型質量分析計(TOF−MS)のイオン打ち出しに用いられるパルサー電源に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の飛行時間型質量分析計のイオン打ち出しに用いられているパルサー電源の構成を示す図である。パルサー電源は溜めた電荷を発射するプッシュ・プレートへパルス電圧を出力する回路出力部Bと出力電圧を制御する制御部Aとからなっている。回路出力部Bは高圧電源9、電荷を大量に溜めるコンデンサ8、出力電圧をON/OFF制御するためのMOSFET5と抵抗6、プッシュ・プレート10へ電圧を与える際のリンギング防止のための抵抗7とから構成されている。出力電圧を制御するための制御部Aはパルス信号を発生させるパルス発生器1、MOSFET5と制御回路の電位をアイソレーションするためのパルストランス3、MOSFET5を高速に駆動するためのMOSFETドライバー4から構成されている。
【0003】次に、パルサー電源の動作を説明すると、パルス発生器1で発生させたパルス信号はコンパレータ2、パルストランス3、MOSFETドライバー4を通してMOSFET5に与えられ、この信号によってMOSFET5はON/OFFする。入力パルスがONのとき、MOSFET5もON状態(低抵抗)となり、コンデンサ8に蓄えられた電荷が抵抗6を通してGND(アース)へ流れる。このとき、プッシュ・プレート10の電圧が上昇する。また、入力パルスがOFFのとき、MOSFET5もOFF状態(高抵抗)となり、高圧電源9の高電圧は遮断され、プッシュ・プレート10にたまった電荷が抵抗7、抵抗6を通して放電され、電圧は降下する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図3に示した従来の回路を用いてパルスをON/OFFしたときの出力波形は、図4に示す波形となる。図4(a)はパルス発生器1の出力、図4(b)はプッシュ・プレート10への入力パルス(MOSFET5の出力パルス)である。図4において注目する点は、パルスOFF時にすぐ、MOSFET出力は0ボルトとならずに、テーリング電圧が発生してしまうことである。パルスOFF後にテーリング電圧が発生する原因としては2つのことが考えられている。第1はMOSFETの端子間に容量があるため、高速パルスをゲートから入力することにより、出力に若干の漏れ信号が出てくるためである。第2はパルスOFF時にMOSFETが完全にOFFにならずに出力端子から数マイクロアンベア程度の電流が流れ続けてしまうため、抵抗6にこの電流が流れて電圧が発生してしまうためである。この抵抗6はMOSFETがONになったときの電流制限抵抗であるため、数十キロΩ程度とかなり高い値にする必要がある。
【0005】図5はテーリング電圧によるイオン打ち出しへの影響を説明する図である。図において、イオン源21から放出されるイオンビーム22はイオン溜へドリフトし、パルサー電源からのパルスがONのとき、イオン溜のイオンはプッシュ・プレート10からグリッド23を通して加速部・分光部24へ押し出されて分析されるが、パルサー電源OFF時にはプレート間にイオンをため込む作業が行われる。イオン源21からイオン溜に入力されるイオンビーム22のエネルギーは数eVと小さいため、プッシュ・プレート10に少しでも電圧(0.1V程度)がかかっていると、入力ビームは破線25のように曲がってしまい、場所により発射位置が異なって精密な測定の阻害になってしまう。
【0006】本発明は上記課題を解決するためのもので、イオン打ち出しプレートのイオン溜にイオンビームが曲がることなく挿入できるようにして分解能を改善することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、パルス発生器からのパルス信号により第1のトランジスタをON/OFFしてイオン打ち出しパルスを出力するパルサー電源において、前記第1のトランジスタのON/OFFを検出する電流検出抵抗と、電流検出抵抗に直列に接続され、電流検出抵抗の電圧に応じてON/OFF制御される第2のトランジスタを備え、前記第2のトランジスタと電流検出抵抗により第1のトランジスタがOFFした後の残留電圧を吸収するようにしたことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図1は本発明のパルサー電源の回路図である。本発明においては、図3に示した従来の回路の抵抗6の代わりに高耐圧のMOSFET14、MOSFET12、電流検出抵抗6(10〜100Ω程度)、抵抗11、直流15V電源13を追加したもので、他の回路構成は図3のものと同様である。電流検出抵抗6(10〜100Ω程度)の定数の決め方は、MOSFET14がONになったときに流れる電流を1mA(通常5〜10mA程度)に決定する。MOSFET12がONになる電圧は0.7V程度なので、オームの法則V=I×Rから最低抵抗値を求めることができる。
【0009】次に、図2を参照して本発明のパルサー電源の動作を説明する。図2(a)はパルス発生器1の出力、図2(b)はMOSFET14のゲート端子電圧、図2(c)はプッシュ・プレート10への入力電圧波形である。パルス発生器1で発生したON/OFFパルス信号に従って、MOSFET5がON/OFFするのは図3の場合と同様である。MOSFET5がONになったとき、FET14、抵抗6を通してGND(アース)に電流が流れる。そしてFET12のゲート端子の電圧が0.7V以上になったとき、FET12がONとなり、FET14のゲート端子の電圧が0Vとなる。このため、FET14がOFFとなり、高抵抗状態となって、MOSFET5の負荷が高抵抗状態となりプッシュ・プレート10の電圧が上昇する。
【0010】MOSFET5がOFFの時、FET14、抵抗6には微小な漏れ電流しか流れないため、FET12のゲート端子の電圧は0.7V以下なので、FET12がOFFとなり、FET14のゲート端子は15Vに戻る。このため、FET14はON状態(低抵抗)となり、MOSFET5からの漏れ電流やMOSFET5のゲートを駆動する時に出力に発生する微小な電圧を吸収してプッシュ・プレート10への電圧を確実に0Vとする。
【0011】このようにMOSFET5のON/OFFに合わせて、負荷抵抗の抵抗値を変化させることによって、パルスOFF時、出力にテーリングを起こすことのないパルスを作ることができる。なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、色々な変形が可能であり、例えば、高速応答が必要なFET12にトランジスタ等の別のデバイスを用いることも可能である。
【0012】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、飛行時間型出力分析計のイオン打ち出しパルスを作り出す電源において、パルスOFF後に発生する電圧をトランジスタ(FET)を用いてGNDにショートすることにより、テーリング電圧の発生を取り除くことができ、これによりイオン打ち出し電極のイオン溜にイオンビームが曲がることなく挿入できるようになり、分解能を改善することが可能である。




 

 


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