摄像单元、质量分析装置和质量分析方法与流程

1.本发明涉及一种摄像单元、质量分析装置和质量分析方法。


背景技术：

2.作为进行图像质量分析的装置，已知有能够同时测量位置信息和质量信息的投影型质量分析装置(例如，参照专利文献1)。根据这样的投影型质量分析装置，因为能够将由探测束对试样的照射而得到的离子像进行放大投影，因此与扫描型质量分析装置相比能够提高空间分辨率。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2007-157353号公报


技术实现要素：

6.发明想要解决的技术问题
7.在上述专利文献1公开的质量分析装置中，不仅要求提高空间分辨率，还要求提高质量分析的精度。
8.于是，本发明的一个方面的目的在于，提供一种能够提高质量分析的精度的摄像单元、质量分析装置和质量分析方法。
9.用于解决技术问题的技术手段
10.本发明的一个方面的摄像单元包括：微通道板，其设置于作为离子化了的试样的成分的离子化试样的飞行路径上，根据离子化试样而释放电子；荧光体，其配置在微通道板的后段，根据从微通道板释放的电子而发光；和摄像部，其配置于荧光体的后段，并具有能够对开状态和闭状态进行切换的开闭机构，其中，在开状态使来自荧光体的光通过而拍摄光，在闭状态遮蔽来自荧光体的光而不拍摄光，荧光体的余辉时间为12ns以下。
11.在该摄像单元中，荧光体的余辉时间为12ns以下。即，荧光体的余辉时间短。由此，即使在一个离子化试样的特定时间(timing)与其它离子化试样的特定时间的间隔短的情况下，荧光体也能够不受到与一个离子化试样对应的余辉的影响地发出与其它离子化试样对应的光。由此，能够高精度地发出与离子化试样对应的光。因此，根据该摄像单元，能够提高质量分析的精度。
12.摄像部也可以具有图像增强器和配置于图像增强器的后段的固体摄像元件，其中，图像增强器具有开闭机构。由此，能够利用图像增强器放大来自荧光体的光，从而使固体摄像元件进行拍摄。因此，即使在来自荧光体的光非常微弱的情况下，也能够拍摄该光。此外，图像增强器的开闭机构的开闭速度比机械式的开闭机构快。因此，通过使用图像增强器的开闭机构，即使在一个成分的特定时间与其它成分的特定时间的间隔短的情况下，也能够适当地使与各个成分对应的光通过或遮蔽。
13.荧光体的荧光材料可以是gan、zno或塑料闪烁体。由此，能够缩短荧光材料的余辉
时间。由此，如上所述，能够高精度地发出与各成分对应的光，并能够提高质量分析的精度。
14.摄像单元也可以还包括将荧光体和摄像部光学地连接的连接部，连接部是透镜或纤维光学板。由此，能够将来自荧光体的荧光适当地输送至摄像部。
15.连接部也可以是纤维光学板，荧光体形成于纤维光学板的与摄像部相反的一侧的一个面，纤维光学板的与一个面相反的一侧的另一个面与摄像部连接。由此，能够以简单的结构将荧光体42c和摄像部43光学地连接。
16.本发明的一个方面的质量分析装置包括：上述的摄像单元；可载置试样的试样台；通过对试样照射能量射线，从而在维持试样的多个成分的位置信息的状态下使多个成分离子化的照射部；和控制开闭机构的开闭动作的控制部，控制部通过在每个成分的特定时间进行开闭机构的开闭，从而使摄像部拍摄与多个成分的各自分别对应的光。
17.在该质量分析装置中，在维持试样的多个成分的位置信息的状态下将多个成分离子化。即，该质量分析装置是投影型质量分析装置。由此，与扫描型质量分析装置相比能够提高质量分析的空间分辨率。此外，控制部通过在每个成分的特定时间进行开闭机构的开闭，从而能够使摄像部拍摄与多个成分的各自分别对应的光。由此，能够按照每个成分进行光的摄像。因此，能够抑制1次摄像中的信息量，并能够抑制处理速度的下降。因此，根据该质量分析装置，能够提高质量分析的精度，并且能够实现空间分辨率的提高和处理速度的下降的抑制。
18.控制部可以在与由照射部进行的能量射线的1次照射对应的每一次事件中，通过在与作为一个成分的特定成分对应的光到达摄像部的特定时间进行开闭机构的开闭，从而使摄像部执行仅拍摄与特定成分对应的光的摄像处理，控制部在多个事件中一边按每个事件改变特定成分，一边使摄像部执行摄像处理。由此，能够一边抑制1次摄像中的信息量，一边进行与多个成分对应的光的摄像。
19.控制部也可以在与照射部进行的能量射线的1次照射对应的1次事件期间，在与多个成分的各自分别对应的光到达摄像部的每个特定时间多次进行开闭机构的开闭。由此，能够一边抑制1次摄像中的信息量，一边高效地进行与多个成分对应的光的摄像。
20.质量分析装置也可以还包括对由摄像部拍摄得到的图像的数据进行处理的数据处理部，控制部在与由照射部进行的能量射线的1次照射对应的第1事件中，以使得开闭机构在包括与n个(n为2以上的整数)成分的各自分别对应的光到达摄像部的时间点的第1期间成为开状态的方式进行开闭机构的开闭；控制部在与第1事件不同的第2事件中，以使得开闭机构在包括与从n个成分除去了特定成分的n-1个成分的各自分别对应的光到达摄像部的时间点的第2期间成为开状态的方式进行开闭机构的开闭，数据处理部基于在第1事件中由摄像部拍摄得到的图像与在第2事件中由摄像部拍摄得到的图像的差，取得与特定成分对应的图像。由此，能够缓和开闭机构的开闭速度的限制。即，即使在因开闭机构的开闭速度比较慢(即，开状态的期间比较长)而使得在开状态的期间与特定成分之外的其它成分对应的光被拍摄到的情况下，也能够取得与特定成分对应的图像。
21.控制部可以在与由照射部进行的能量射线的1次照射对应的每一次事件中，通过在与作为一个成分的特定成分对应的光到达摄像部的特定时间进行开闭机构的开闭，从而使摄像部执行仅拍摄与特定成分对应的光的摄像处理，控制部可以在多个事件中，按每个事件使摄像部执行上述摄像处理。由此，能够多次进行与一个特定成分对应的光的摄像。
即，对于同一成分(特定成分)能够获得多个图像。根据上述结构，通过将这样获得的多个图像重叠(累计)，从而能够获得仅着眼于多个成分中的一个特定成分的清楚的图像。
22.控制部可以通过对以照射能量射线的时间点为基准的开闭机构的开闭的特定时间、试样台与微通道板的距离、和离子化试样的飞行速度中的至少一个进行调节，从而设定每个成分的特定时间。由此，能够按每个成分灵活地进行光的摄像。
23.本发明的一个方面的质量分析方法包括：第1工序，通过利用照射能量射线的照射部对试样照射能量射线，从而在维持试样的多个成分的位置信息的状态下使多个成分离子化；第2工序，利用设置在离子化试样的飞行路径上的微通道板，根据离子化试样而释放电子，其中离子化试样为通过能量射线的照射而离子化了的试样的成分；第3工序，利用配置在微通道板的后段的荧光体，根据电子而发光；和第4工序，利用配置在荧光体的后段并具有被构成为能够对开状态和闭状态进行切换的开闭机构的摄像部拍摄光，其中，在开状态下使来自荧光体的光通过而拍摄光，在闭状态下遮蔽来自荧光体的光而不拍摄光，在第4工序中，通过在每个成分的特定时间进行开闭机构的开闭，从而使摄像部拍摄与多个成分的各自分别对应的光，荧光体的余辉时间为12ns以下。
24.在该质量分析方法中，在第1工序中，在维持试样的多个成分的位置信息的状态下将多个成分离子化。即，该质量分析方法是投影型质量分析方法。由此，能够提高质量分析的空间分辨率。此外，在第4工序中，通过在每个成分的特定时间进行开闭机构的开闭，能够使摄像部拍摄与多个成分的各自分别对应的光。由此，能够按照每个成分进行光的摄像。因此，能够抑制1次摄像中的信息量，能够抑制处理速度的下降。此外，荧光体的余辉时间为12ns以下。即，荧光体的余辉时间短。由此，即使在一个离子化试样的特定时间与其它离子化试样的特定时间的间隔短的情况下，在第3工序中，荧光体也能够不受与一个离子化试样对应的余辉的影响地发出与其它离子化试样对应的光。由此，能够高精度地拍摄与离子化试样对应的光。因此，根据该质量分析方法，能够提高质量分析的精度，并且能够实现空间分辨率的提高和处理速度的下降的抑制。
25.在第4工序中，可以在与由照射部进行的能量射线的1次照射对应的每一次的事件中，通过在与作为一个成分的特定成分对应的光到达摄像部的特定时间进行开闭机构的开闭，从而执行仅拍摄与特定成分对应的光的摄像处理，并在多个事件中，一边按每个事件改变特定成分一边执行摄像处理。由此，能够一边抑制1次摄像中的信息量，一边进行与多个成分对应的光的摄像。
26.在第4工序中，可以在与由照射部进行的能量射线的1次照射对应的每一次事件期间，在与多个成分的各自分别对应的光到达摄像部的每个特定时间多次进行开闭机构的开闭。由此，能够一边抑制1次摄像中的信息量，一边高效地进行与多个成分对应的光的摄像。
27.质量分析方法可以还包括对由摄像部拍摄得到的图像的数据进行处理的第5工序，在第4工序中，在与由照射部进行的能量射线的1次照射对应的第1事件中，以使得开闭机构在包括与n个(n为2以上的整数)成分的各自分别对应的光到达摄像部的时间点的第1期间成为开状态的方式进行开闭机构的开闭；并在与第1事件不同的第2事件中，以使得开闭机构在包括与从n个成分除去了特定成分的n-1个成分的各自分别对应的光到达摄像部的时间点的第2期间成为开状态的方式进行开闭机构的开闭，并且在第5工序中，基于在第1事件中由摄像部拍摄得到的图像与在第2事件中由摄像部拍摄得到的图像的差，取得与特
定成分对应的图像。由此，能够缓和开闭机构的开闭速度的限制。即，即使在因开闭机构的开闭速度比较慢(即，开状态的期间比较长)而使得在开状态的期间与特定成分之外的其它成分对应的光被拍摄到的情况下，也能够取得与特定成分对应的图像。
28.在第4工序中，可以在与由照射部进行的能量射线的1次照射对应的每一次事件中，通过在与作为一个成分的特定成分对应的光到达摄像部的特定时间进行开闭机构的开闭，从而使摄像部执行仅拍摄与特定成分对应的光的摄像处理，在多个事件中，按照每个事件使摄像部执行仅拍摄与特定成分对应的光的摄像处理。由此，能够多次进行与一个特定成分对应的光的摄像。即，对于同一成分(特定成分)能够获得多个图像。根据上述结构，通过将这样得到的多个图像重叠(累计)，从而能够获得仅着眼于多个成分中的一个特定成分的清楚的图像。
29.在第4工序中，可以通过对以照射能量射线的时间点为基准的开闭机构的开闭的特定时间、可载置试样的试样台与微通道板的距离、和离子化试样的飞行速度中的至少一个进行调节，从而设定每个成分的特定时间。由此，能够按照每个成分灵活地进行光的摄像。
30.发明的效果
31.根据本发明的一个方面，能够提供能够提高质量分析的精度的摄像单元、质量分析装置和质量分析方法。
附图说明
32.图1是一个实施方式的质量分析装置的示意图。
33.图2是表示图1的质量分析装置的各种信号的时间变化的图。
34.图3是表示多个事件中的开闭机构的开闭特定时间的图。
35.图4是表示多个事件中的离子化试样的离子信号强度以及开闭机构的开闭的特定时间的图。
36.图5是表示开闭机构的控制的第1变形例的图。
37.图6是表示开闭机构的控制的第2变形例的图。
38.图7是表示摄像单元的第1变形例的示意图。
39.图8是表示摄像单元的第2变形例的示意图。
40.图9是表示摄像单元的第3变形例的示意图。
41.图10是表示摄像单元的第4变形例的示意图。
42.图11是表示摄像单元的第5变形例的示意图。
43.图12是表示摄像单元的第6变形例的示意图。
44.图13是表示摄像单元的第7变形例的示意图。
45.图14是表示摄像单元的第8变形例的示意图。
46.附图标记的说明
[0047]1……
质量分析装置，2
……
试样台，3
……
照射部，4，4a，4b，4c，4d，4e，4f，4g，4h
……
摄像单元，41
……
mcp(微通道板)，42
……
荧光体，43
……
摄像部，431
……
固体摄像元件，432，434
……
开闭机构，433
……
图像增强器，44
……
光学透镜(连接部)，45
……
光学中继透镜(连接部)，46，47，48
……
fop(纤维光学板，连接部)，5
……
控制部，6
……
数据处理
部，e
……
电子，l1
……
能量射线，l2
……
荧光，s1
……
成分，s
……
试样，s2
……
离子化试样，t1
……
第1期间，t2
……
第2期间。
具体实施方式
[0048]
以下，一边参照附图一边对本公开的实施方式进行说明。对于在各图中相同或相当的部分赋予相同的符号，省略重复的说明。
[0049]
[质量分析装置]
[0050]
图1是质量分析装置1的示意图。如图1所示，质量分析装置1具备试样台2、照射部3、摄像单元4、控制部5和数据处理部6。质量分析装置1用于激光解吸电离(laser desorption/ionization，ldi)法、表面辅助激光解吸电离(saldi：surface-assisted laser desorption/ionization)法，基质辅助激光解吸电离(maldi：matrix-assisted laser desorption/ionization)法、和2次离子质量分析(sims)法等质量分析法。此外，质量分析装置1也可以用于使用了滨松光子学株式会社(hamamatsu photonics k.k.)制造的离子化辅助基板diuthame(多孔氧化铝制作的辅助离子化基板)的质量分析法。
[0051]
能够在试样台2可载置试样s。其中，在使用支承试样s的支承基板(例如上述的离子化辅助基板)的情况下，上述支承基板与试样s一起被载置在试样台2。试样台2例如是形成了ito(indium tin oxide，氧化铟锡)膜等透明导电膜的玻璃基板，透明导电膜的表面成为载置面。可对试样台2施加电压。其中，试样台2只要是能够确保导电性的构件(例如，由不锈钢等金属材料等形成的基板等)即可。试样s例如是活体试样。照射部3配置在试样台2的载置试样s的面的一侧。照射部3对试样s照射能量射线l1。由此，照射部3在维持了试样s的多个成分s1的位置信息的状态下使多个成分s1离子化。试样s的成分s1通过能量射线l1的照射而被离子化为离子化试样s2。其中，试样台2可以通过利用金属等夹住试样台2的两端部(两侧)而被固定。在此情况下，照射部3也可以配置在试样台2的载置试样s的面的相反侧(背面侧)。即，照射部3也可以从试样台2的背面侧对试样s照射能量射线l1。
[0052]
照射部3对试样s中具有规定面积的规定范围一并照射能量射线l1。在本实施方式中，照射部3对试样s照射能量射线l1，其中能量射线l1是具有包括上述规定范围的大小的斑点直径的扁平束。其中，能量射线l1的斑点直径的大小，既可以是包括测量对象的试样s整体的大小，也可以是仅包括试样s的一部分的大小。在为后者的情况下，它能够通过一边使能量射线l1的照射位置(试样s上被照射能量射线l1的位置)移动一边将能量射线l1对试样s照射多次，由此能够得到试样s整体的图像。当被照射能量射线l1时，上述规定范围内的试样s的多个成分s1一并被离子化。质量分析装置1是投影型质量分析装置。更具体而言，在扫描型质量分析装置中，在每一次的能量射线的照射能够取得与能量射线的点直径对应的大小的1个像素的信号。与此相对，质量分析装置1在每一次的能量射线l1的照射取得与能量射线l1的斑点直径对应的图像(多个像素)的信号。根据这样的投影型的质量分析装置1，能够实现比扫描型质量分析装置高的分辨率(空间分辨率)。
[0053]
能量射线l1例如是激光。能量射线l1例如是n2激光或yag激光等。能量射线l1的强度分布(与轴线垂直的截面中的强度分布)大致均匀。能量射线l1的斑点直径例如为100μm～300μm左右。能量射线l1也可以是电子束或离子束。照射部3呈脉冲地照射能量射线l1。照射部3在每个事件照射能量射线l1。照射部3在1次事件中照射1次能量射线l1。即，能量射线
l1的1次的照射对应1个事件。
[0054]
摄像单元4具有微通道板(micro-channel plate，以下称为“mcp”)41、荧光体42、摄像部43和光学透镜(连接部)44。mcp41设置在作为通过能量射线l1的照射而被离子化了的试样s的成分s1的离子化试样s2的飞行路径上。在本实施方式中，作为一例，离子化试样s2的飞行路径呈现从试样台2朝向mcp41的大致直线状，mcp41与试样台2相对地设置。但是，用于在维持能量射线l1的斑点直径内的区域的位置信息的状态下将离子化试样s2从试样台2引导至mcp41的飞行路径并不限定于大致直线状。因此，mcp41不必限于设置在与试样台2相对的位置。例如，在作为将离子化试样s2从试样台2引导至mcp41的方式利用使离子化试样s2的轨道折弯3次而飞行的三重聚焦飞行时间(trift：triple focusing time-of-flight)的方式、使离子化试样s2呈v字状地飞行的反射方式、使离子化试样s2呈8字形地飞行的多轮次(multum)方式等的情况下，mcp41虽然设置在离子化试样s2的飞行路径上，但是与试样台2不相对。
[0055]
对mcp41施加电压。在试样台2上离子化了的离子化试样s2，通过对试样台2施加的电压与对mcp41施加的电压的电位差，朝向mcp41飞行，与mcp41碰撞。多个离子化试样s2在维持位置信息的状态下飞行，以保持因质量差而产生的时间差信息的状态与mcp41碰撞。即，离子化试样s2按照每个其种类以相应于质量差的不同特定时间到达mcp41。
[0056]
mcp41根据离子化试样s2而释放电子e。具体而言，mcp41具有与试样台2相对的输入面41a和与输入面41a为相反侧的输出面41b。输入面41a和输出面41b按照以彼此相对的状态与规定的基准轴交叉的方式配置。mcp41响应离子(带电粒子)向输入面41a的入射而从输出面41b输出电子e。mcp41将离子的空间分布转换成电子的空间分布(电子像)。
[0057]
mcp41具有将多个内径为数μm～数十μm的玻璃毛细管(通道)捆在一起的板状结构。mcp41的各自的通道作为独立的2次电子倍增器发挥作用。因此，根据mcp41，当离子到达通道的表面时被转换成2次电子，并能够在通道内一边反复碰撞一边进行电子倍增。从离子碰撞起至作为2次电子被取出为止的时间为几纳秒以下。其中，摄像单元4也可以具有多级的mcp41。
[0058]
荧光体42配置在mcp41的后段。即，荧光体42相对于mcp41配置在与试样台2的相反侧。荧光体42具有与mcp41相对的输入面42a和与输入面42a相反侧的输出面42b。输入面42a作为电子检测面发挥作用。
[0059]
荧光体42具有基板421和荧光层422。荧光体42以荧光层422与mcp41相对的方式配置。荧光层422具有输入面42a，基板421具有输出面42b。基板421的材料例如是透明的玻璃等。基板421的材料例如可以是蓝宝石等。荧光层422涂布在基板421的与输出面42b相反侧的面。荧光层422由电子碰撞时发出荧光的荧光材料构成。荧光层422的荧光材料例如是gan。荧光层422的荧光材料例如也可以是zno或塑料闪烁体。
[0060]
荧光层422与从mcp41释放的电子e相应地发出荧光l2。荧光层422将因电子e的碰撞而产生的荧光l2转换成荧光图案(光学图像)。荧光材料具有在电子激发消失后也发光并逐渐变弱的余辉特性。荧光层422的余辉时间为12ns以下。荧光层422的余辉时间例如为3ns左右。即，荧光体42是所谓的高速荧光体。在质量分析装置1中，mcp41和荧光层422在不放电的范围内靠近，各自被施加高电压。在质量分析装置1中，使离子和电子分别以高速与mcp41和荧光层422碰撞，从而兼顾获得信号放大率(增益)和位置信息。
[0061]
在荧光层422的荧光材料为gan或zno的情况下，荧光层422例如能够通过使荧光材料外延生长在基板421(例如蓝宝石基板)上而形成。在此情况下，荧光层422的厚度例如为1μm～5μm左右。或者，荧光层422例如也可以通过将由zno构成的粉体的荧光材料涂布在基板421(例如蓝宝石基板)上而形成。在此情况下，荧光层422的厚度例如为2μm～8μm左右。
[0062]
摄像部43配置在荧光体42的后段。即，摄像部43相对于荧光体42配置在与mcp41的相反侧。摄像部43具有固体摄像元件431。固体摄像元件431例如是cmos图像传感器。固体摄像元件431例如也可以是ccd图像传感器或高速图像传感器。
[0063]
固体摄像元件431具有开闭机构432。开闭机构432构成为能够对开状态和闭状态进行切换，其中在开状态下使来自荧光体42的荧光l2通过而拍摄荧光l2，在闭状态下遮挡来自荧光体42的荧光l2而不拍摄荧光l2。开闭机构432的开闭速度与荧光层422的余辉时间为相同程度。开闭机构432的开闭速度例如为3ns左右。开闭机构432的开闭的特定时间可改变。
[0064]
光学透镜44配置在荧光体42与摄像部43之间。光学透镜44将荧光体42和摄像部43光学地连接。光学透镜44连接于摄像部43。光学透镜44将来自荧光体42的荧光l2引导至摄像部43。
[0065]
控制部5控制照射部3和摄像部43的动作。控制部5控制照射部3，以脉冲地照射能量射线l1。控制部5控制固体摄像元件431的开闭机构432的开闭动作。控制部5控制摄像部43，使其执行摄像处理。控制部5例如是具备处理器(例如cpu等)和存储器(例如rom、ram等)等的计算机装置。数据处理部6对由摄像部43拍摄得到的图像的数据进行处理。数据处理部6例如是具备处理器(例如cpu等)和存储器(例如rom、ram等)等的计算机装置。在图1的例中，分开记载了控制部5和数据处理部6，但是也可以由相同的计算机装置构成控制部5和数据处理部6。
[0066]
图2是表示质量分析装置1的各种信号的时间变化的图。如图2所示，控制部5取得来自照射部3、mcp41和摄像部43的信号。图2的横轴表示时间。图2的纵轴从上方起依次表示能量射线l1的控制信号强度、mcp41的离子信号强度、开闭机构432的开闭以及mcp41的离子信号强度在规定期间内的累计值。能量射线l1的控制信号强度是由照射部3所具有的检测器(未图示)检测出的能量射线l1的信号强度。该检测器对有无照射能量射线l1、以及照射能量射线l1的特定时间(时间点)等进行检测。在质量分析装置1中，基于照射能量射线l1的特定时间，进行开闭机构432的开闭等的控制。在本实施方式中，以对试样s照射能量射线l1的时间点(以下称为“基准点”)作为时间的开始的基准“0”。控制部5例如能够在mcp41的输出的累计值达到峰值的特定时间进行开闭机构的开闭。其中，开闭机构的开闭是指在开闭机构成为开状态后从该开状态起至成为闭状态为止的1次的动作。
[0067]
控制部5通过在试样s的每个成分s1(即，试样s中包含的每个成分的种类)的特定时间进行开闭机构432的开闭，从而使摄像部43对与多个成分s1的各自分别对应的荧光l2进行拍摄。每个成分s1的特定时间，作为一例，是指与该成分s1对应的荧光l2到达摄像部43的特定时间。控制部5在与一个成分s1对应的荧光l2到达摄像部43的特定时间进行一次开闭机构432的开闭。
[0068]
控制部5通过在每一次的事件在与作为一个成分s1的特定成分对应的荧光l2到达摄像部43的特定时间进行开闭机构432的开闭，从而使摄像部43执行仅对与特定成分对应
的荧光l2进行拍摄的摄像处理。即，在本实施方式中，控制部5在1次事件期间使摄像部43仅对与一个特定成分对应的荧光l2进行拍摄。1次事件是，包括从由照射部3照射能量射线l1起，至获得基于该能量射线l1的照射的质量分析的图像为止的质量分析装置1的全部动作的期间。其中，“仅对与特定成分对应的荧光l2进行拍摄”，不仅包括与特定成分对应的荧光l2以外的荧光完全不被拍摄的情况，还包括与和特定成分一起测量时能够忽视的程度的特定成分以外的其它成分对应的荧光(噪声)被拍摄的情况。
[0069]
对由控制部5进行的上述控制进行详细地说明。与试样s的多个成分s1的各自分别对应的离子化试样s2的质量彼此不同。因此，多个离子化试样s2以具有由质量差产生的时间差信息的状态依次到达mcp41。即，在试样台2与mcp41的电位差、以及试样台2与mcp41的距离一定的情况下，从能量射线l1被照射至试样s起，多个离子化试样s2各自分别到达mcp41的特定时间按试样s的每个成分s1而不同。因此，mcp41在各个离子化试样s2到达的每个特定时间，依次释放电子。
[0070]
在本实施方式中，着眼于第1事件～第4事件进行说明。图3的(a)是表示基准点r1的图。在本实施方式中，以能量射线l1的控制信号强度开始上升的时间点为基准点r1。图3的(b)～(e)各自是表示第1事件～第4事件的各事件中的开闭机构432的开闭的特定时间的图。如图3所示，控制部5在第1事件～第4事件的各事件中，以基准点r1为基准在彼此不同的特定时间进行开闭机构432的开闭。
[0071]
图4是表示多个事件中的离子化试样s2的离子信号强度和开闭机构432的开闭特定时间的图。如图4所示，在第1事件～第4事件的各事件中，利用mcp41依次检测与试样s的多个(这里是4个)成分s1(s10，s20，s30，s40)对应的离子信号(光谱)。在该例中，从能量射线l1被照射至试样s起至到达mcp41的时间顺序成为成分s10，s20，s30，s40的顺序。控制部5在多个第1事件～第4事件中，一边按照每个事件改变特定成分，一边使摄像部43执行摄像处理。
[0072]
具体而言，在第1事件中，控制部5在对应于成分s10的特定时间(与成分s10对应的荧光l2到达摄像部43的特定时间)进行1次开闭机构432的开闭。即，在第1事件中，控制部5以成分s10为特定成分，使摄像部43执行摄像处理。
[0073]
在第2事件中，控制部5在对应于成分s20的特定时间(与成分s20对应的荧光l2到达摄像部43的特定时间)进行1次开闭机构432的开闭。即，在第2事件中，控制部5以成分s20为特定成分，使摄像部43执行摄像处理。
[0074]
在第3事件中，控制部5在对应于成分s30的特定时间(与成分s30对应的荧光l2到达摄像部43的特定时间)进行1次开闭机构432的开闭。即，在第3事件中，控制部5以成分s30为特定成分，使摄像部43执行摄像处理。
[0075]
在第4事件中，控制部5在对应于成分s40的特定时间(与成分s40对应的荧光l2到达摄像部43的特定时间)进行1次开闭机构432的开闭。即，在第4事件中，控制部5以成分s40为特定成分，使摄像部43执行摄像处理。
[0076]
这样，控制部5以使得在每一次的事件仅与1个特定成分对应的荧光l2通过开闭机构432的方式控制开闭机构432的开闭。由此，在每个事件仅与1个特定成分对应的荧光l2被拍摄。
[0077]
控制部5通过对以基准点r1为基准的开闭机构432的开闭特定时间进行调节，设定
每个成分s1的特定时间。控制部5在各事件中，以使得开闭机构432在包括从基准点r1起与特定成分对应的荧光l2到达摄像部43的特定时间的期间成为开状态的方式，调节开闭机构432的开闭的特定时间。
[0078]
其中，在各事件中，与各个特定成分对应的荧光l2到达摄像部43的特定时间可以使用关于试样s的各成分s1的数据进行计算。此外，与各个特定成分对应的荧光l2到达摄像部43的特定时间，也可以通过将能量射线l1照射至试样s而被事先测量得到。即，通过在各事件前，将能量射线l1照射至试样s而取得mcp41的离子信号强度，从而能够以基准点r1为基准取得各离子化试样s2到达mcp41的各特定时间。这些特定时间为与各个特定成分对应的荧光l2各自分别到达摄像部43的特定时间。
[0079]
控制部5反复进行多次第1事件～第4事件的各个事件。例如，控制部5多次反复执行“第1事件
→
第2事件
→
第3事件
→
第4事件”的一系列的处理。或者，控制部5也可以交替地反复执行“第1事件
→
第2事件
→
第3事件
→
第4事件”的一系列的处理和“第4事件
→
第3事件
→
第2事件
→
第1事件”的一系列的处理。
[0080]
当对试样s反复进行能量射线l1的照射时，试样s被离子化，试样s的量变少。随之，与各个成分s1对应的离子信号强度有变弱的倾向。例如，多次反复进行第1事件后，当多次反复进行第2事件时，存在与成分s20对应的离子信号强度变得比与成分s10对应的离子信号强度弱的倾向。因此，存在与成分s10的图像相比，成分s20的图像变得不清楚的问题。在本实施方式中，通过按如上所述的那样的顺序反复进行各事件，并进行使按每个成分s1取得的多个图像重合的处理(后述的数据处理部6的处理)，从而能够使与各成分s10、s20、s30、s40对应的图像的分辨率均匀。
[0081]
数据处理部6进行将由摄像部43拍摄得到的多个图像重叠的处理。具体而言，数据处理部6进行将在第1事件～第4事件中拍摄得到的各个图像重叠的处理。由此，能够在一个图像中观察与第1事件～第4事件中的各个特定成分对应的图像。进一步，数据处理部6进行将通过多次反复进行第1事件～第4事件的各个事件而拍摄得到的全部图像重叠的处理。由此，通过对相同成分s1将多次拍摄得到的图像重叠(累计)，从而能够获得更清楚的图像。
[0082]
如以上所说明，在摄像单元4中，荧光体42的余辉时间为12ns以下。即，荧光体42的余辉时间短。由此，即使在一个离子化试样s2的特定时间与其它离子化试样s2的特定时间的间隔短的情况下，荧光体42也能够不受对应于一个离子化试样s2的余辉的影响地发出与其它离子化试样s2对应的荧光l2。由此，能够高精度地发出与离子化试样s2对应的荧光l2。因此，根据摄像单元4，能够提高质量分析的精度。
[0083]
荧光体42的荧光材料是gan、zno或塑料闪烁体。由此，能够缩短荧光材料的余辉时间。由此，如上所述，能够高精度地发出与各成分s1对应的荧光l2，并能够提高质量分析的精度。
[0084]
摄像单元4包括将荧光体42和摄像部43光学地连接的光学透镜44。由此，能够一边维持由摄像部43拍摄的图像的分辨率，一边将来自荧光体42的荧光l2适当地输送至摄像部43。
[0085]
在质量分析装置1中，在维持试样s的多个成分s1的位置信息的状态下使多个成分s1离子化。即，质量分析装置1是投影型质量分析装置。由此，与扫描型质量分析装置相比能够提高质量分析的空间分辨率。此外，控制部5通过在每个成分s1的特定时间进行开闭机构
432的开闭，能够使摄像部43拍摄与多个成分s1的各自分别对应的荧光l2。由此，能够按每个成分s1进行荧光l2的摄像。因此，能够抑制1次摄像中的信息量，抑制处理速度的下降。因此，根据质量分析装置1，能够提高质量分析的精度，并且实现空间分辨率的提高和处理速度的下降的抑制。
[0086]
控制部5通过在与由照射部3进行的能量射线l1的1次照射对应的每一次事件，在与作为一个成分s1的特定成分对应的荧光l2到达摄像部43的特定时间进行开闭机构432的开闭，能够使摄像部43执行仅拍摄与特定成分对应的荧光l2的摄像处理。控制部5在多个事件中，一边按照每个事件改变特定成分，一边使摄像部43执行摄像处理。由此，能够抑制1次摄像中的信息量，并进行与多个成分s1对应的荧光l2的摄像。
[0087]
控制部5通过对以基准点r1为基准的开闭机构432的开闭的特定时间进行调节，设定每个成分s1的特定时间。由此，能够按照每个成分s1灵活地进行荧光l2的摄像。
[0088]
[质量分析方法]
[0089]
接着，参照图1和图4，对使用了质量分析装置1的试样s的质量分析方法进行说明。
[0090]
首先，如图1所示，将试样s载置在试样台2。接着，利用照射部3对试样s照射能量射线l1(第1工序)。由此，在维持试样s的多个成分s1的位置信息的状态下使多个成分s1离子化。试样s的成分s1通过能量射线l1的照射而被离子化成离子化试样s2。接着，通过mcp41，根据离子化试样s2而释放电子e(第2工序)。接着，通过荧光体42，根据电子e而发出荧光l2(第3工序)。接着，通过摄像部43对荧光l2进行拍摄(第4工序)。接着，对由摄像部43拍摄得到的图像的数据进行处理(第5工序)。
[0091]
在第4工序中，如上所述，通过在每个成分s1的特定时间进行开闭机构432的开闭，从而使摄像部43拍摄与多个成分s1的各自分别对应的荧光l2。具体而言，在第4工序中，如上所述，在与由照射部3进行的能量射线l1的1次照射对应的每一次事件中，通过在与作为一个成分s1的特定成分对应的荧光l2到达摄像部43的特定时间进行开闭机构432的开闭，从而使摄像部43执行仅拍摄与特定成分对应的荧光l2的摄像处理。如图4所示，在第4工序中，如上所述，在多个第1事件～第4事件中，一边按照每个事件改变特定成分(成分s10，s20，s30，s40)，一边使摄像部43执行摄像处理。在第4工序中，如上所述，通过对以基准点r1为基准的开闭机构432的开闭特定时间进行调节，从而设定每个成分s1的特定时间。
[0092]
如以上所说明的那样，在质量分析方法中，在第1工序中，在维持试样s的多个成分s1的位置信息的状态下将多个成分s1离子化。即，该质量分析方法是投影型质量分析方法。由此，能够提高质量分析的空间分辨率。此外，在第4工序中，通过在每个成分s1的特定时间进行开闭机构432的开闭，能够使摄像部43拍摄与多个成分s1的各自分别对应的荧光l2。由此，能够按每个成分s1进行荧光l2的摄像。因此，能够抑制1次摄像中的信息量，并能够抑制处理速度的下降。此外，荧光体42的余辉时间为12ns以下。即，荧光体42的余辉时间短。由此，即使在一个离子化试样s2的特定时间与其它离子化试样s2的特定时间的间隔短的情况下，在第3工序中，荧光体42也能够不受对应于一个离子化试样s2的余辉的影响地发出与其它离子化试样s2对应的荧光l2。由此，能够高精度地拍摄与离子化试样s2对应的荧光l2。因此，根据质量分析方法，能够提高质量分析的精度，并且实现空间分辨率的提高和处理速度的下降的抑制。
[0093]
在第4工序中，在与由照射部3进行的能量射线l1的1次照射对应的每一次的事件
中，通过在与作为一个成分s1的特定成分对应的荧光l2到达摄像部43的特定时间进行开闭机构432的开闭，从而能够使摄像部43执行仅拍摄与特定成分对应的荧光l2的摄像处理。在第4工序中，在多个事件中，一边按每个事件改变特定成分，一边使摄像部43执行摄像处理。由此，能够一边抑制1次摄像中的信息量，一边进行与多个成分s1对应的荧光l2的摄像。
[0094]
在第4工序中，通过对以基准点r1为基准的开闭机构432的开闭特定时间进行调节，从而设定每个成分s1的特定时间。由此，能够按照每个成分s1灵活地进行荧光l2的摄像。
[0095]
[变形例]
[0096]
以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但是本发明并不限定于上述的实施方式。
[0097]
(开闭机构的控制的第1变形例)
[0098]
在上述实施方式中，示出了控制部5在多个事件中一边按每个事件改变特定成分、一边使摄像部43执行摄像处理的例子，但是并不限定于此。图5是表示开闭机构432的控制的第1变形例的图。图5的(a)是表示基准点r1的图。图5的(b)是表示1次事件中的开闭机构432的开闭特定时间的图。如图5所示，控制部5可以在与由照射部3进行的能量射线l1的1次照射对应的1次事件期间，在与多个成分s1(成分s10，s20，s30，s40)的各自分别对应的荧光l2到达摄像部43的特定时间多次进行开闭机构432的开闭。即，控制部5可以在1次事件中使摄像部43拍摄与多个成分s1对应的多个荧光l2。由此，能够抑制1次摄像中的信息量，并在1次事件中高效地进行与多个成分s1对应的荧光l2的摄像。能够将开闭机构432的开闭间隔设定为例如1μs、1.5μs或500ns等彼此不同的值。
[0099]
(开闭机构的控制的第2变形例)
[0100]
图6是表示开闭机构432的控制的第2变形例的图。图6的(a)是表示基准点r1的图。图6的(b)和(c)各自分别是表示第1事件和第2事件各自中的开闭机构432的开闭的特定时间的图。图6的(d)是表示用于对与特定成分对应的荧光l2进行拍摄的开闭机构432的开闭的特定时间的目标值的图。
[0101]
也可以构成为，如图6的(b)所示，控制部5在第1事件中，以使得开闭机构432在第1期间t1成为开状态的方式进行开闭机构432的开闭，如图6的(c)所示，在与第1事件不同的第2事件中，以使得开闭机构432在第2期间t2成为开状态的方式进行开闭机构432的开闭。第1期间t1包括与n个(n为2以上的整数)成分s1(例如，图4所示的4个成分s10，s20，s30，s40)的各自分别对应的荧光l2到达摄像部43的时间点。即，第1期间t1是与n个成分s1的各自分别对应的荧光l2全部到达摄像部43的期间。第2期间t2包括与从n个成分s1除去了特定成分(例如成分s10)的n-1个成分s1(成分s20，s30，s40)的各自分别对应的荧光l2到达摄像部43的时间点。即，第2期间t2是与n-1个成分s1的各自分别对应的全部荧光l2到达摄像部43的期间。
[0102]
第1期间t1与第2期间t2的差，相当于用于对与特定成分(在此作为一例是成分s10)对应的荧光l2进行拍摄的开闭机构432的开闭期间。即，从第1期间t1除去了与第2期间t2重复的期间后的期间，是仅对作为与多个成分s10、s20、s30、s40中的特定成分的成分s10对应的荧光l2进行拍摄的期间。于是，也可以是，数据处理部6基于在第1事件中由摄像部43拍摄得到的与第1期间t1对应的图像与在第2事件中由摄像部43拍摄得到的与第2期间t2对
应的图像的差，取得与特定成分对应的图像。由此，能够缓和开闭机构432的开闭速度的限制。即，即使在因开闭机构432的开闭速度比较慢(即，开状态的期间比较长)而使得在开状态的期间与特定成分之外的成分s1对应的荧光l2被拍摄到的情况下，也能够取得与特定成分对应的图像。
[0103]
此外，控制部5也可以在与由照射部3进行的能量射线l1的1次照射对应的每一次事件，通过在与作为一个成分s1的特定成分对应的荧光l2到达摄像部43的特定时间进行开闭机构432的开闭，从而使摄像部43执行仅拍摄与特定成分对应的荧光l2的摄像处理。此外，控制部5可以在多个事件中，按每个事件使摄像部43执行上述摄像处理。即，控制部5可以在各个事件中，使摄像部43拍摄与同一特定成分对应的荧光l2。具体而言，控制部5在各事件中，在与同一特定成分对应的荧光l2到达摄像部43的同一特定时间进行开闭机构432的开闭。由此，能够多次进行与一个特定成分对应的荧光l2的摄像。即，对于同一成分(特定成分)s1能够获得多个图像。根据上述结构，通过将这样得到的多个图像重叠(累计)，从而能够获得仅着眼于多个成分s1中的一个特定成分的清楚的图像。
[0104]
此外，上面说明了控制部5通过对以基准点r1为基准的开闭机构432的开闭的特定时间进行调节来设定每个成分s1的特定时间的例子，但是并不限定于此。控制部5也可以通过对以基准点r1为基准的开闭机构432的开闭的特定时间、试样台2与mcp41的距离、和离子化试样s2的飞行速度中的至少一个进行调节，设定每个成分s1的特定时间。离子化试样s2的飞行速度，例如能够通过调节试样台2与mcp41的电位差而设定。
[0105]
此外，在质量分析方法的第4工序中，可以如上所述，在与由照射部3进行的能量射线l1的1次照射对应的1次事件期间，在与多个成分s1的各自分别对应的荧光l2到达摄像部43的每个特定时间进行多次开闭机构432的开闭。
[0106]
此外，在质量分析方法的第4工序中，可以如上所述，在第1事件中，以使得开闭机构432在第1期间t1成为开状态的方式进行开闭机构432的开闭，在与第1事件不同的第2事件中，以使得开闭机构432在第2期间t2成为开状态的方式进行开闭机构432的开闭。此外，在第5工序中，可以如上所述，基于在第1事件中在由摄像部43拍摄得到的与第1期间t1对应的图像与在第2事件中由摄像部43拍摄得到的与第2期间t2对应的图像的差，取得与特定成分对应的图像。
[0107]
此外，在质量分析方法的第4工序中，可以如上所述，在与由照射部3进行的能量射线l1的1次照射对应的每一次事件，通过在与作为一个成分s1的特定成分对应的荧光l2到达摄像部43的特定时间进行开闭机构432的开闭，从而使摄像部43执行仅拍摄与特定成分对应的荧光l2的摄像处理。此外，在第4工序中，可以如上所述，在多个事件中，按每个事件使摄像部43执行仅拍摄与特定成分对应的荧光l2的摄像处理。
[0108]
此外，在质量分析方法的第4工序中，可以如上所述，可以通过对以基准点r1为基准的开闭机构432的开闭的特定时间、试样台2与mcp41的距离、以及离子化试样s2的飞行速度中的至少一个进行调节来设定每个成分s1的特定时间。
[0109]
以下，对摄像单元的几个变形例(第1～第8变形例的摄像单元4a～4h)进行说明。质量分析装置1也可以代替上述的摄像单元4而设置以下说明的摄像单元4a～4h中的任意个。
[0110]
(摄像单元的第1变形例)
[0111]
图7是表示摄像单元的第1变形例(摄像单元4a)的图。摄像单元4a还具有光学中继透镜(连接部)45和图像增强器433，在这点上与摄像单元4不同。在摄像单元4a中，摄像部43具有固体摄像元件431和图像增强器433。固体摄像元件431配置在图像增强器433的后段。即，固体摄像元件431相对于图像增强器433配置在与荧光体42的相反侧。图像增强器433具有开闭机构434。
[0112]
图像增强器433具有：设置在来自荧光体42的光入射的侧(光学透镜44侧)的光电面、mcp和荧光面。光电面将来自荧光体42的光转换成电子。mcp使该电子倍增。荧光面将倍增了的电子转换成光，使该光出射至固体摄像元件431侧。图像增强器433例如是浜松光子学公司制造的高速选通图像增强器单元。开闭机构434由设置在图像增强器433的内部的光电面和mcp构成。具体而言，与mcp的电位相比光电面的电位较低的状态，相当于在光电面被转换了的光被拉到mcp的状态(即，开闭机构434的开状态)，与mcp的电位相比光电面的电位较高的状态，相当于在光电面被转换了的光从mcp反射而被遮蔽的状态(即，开闭机构434的闭状态)。即，在质量分析装置1具备摄像单元4a的情况下，控制部5(参照图1)通过使图像增强器433的光电面和mcp间的电位变化，从而能够控制开闭机构434的开闭。光学中继透镜45配置在图像增强器433与固体摄像元件431之间。光学中继透镜45将图像增强器433和固体摄像元件431光学地连接。
[0113]
在摄像单元4a中，也可以替代开闭机构432而利用开闭机构434来进行上述的开闭动作。此外，图5的(b)所示那样的开闭动作也可以通过开闭机构432实现。在此情况下，例如，通过基于由较高性能的函数信号发生器生成的电压信号使开闭机构434动作，从而可以将开闭机构434的开闭间隔设定为例如1μs、1.5μs或500ns等彼此不同的值。通过提高图像增强器433的电源的供给能力，并且提高固体摄像元件431的帧速率，从而能够在1次事件中实现多次开闭机构434的开闭。
[0114]
根据摄像单元4a，能够利用图像增强器433放大来着荧光体42的荧光，使固体摄像元件431进行摄像。因此，即使在来自荧光体42的光非常微弱的情况下，也能够对该光进行拍摄(摄像)。此外，图像增强器433的开闭机构434的开闭速度比机械式的开闭机构快。因此，通过使用图像增强器433的开闭机构434，即使在一个成分的特定时间与其它成分的特定时间的间隔短的情况下，也能够适当地使与各个成分对应的光通过或将该光遮蔽。
[0115]
(摄像单元的第2变形例)
[0116]
图8是表示摄像单元的第2变形例(摄像单元4b)的图。摄像单元4b具有fop(纤维光学板(fiber optic plate)，连接部)46来替代光学中继透镜45，在这点上与摄像单元4a不同。fop46配置在图像增强器433与固体摄像元件431之间。fop46将图像增强器433和固体摄像元件431光学地连接。具体而言，摄像单元4b具有使fop46在固体摄像元件431上耦合(coupling)的结构。fop46例如是通过将几百万根直径为几μm左右的光纤捆在一起而形成的光学器件。根据这样的结构，能够使摄像单元4b的结构(图像增强器433与固体摄像元件431的连接部分的结构)小型化，并且与使用光学透镜作为连接部的情况相比，光学调节变得容易且能够提高光量。
[0117]
(摄像单元的第3变形例)
[0118]
图9是表示摄像单元的第3变形例(摄像单元4c)的图。摄像单元4c具有fop(连接部)47来替代光学透镜44，并且具有荧光体42c来替代荧光体42，在这些方面与摄像单元4不
同。荧光体42c在不具有基板421这点与荧光体42不同。即，荧光体42c仅由荧光层422构成。fop47配置在荧光体42c与摄像部43之间。荧光体42c形成在fop47中的与摄像部43相反一侧的一个面47a。荧光体42c例如可以将由板状(块状)或液体状的塑料闪烁体构成的荧光材料涂布在fop47的一个面47a上使其干燥而形成。或者，荧光体42c例如也可以通过将由zno形成的粉体的荧光材料涂布在fop47的一个面47a上而形成。后者的情况下的荧光体42c的厚度例如为2μm～8μm左右。fop47的另一面(与一个面47a的相反侧的面)47b与摄像部43连接。fop47将荧光体42c和摄像部43光学地连接。根据摄像单元4c，能够以简单的结构将荧光体42c和摄像部43光学地连接。
[0119]
(摄像单元的第4变形例)
[0120]
图10是表示摄像单元的第4变形例(摄像单元4d)的图。摄像单元4d具有fop47来替代光学透镜44，并且具有荧光体42c来替代荧光体42，在这些方面与摄像单元4a不同。fop47配置在荧光体42c与摄像部43的图像增强器433之间。fop47的另一面47b与图像增强器433连接。fop47将荧光体42c和图像增强器433光学地连接。
[0121]
(摄像单元的第5变形例)
[0122]
图11是表示摄像单元的第5变形例(摄像单元4e)的图。摄像单元4e具有fop46来替代光学中继透镜45，在这点上与摄像单元4d不同。
[0123]
(摄像单元的第6变形例)
[0124]
图12是表示摄像单元的第6变形例(摄像单元4f)的图。摄像单元4f具有fop(连接部)48来替代光学透镜44，在这点上与摄像单元4不同。fop48配置在荧光体42与摄像部43之间。fop48与荧光体42及摄像部43连接。fop48将荧光体42和摄像部43光学地连接。摄像单元4e的结构，在难以将荧光层422直接形成于fop48的情况下有效。具体而言，在采用摄像单元4e的结构的情况下，首先，在基板421的表面形成荧光层422，通过研磨使基板421变薄，由此能够形成荧光体42。接着，能够将荧光体42粘贴在fop48。
[0125]
(摄像单元的第7变形例)
[0126]
图13是表示摄像单元的第7变形例(摄像单元4g)的图。摄像单元4g具有fop48来替代光学透镜44，在这点上与摄像单元4a不同。fop48配置在荧光体42与图像增强器433之间。fop48与荧光体42及图像增强器433连接。fop48将荧光体42和图像增强器433光学地连接。
[0127]
(摄像单元的第8变形例)
[0128]
图14是表示摄像单元的第8变形例(摄像单元4h)的图。摄像单元4h具有fop48来替代光学透镜44，在这点上与摄像单元4b不同。fop48配置在荧光体42与图像增强器433之间。fop48与荧光体42及图像增强器433连接。fop48将荧光体42和图像增强器433光学地连接。
[0129]
上述的一个实施方式或变形例中的一部分的结构，可以任意地应用于其它实施方式或变形例的结构。