Времяпролетный масс-спектрометр

(51)5 Н 01,3 4 И БРЕТВУ АВТОРСКОМУ ЕТЕЛ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ И(71) Институт космических исследований АН СССР(56) Авторское свидетельство СССР М. 1095272, кл. Н 01,3 49/40, 1984,Авторское свидетельство СССР М 1651327, кл, Н 01 3 49/40, 1987.(57) Изобретение относится к научному приборостроению, в частности к области исследования массового и изотопного состава 2вещества, т,е. к масс-спектрометрии. Целью изобретения является повышение точности анализа, что достигается путем уменьшения влияния многократно заряженных ионов, Перед детектором 1 расположена сеточная сборка 2, Внутри области дрейфа между сеточной сборкой 2 и выходной сеткой 3 рефлектора соосно расположены защитная подложка 4, мишень 5 и цилиндрические электроды 6 и 7, За сеткой 8 рефлектора расположены фокусирующий обьектив 9 и лазер 10, Изобретение позволяет создать переносной лазерный масс-анализатор для широкого класса научных и прикладных задач, включая защиту окружающей среИзобретение относится к научному приборостроению, преимущественное направление его использования - исследование массового и изотопного состава вещества, т.е, масс-спектрометрия.Целью изобретения является повышение точности анализа за счет уменьшения влияния многократно заряженных ионов,На чертеже представлена схема предлагаемого прибора.Перед детектором 1 расположена сеточная сборка 2. Внутри области дрейфа между сеточной сборкой 2 и входной сеткой 3 рефлектора соосно расположены защитная подложка 4, мишень 5 и цилиндрические электроды б и 7. За сеткой 8 рефлектора расположены фокусирующий объектив 9 и лазер 10,На прибор подают следующие напряжения; при анализе ионов с энергией 150 - 200 эВ средняя сетка сборки 2 имеет потенциал + 150 В, сетка 8 находится под потенциалом 200 В, сетка 3 - под нулевым потенциалом. как и мишень 5, и подложка 4. На электроды б и 7 подается напряжение, например, 30 и 50 В соответственно, При этом в связи со сложностью проведения расчетов зависимости фокусного расстояния иммерсионной линзы от соотношения потенциалов на электродах наиболее оптимально подбирать эти величины экспериментально. Объектив 9 обеспечивает фокусировку лазера 10 в пятно диаметром 20-150 мкм при удельной мощности -10 вт/см,Масс-спектрометр работает следующим образом,Ионы, образованные на мишени 5, разлетаются в первом приближении изотропно и часть из них, двигаясь вдоль дрейфового участка; попадает сначала в фокусирующее поле иммерсионной линзы, включающую электроды б и 7, и далее в тормозящее поле рефлектора, ограниченного сетками 3 и 8. Отраженные ионы, вновь двигаясь вдоль дрейфового участка, испытав воздействие фокусирующего поля иммерсионной линзы и пройдя сквозь сеточную сборку 2. попадают на детектор 1. Взаимное расположение мишени 5, подложки 4 и электродов б и 7. а также напряжение на них можно подобрать такими, что ионы, вылетающие внутри угла ЗОО, фокусируются на защитную подложку, а на детектор попадают ионы прсимущественно одной кратности.Возможны и другие варианты, отличающиеся взаимным расположением мишени, подложки и иммерсионной линзы вдоль дрейфового участка. Это дает возможность в зависимости от поставленной задачи оптимизировать наиболее важные физическиехарактеристики прибора, например высокую чувствительность, максимальное разрешение и т,д.5 Согласно проведенным предварительным оценкам для характерных размеровдрейфового участка -15 - 20 см и рефлектора5 - 7 см можно достичь массового разрешения 300 и трансмиссии -10 ,10. Для создания прибора не требуются детекторы ионов специальной конструкции сотверстием в середине, которые не вы пускаются. Во время работы с прибором не требуется сложное перемещение мишени в15 вакууме, Полностью линейная конфигурация прибора существенно уменьшает ее габариты в целом. Указанные факторыпримерно в три раза упрощают конструкцию прибора, создавая реальные условия20 для его серийного производства,Наличие иммерсионной линзы, способной собирать периферийные ионы, а такжевозможность подбора ее характеристик ирасположения так же, как и возможность25 подбора взаимного расположения и размеров мишени и подложки, дают возможностьувеличить чувствительность и дополнительную степень свободы для обеспечения повышения избирательности. Упрощается и30 обработка данных и отождествление спектров,Технологичность одновременно с высокими физическими характеристиками, малые габариты и простота эксплуатации дают35 возможность при использовании изобретения создать переносной лазерный массанализатор для широкого класса научных иприкладных зада, включая защиту окружающей среды,40 Формула изобретенияВремяпролетный масс-спектрометр, содержащий соосно расположенные источникионов, фокусирующую электростатическуюсистему, расположенную в пространстве45 дрейфа, и рефлектор, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что. с целью повышения точности анализа за счет уменьшения влияния многократно заряженных ионов, фокусирующаяэлектростатическая система выполнена в50 виде иммерсионной линзы, источник ионоввыполнен лазерным и размещен за рефлектором, а между детектором и мишенью источника ионов соосно им установленазащитная подложка, при этом выполняются55 следующие условия:Омбп - О,1где г 1 л - диаметр мишени, м;д, - диаметр подложки, м;0 - диаметр детектора, м.