Призменный масс-спектрометр с фокусировкой по энергии

) (11) 70 1) Н 01 1 49/3 и"1/11;и .1 д,.1 ГГф,п,уу, ,3ИКЫ 1 УУ 1-);,ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт ядерной физики АН Казахской ССР(56) 1. Кельман В. М. и др. Электронно- оптические элементы, призменных спектрометров заряженных частиц. Алма-Ата, Наука 1979, с. 68-80, с. 89-98.2. Авторское свидетельство СССР353186, кл. Н 01 1 49/32, 1972 (прототип).(54) (57) ПРИЗМЕННЫЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТР С ФОКУСИРОВКОИ ПО ЭНЕРГИИ, содержащий источник и приемник ионов, магнитную призму и две расположенные по обе стороны от нее электростатические системы, которые выполнены, в виде плоских электродов, размещенных симметрично относительно средней плоскости массспектрометра, причем каждая электростатическая система состоит из линзы, образованной электродами, разделенными кольцевыми концентрическими щелями, и ахроматизирующего элемента, выполненного в виде преломляющей системы, состоящей из электродов, разделенных прямыми параллельными щелями, отличающийся тем, что, с целью увеличения разрешающей способности и чувствительности масс-спектрометра и уменьшения его габаритов, линзы электростатических систем расположены между магнитной призмой и ахроматизирующими элементами, каждый из которых содержит ионное зеркало, при этом эффек- ЕС тивная плоскость отражения каждого зеркала параллельна шелям соответствующей преломляющей системы,Изобретение относится к технике массспектрометрии и может быть использовано в тех отраслях народного хозяйства, где требуется анализ химического состава веществ.Известны масс-спектрометры с фокусировкой по энергии, состоящие из источника и приемника ионов, коллиматорной и фокусирующей линз, магнитной призмы и ахроматизирующих электростатических элементов 1Однако известные масс-спектрометры обладают невысокой дисперсией.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является пр изме нный масс-спектрометр, содержащий источник и приемник ионов, магнитную призму и две расположенные по обе стороны от нее электростатические системы, каждая из которых состоит из линзы и ахроматизирующего элемента, представляющего собой преломляющую телескопическую систему. Каждый электрод электростатической системы состоит из пары идентичных параллельных пластин, расположенных симметрично относительно средней плоскости. Обращенные друг к другу края электродов линзы искривлены по дугам окружностей, края электродов ахроматизирующего элемента прямые. Угловая дисперсия магнитной призмы по массе в этом приборе увеличивается в результате прохождения пучка через второй ахроматизирующий элемент. Линейная дисперсия 0 д определяется формулойРв =Рч 1 - рр - )где 0 - угловая дисперсия магнитной призмы;-заднее фокусное расстояние фокусирующей линзы;Чи -углы падения и преломления пучка для преломляющей системы, расположенной после магнитной призмы;В случае двумерного магнитного поля 0 = 1 рК, где, - угол падения пучка на магнитную призму 2.Однако в известном устройстве не полностью используется возможность увелиличения дисперсии за счет ахроматизирующего элемента, так как полученный выигрыш дисперсии частично теряется при последующем прохождении пучка через фокусирующую линзу. Это существенно снижает удельную дисперсию прибора, а следовательно, его разрешающую способность и чувствительность, Кроме того, увеличение дисперсии требует увеличения фокусного расстояния фокусирующей линзы, что приводит к возрастанию габаритов прибора.Целью изобретения является увеличение разрешающей способности и чувствительности и уменьшение габаритов призменного масс-спектрометра с фокусировкой по энергии. Цель достигается тем, что в призменноммасс-спектрометре с фокусировкой по энергии, содержащем источник и приемник ионов, магнитную призму и две расположен ные по обе стороны от нее электростатические системы, которые выполнены в виде плоских электродов, размещенных симметрично относительно средней плоскости массспектрометра, причем каждая электростатическая система состоит из линзы, обра О зованной электродами, разделенными кольцевыми концентрическими щелями, и ахроматизирующего элемента, выполненного в виде преломляющей системы, состоящей из электродов, разделенных прямыми параллельными щелями, линзы электростатических систем расположены между магнитной призмой и ахроматизирующими элементами, каждый из которых содержит ионное зеркало, при этом эффективная плоскость отражения каждого зеркала параллельна щелям соответствующей преломляющей системы.ДисперСия такого прибора по массе определяется формулойр,Р 1 Уз (2)гдеБ,н - имеют указанные значения;Чм Ч 1 - углы между осевой траекториейпучка и перпендикуляром к щелям расположенного после магнита ахроматизирующего элемен- та на входе и соответственно на выходе этого элемента.ЗОИз сравнения формул (1) и (2) следует, что дисперсия в предлагаемом приборе при практически используемых углах и в два и более раз превышает дисперсию известного устройства. Объясняется это тем, что в предлагаемом устройстве выигрыш в дисперсии достигается не только при прохождении ахроматизирующего элемента, но и при прохождении линзы. Увеличение дисперсии, связанное с увеличением фокусного расстояния линзы, в пре длагаемом приборе достигается без увеличения габаритов масс-спектрометра, так как фокус линзы может быть сделан мнимым предметом для ахроматизирующего элемента,Угол отклонения ионного пучка в каждой электростатической системе принимает значения в интервале от 30 до 150, Особенно компактным предлагаемый прибор становится при угле отклонения пучка, большем 90.На чертеже схематически изображенпредлагаемый масс-спектрометр в проекции на среднюю плоскость.Масс-спектрометр включает в себя источник 1 ионов, приемник 2,магнитную (клиновидную) призму 3 и две расположенные 55 симметрично относительно нее идентичныеэлектростатические системы, состоящие из электродов 4-8 и 9-13, каждый из которых представляет собой пару параллель