Масс-спектрометр

г. ЩеспЯр ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТавтй сйидВВЬтв(71) Институт коллоидной химии ихимии воды им.А.В.Думанского иСумский завод электронных микроскоповим.,50-летия ВЛКСМ(56) 1, Авторское свидетельство СССРВ 270330, кл. Н 01.3 49/28, 1966.(54)(57) МАСС-СПЕКТРОМЕТР поЭвт.св. В 270330, о т л и ч а ю щ и й-с я тем, что, с целью повышения егоразрешающей способности и чувствий 2 у Й" тра"оответяженполяизмы;етры е р Н нтральнонов иему напнитногоельной прые парам адиус ктори твующ ность ма дополнит "2 - анапогнчосновной риэмы. ддествянный комитат ссоена икее 7 аМи КОМпю тельности без увеличения габаритов,анализирующей системы, в него введенадополнительная аксиально-симметричнаямагнитная призма с коэффициентомнеоднородности магнитного поля и =1,которая расположена между источникомионов и электростатической линзой, апараметры призмы определяются усло-вием1 1128Изобретение относится к областймасс-спектрометрии, в частности кмасс-спектрометрам с анализирующимисистемами, содержащими неоднородныеаксиально-симметричные магнитные 5поля, изменяющиеся по законуИН = Н (-) и может быть использо"0 Р фван для химического и изотопного анализа веществ и материалов, а также в качестве масс-сепаратора при разделении изотопов.По основному авт,св. й 270330 известен масс-спектрометр, содержащий ионный источник ионов, регистри рупицее устройство и магнитный анализатор, например 270-градусный с неоднородным магнитным полем, например с Ь = 1, причем магнитный анализатор имеет прямые границы. Камера 2 О магнитного анализатора расположена вокруг вымораживающей ловушки, а между источником ионов и магнитным анализатором установлена формирующая сходящийся пучок ионов электро статическая линза, в фокусе которой расположен приемник ионов Я . Разрешающая способность такого масс-спектрометра зависит от геометрического увеличения анализирующей системы, которое определяется величиной отношения длины пролета иона от линзы до приемника ионов к длине лролета иона от источника ионов до 35 линзы. Например, в промьпиленном призменном масс-с ектрометре МХ-.2301, й котором реализована известная.ионно-оптическая система, разрешающая способность не превы шает 1000 из- а геометрического увеличения анализирующей системы, равного 2. Для того, чтобы величина, геометрического увеличения была меньшей или равной единице, источник ф 5 ионов приходится удалять от электрической линзы на некоторое расстояние, большее или равное длине пролета иона от линзы до приемника ионов. На участке источник ионов - линза 50 фокусировка ионного пучка не производится, в результате ухудшается транспортировка ионов в анализирующей системе и снижается чуствительность масс-спектрометра. 55Цель изобретения - повьппение разрешающей способности и изотопи.ческой чувствительности масс-спектро/ 308 2метра беэ увеличения габаритов его анализирующей системы.Эта цель достигается тем, что в устройстве дополнительно установленааксиально-симметричная магнитнаяпризма с коэффициентом неоднородности магнитного поля И = 1, котораярасположена .между источником ионов иэлектростатической линзой, а параметры призмы определяются из условияф,Н,ггнгде г, и Н, - радиус центральнойтраектории ионов, исоответствующая емунапряженность магнитного поля дополнительнойпризмы;И 1 - аналогичные параметрыосновной призмыНа чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого массспектрометра.Устройство содержит последовательно расположенные источник 1 ионов, дополнительную аксиально-симметричную магнитную призму 2, электростатическую линзу 3, основную магнитную призму 4 и приемник 5 ионовМасс-спектрометр работает следующим образом.Ионывьппедшие из ионного источника 1 в виде расходящегося пучка, поступают в дополнительную магнитную призму 2 и разделяются в ее неоднородном магнитном поле по величине отношения массы иона к его заряду. Ионы регистрируемой массы Мо движутся но центральной траектории, поскольку геометрические и. физические параметры дополнительной призмы выбраны такими что выполняется основное уравнение магнитного масс-спектрометрагг О (144 о М =(2) где Мо в . массовое число иона, ат.м.;1 - напряжение, ускоряющееионы, В;г - радиус центральной траектории, см;Н 1 - напряженность магнитногополя, .Э.После прохождения дополнительной магнитной призмы предварительно разЗаказ 9072/39 Тираж 682 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва. Ж, Раушская наб д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул Проектная, 4 3 1 деленный по массам ионный пучок поступает в электростатическую фокусирующую систему (линзу нли систему линз), которая преобразует расходящийся ионный пучок в сходящийся, -т.е. фокусирует его на коллектор приемника ионов. На пути движения к приемнику ионы проходят неоднородное магнитное поле основной магнитной призмы, в котором они еще больше разделяются по величине отношения массы иона к его заряду. Параметры основной магнитной призмы выбраны такими, что соблюдается условие, при котором ионы регистрируемой массы М движутся по центральной траекто- рии Поскольку левые части уравнений (2) и (3) равны получаемусловие (1) согласования параметров дополйительной и основной магнитных призм. Регистрацию ионов различных масс в предлагаемом масс"спектрометре можно осуществить либо путем измене ния ускоряющего ионы напряжения, либо путем изменения напряженйости магнитных полей обеих призм. В пос- . леднем случае электромагниты призм следует подключать к общему источнику питания в целях уменьшения влияния флуктуаций магнитных полей ,призм на разрешающуюспособность массспектрометра.Разрешающая способность предла" гаемого масс-спектрометра в 1,5 раза 128308 4вышее, чем известного, при той жедлине пролета иона от источника ионов к приемнику. Повышение разрешающей способности происходит за счетувеличения дисперсии по массам анализируюшей системы. Одновременно в1,5-2 раза улучшается и абсолютнаячувствительность масс-спектрометраза счет аксиальной фокусировки 10 ионного пучка неоднородным магнитным .полем дополнительной призмы на участ.ке траектории ионный источник -электростатическая фокусирующаясистема.Изотопическая чувствительностьмасс-спектрометра повышается в7-8 раз вследствие разделения ионовосновной массы и примесной массыв дополнительном масс-анализаторе, 20 Предлагаемый масс-спектрометрне критичен к выбору геометрическихпараметров, поскольку изменениелюбого из этих параметров может бытьскомпенсировано регулировкой фокус ного расстояния электростатическойфокусирующей системы путем. измененияпотенциалов на ее электродах. Поэтому анализирующая система предлагаемого масс-спектрометра не требует ЗО механической юстировки, на аналитические характеристики прибора невлияют поля рассеяния магнитныхпризм и пространственный зарядюионного пучка, что упрощает техно логию изготовления и эксплуатациютакого масс-спектрометра.Предлагаемый масс-спектрометрЭимеет небольшие габариты и простуюконструкцию.