Времяпролетный масс-спектрометр

.901651327 А 1 49/ 1) П ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕпО иэОБРетениям и ОчнРьтПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗО ТЕНИ Ъ СВРЩЕТЕЛЬСТВУ(21) (22) (46) (71) ний Бюл, осми еских исследов адзе88.8)свилП 01А., 11 мн-)(1505. СССР1966.инейныйт. 76,етельство 1 49/40, кк Л.В. ЗТй, 1979 В 19 И(54 (5 ВРИ 1 Я ПРОЛ Изобретень риборостро зовано при ава нейтра ергетичных яию и может бьисследовании мьного газа, иионов и плдзм гь исассового ль ока низсост коз сл Встви акуума. 11 ель - повынен ия Исследуемые ионы дрейФуют в участке дрейФа 1, Входное окно приборапредставляет собой сборку сеток 2, 3 и 4 коаксиальной конФигурации, Сетка 5 ограничивает участок дрейФа 1 состороны входа. Цилиндрическая диаФрагма 6 с щелью располагается переднакальным проводом 7, а за областью, ограниченной сетками 3 и 4, распола Э гается цилиндрический анод 8. Внутри д дрейФового участка расположена отклоняющая система 9. Область между сетками 10, 11 и 12 представляет собой рейлектрон. За сеткои 12 расположен ому Изобретение относится к науч приборостроению и может быть ис зовано при исследовании массово состава нейтрального газа, пото.:низкоэнергетичных ионов и плазмы условиях вакуума,Цель изобретения - создание ра осесимметричной конФигурации собного анализировать нейтральны газ и приходящий извне поток ио при этом повысить чувствительнос прибора и надежность полученныхольо в прибо- споо ьан ных. На чертеже представлена схепредлагаемого масс-спектрометр 4350931/2 28,12.87 23.05.91. ИнститутАИ СССР Г.Г.Манаг 621, 384 (О Авторское 8034, кл,амырин Б,-Реблектро с, 1500 ЕТ 1 П 1 Й КАСС-СПГ 1(ТРОМЕТР е относится к научнотельности масс-спектрометрд. При анализе нейтрального газа мдсс-спектрометром газ ионизируется в облдсти, ограниченной сетками 3 и 4, и образованные ионы удерживаются электростатическим нолем до момента подачи выталкивдюще - го импульса, после чег о ионы ускоряются в области между сетками 4 и 5, Пройдя через область дрейФа и отклонившись в поле электродов 10-13, ионы попадают нд детектор 15. Дня снижения энергетического разброса детектируемых ионов используется сетка 14. Величина напряжения на системе 9 Фокусировки ионов на детектор подбирается экспериментально по максимуму сиг- а нала, В режиме регистрации "внеыних ионов сеточная сборка 2-4 используется в кдчестве электростатического затвора. 1 з.п.Ф-лы, 1 ил . С:собирающий электрод 13. Сетка 14 расположена перед детектором ионов 15.Масс-спектрометр может работать врежиме нейтрального газа и н режимерегистрации ионов,На сетки 3 и 4 в ждущем режимеподается напряжение И 1 = Б 2 = 30 В,провод , имитирующий электроны, находтся под потенциалом Н = -150 В,а диафрагма 6 под Б = -155 В, Участок дрейфа и сетка 5 находятся под,потенциалом Б =-200 В. НапряжениеБ на электродах отклоняющей системы9 подбирается экспериментально. На 15сетку 12 подается напряжение Б= 40 В, а на электрод 13 напряжение И 7 = -100 В. На сетке 14 напряжение Н варьируется от 30 до- .200 В. 20В режиме "выталкивание" на сетки3 и 4 подается напряжение Б = +15и Н = -15 В длительностью 10 нс21 мкс, Режим "выталкивания" повторяется с частотой от 10 до 10 Гц. 25Прибор в режиме нейтрального газаФункционирует следующим образом.Нейтральный газ иочизируется вобласти, ограниченной сетками 3 и 4,и образованные ионы удерживаютсяэлектростатическим полем до включениявыталкивания, после чего ионы сэнергией ф 30 эВ начинают двигатьсяв области; ограниченной сетками 4 и 5,получив дополнительно 200 эВ, далее,пройдя через область дрейфа и отклонившись в поле электродов, ионы отражаются в поле рефлектрона и попадают надетектор..Величина напряжения Н выбираетсяэкспериментально по максимуму сигнала и наилучшего разрешения.В режиме регистрации ионов сеточная сборка 2, 3 и 4 используетсяв качестве электростатического затво 45ра. В этом режиме на прибор подаютсяте же напряжения, что и в режиме нейтрального газа за следующим исключе нием провод 7 отключен, диафрагма бсоединена с корпусом: в ждущем режиме50сетка 4 также соединенае корпусом.В режиме "выталкивания: на сетку 3подается импульсное напряжение отрицательной полярности величиной Н 130 В длительностью 10-100 нс,С целью улучшения характеристик ионно го пакета на сетку 4 можно также поДать импульс положительной полярности амплитудой Н 30-40 В длитель- й ностью 10-100 нс с задержкой -10100. нс относительно импульса на се 1 ку 3.Масс-спектрометр работает следующим образом,В ждущем режиме ионы с энергиямиЕ -30 эВ отражаются в области междусетками 2 и 3. На время подачи насетку 3 отрицательного импульса Н 1ионы проходят через область междусетками 3 и 4 (последняя соединенас корпусом) и далее ускоряются вобласти между сетками 4 и 5Однакопри необходимости уменьшения протяженности ионного пакета на сетку 4можно подать импульсное напряжениеположительной полярности. В этом случае изменением времени задержкимежду подачей напряжения на сетки 3и 4 ионный пакет можно сделать скольугодно тонким.Ион, попавший в участок дрейфа,повторяет тот же путь, что и в режименейтрального газа, и регистрируетсядатчиком.В обоих случаях время пролета отсчитывается от момента подачи импульсного напряжения И на сетку 3 до регистрации частицы детектором, Знаяэнергию иона, с которой он вошел вучасток дрейфа, и время его пролетав приборе, можно определить его массу.Фокусировки ионов на детектор можно добиться также, если входную коаксиальную сеточную сборку и сетку 5наклонить под малым углом к участкудрейфа таким образом, чтобы ионы,отразившись,в поле спектрометра, попадали на детектор (без помощи отклоняющей системы 9).Наклон под малыми; углами сеток10 и 12 к участку дрейфа также заведет частицы на детектор.Величина угла наклона в первоми втором случаях определяется из конкретних характерных размеров прибора.Использование предлагаемого времяпролетного масс-спектрометра по сравнению с прототипом позволяет регистрировать массовые спектры составляющих нейтрального газа, а также потока ионов; повысить более чем в10 раз чувствительность эа счет увеличения площади сбора ионов и удаления сеточной сборки из области проле.та, что, в свою очередь, существенноуменьшает шум на детекторе.в Корректор А. Обруча едакто 1 Тирак 318 Посударственного комитета по изобретениям и113035, Москва, Ж, Рауаская наб аз исноеткрытиямд. 4/5 ГКНТ ССС венно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 1 Прои Формула изобретения 1, Времяпролет ный масс-спектрометр, содержащий соосно расположенные источник ионов, включающий сеточную сборку, трубку дреййа, рефлектор, а также детектор ионов, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повьшения чувствительности, сеточная сборка источника ионов выполнена в виде кольца, внутренний диаметр которого больше или равен диаметру детектора, а в трубке дреййа установлена коаксиальная цилиндрическая АокусирующаяСистема, внутренний и внешний диаметркоторой соответственно равен внутреннему и внешнему диаметру сеточнойсборки источника ионов.2. Иасс-спектрометр по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, чго, сцелью расширения функциональньж воз О можностей, за счет обеспечения возможности анализа ионов, образованныхвне масс-спектрометра,сеточная сборка выполнена в виде злектростатичес"кого затвора.