Способ определения элементного и изотопного состава веществ

(я)5 Н 01 3 49/40 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМпРи гкнт сссРОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТНОГО И ИЗОТОПНОГО СОСТАВА ВЕ- . ЩЕСТВ(57) Изобретение относится к масс-спектрометрическим способам исследования и может быть использовано для измерения состава редких компонент в геологических породах, метеоритах, полупроводниковых материалах, а также в отходах промышленИзобретение относится к масс-спектрометрическим способам исследования и может быть использовано для измерения состава редких компонент в геологических породах, метеоритах, полупроводниковых материалах, а также в отходах промышленного производства.Целью изобретения является повышение чувствительности.На чертеже представлено схематическое изображение масс-спектрометра для реализации способа,Масс-спектрометр включает источник ионизирующего излучения 1, исследуемый образец 2, систему формирования и ускореного производства, Цель изобретения - повышение чувствительности за счет пространственно-раздельной временной фокусировки ионов по трем составляющим скорости. Сущность способа определения элементного и изотопного состава веществ, включающего образование ионов, формирование сгустка ускоренных ионов ускоряющим электрическим полем, вектор напряженности которого параллелен оси источник ионов - приемник ионов. воздействие на ионы отражающим электрическим полем, противоположным по направлению ускоряющему электрическому полю после их дрейфа, и определение искомого состава после обратного дрейфа ионов состоит в том, что к области движения ионов прикладывают постоянное однородное магнитное поле, вектор напряженности которого параллелен силовым линиям ускоряющего и отражающего электрических полей, а величину напряженности магнитного поля задают в соответствии с соотношением, приведенным в описании изобретения. 1 ил,ния сгустка ионов 3, камеру дрейфа ионов 4, к которой приложено постоянное однородное магнитное поле, отражатель 5, приемник ионов б.Способ определения элементного и изотопного состава реализуется следую.цим образом. Исследуемый образец (горная порода, полупроводниковый материал, метеорит в виде пыли, крошек или целого куска) 2 подвергается воздействию испаряющего и ионизирующего излучения от источника излучения (например, лазера ЛТИ ПЧ - б и фок, объектива) 1. Образовавшиеся ионы обладают составляющими скорости как вдоль оси приемника, так и в перпенди Л;.(М 1)с ) ГОР НВЦРЯХ(8 )40 Г 1 И 10 11 с)0 ОЦс)РЗ,)Л).ЛЕ ОСИ ИСТОЧНИКО ИОНВ - ЦРИО 14ИК 110 НОВ.(,ЭИ ЭТОМ 348 РГ 4)0 ЗВРЯЖЕННЬ);(Встиц увеличивают на 1000 ЗВ. О/(овре 148)41)0 с ВоздеЙствием 3/екэ р(ическОс поляН а И О Н Ы Н с) Ч И Н а 1 О Т В 0 3 Д Е Й Г т В 0 В Э Т Ь М с Г Н И Гным по/)ем, Вектор наГр 5)женности которогспараллелен оси источник ионов - прлемникио )со, )50 здс)Йствие на ионь )маГ 1 ит(ьм поЛЕМ 1 рОДОЛЖаЮТ 1 с) ПретКЕ 4(ЛИ К)х дрЕ)й(1;.до обласги отражения, ("-асстоя)Ие межд;обл;.стями ускорения и отражения согтав.ляе Г 4",)0 м;4, ),Онст 1;УктивО Оолсэс Гь ОтРа)1(е 1)ия вьПО" нсна Гак, )то 1. 0 стйронь Дэ 8 йф(час)и(1 образован про 14 ежугок торможенияЭ/ Е КГ Ис)РС К)14 ПОЛМ, СОС ГОЯ ЦИ(1 (Лз ДБ/:(сс (",. к а рас;тОЯ нии 5 мл 1, .)а )е)О(вой сеткеО(,циал 1,.ВВР) пс)п ециал)/ /,ре 4(1 ОБОГОцро(межутка, На второй - . -7001 а расс.го(:(, ( 48( м/4 От второй секи ОасцслГжецэ),)асг 4)а цод потенциа/1 ол+1160 8 по от )оБС( ию к Дрейфовому промежутку выбо)укаэанных размеров и значений потонциаЛ 011 )(РИ ОТР(сКЕ 14 ИИ ООЕСГЕЧИВВЕТ фОКУСИр 01)( иОНОГ 4 с исход)ным разбЗос/эл 5 ЭНРЗГил21", :-:/У.-" 160 з(В, Посге стражеия наИО.Ы ОЗ)ЕЙСТВУ)ОТ МЗГНИТНЫМ ПГЛО)4 На Цс)11;.КЭ )ИИ,1)Р 1)Йфа ДС ПР)48 Л 414 ИК(Э, сЭСТОЯНИЕ148 Х;,)у Областями дрейса (л приемника госта( ляет 550 мм, В ксэчсстве приемника ионсв(СЛ 101484 Т НИЗКОЙ ЭсСп(ЭОСТРВНЕННОСТИ ИС"цо,ьзуется шевронная сборка микрока 1 )-Ь)х пласти 11,Р 1 сН с(ЛИЗЕ ВВОИВ )ИЙ ДЕЙТЕРИЯ Б ДО -НЫХ Э ГЛО)КБНИЯХ В КгЕСТВР ИССЛЕД/ЕМО)0Об)ЛЗЦа исГ)ользуют пробы дон)ых стло)к"1(Лй, 1.еобхОДимаЯ веп;и)48 н(П 1)яКснн эСТ)( 1 сз ГНИ Г 1400 ГОЛ 1 ОцрЕДЕЛЯ/(ВСЬ Г 0;1 Ть Б 1 смен 1 в:с 14 ени 1" 0 цооиг Г- ;1(т ьч(брос зарях(енных )астиц из (;сгоч)(ика 1 се частицы обладают ссставляющи,",лс;01(.с)и, нэГ)1)авлРн ными кэ 1, Вдоль,11,Г 1(Х 1, ПС)цво(ЗК 1/ МагИТНОГО ПОЛЯ.88 счет поперея;(гй сос:га:) ЯющэйГ)ВИ)К ТСЯ ПР Л;(РОРОс)с(ЭЛМ Р;)Д)4/Са(41, Б(с(Ичин ы кот опых си 0(-)дР,ля(э 1.я из Вы)а(8)1/(с ВЫЭВЖ(ВНИЯ (3СЛР//Ет, ЦО ЗГТИЦЫ Сод 11аков(ой величинол А/Г. стартовавшиес// на оси, гроксд)51)це(л параллельно силовымлиниям ма ПитнОГО пс/)я, н)завис;имо От ихисходной энергии и наг.равления движения,возврав)аются к ней Од)Ов";емен)40 Б моментвремени т = Г 1, т,е наб/подается зффекг цроСтРаНСТВЕННО-БРЕМЕННОИ фОКУС)РОВКИ ПОдвум составляю)цим скогрости (В плоскости,пергендикулярной силовым линия)4 магнитНОГО пОли), ТОГда как ионь Др(/Гих 1:Всс Б этотмомен Г удалены От Оси и эасгрРделны вГ 1 РОСТРс)НСТБР Б ЗГВИС(ИМОСТИ ОТ СОСТББЛЯЮ)их скорости,дновремен 0 с этим прОисходит движение частиц Вдоль силовых линий магнитного поля за счет состс)(Я)ощей скорости/),85 При выполнении опред(;ленных соотношениймасс-рефлек грон обеспечивэет прост Оа нстБенно-временную фокусировку ионов ВдольГ)оля, При этом фокусировка ионов чо )/)цооисходит в момент времени т - Т.;1,40 Для обеспечения одновременной пространственно-времен.ой фокус(лровки потрем составляющим скорости ионов необхолимо вь,полнение условия): Т) Т45 и, следовательно, учитьВгя выражение (81СУ(8 Л ИМВТЬ, ЧТОА/ОН,- б, 5283 ---- 10"(С)Причем полэжительньк) эффект Дсстига.ется и при использовании лагнитного поля.НС(ПЭЯ)КРННОСТЬ КОТОООГО КОБТНа Г)РИВЕс4 НОМУ В ДаННОМ СООТНОШЕНИИ З)ас)8)И)О, УВЕЛ(ЛЧЕнис чувспзительности способа по сравне)4 И)ц спрототипом обьсняетгя тел 4. Что устраняются(., ГП)ИН 11 ицйаЛЬНЫЕ ОГРс )4 ИЧЕНИЯ 1 с( ВЕЛИЧИН)чувствительности определения компонен)низкой )асцростра)4 енности на фоне ко)лпонент высокой распространенности непос.редственно в самом сэособеЗаказ 3932 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Предлагаемый способ по сравнению с прототипом обеспечивает повышение чувствительности более чем в 100 раз, что позволяет селектировать ионы, мало отличающиеся по массе, но существенно отличающиеся по распространенности, Такая возможность обьясняется проведением пространственно-временной фокусировки ионов по трем составляющим скорости, Способ позволяет проводить экспресс-анализ практических любых образцов с малыми количественными потерями,Несмотря на то, что пример возможной конкретной реализации приведен только для дейтерия, общность свойств - наличие раздельной в пространстве пространственно-временной фокусировки ионов по трем составляющим скорости - позволяет считать, что предлагаемый способ применим для широкого спектра компонент низкой распространенности,Формула изобретения Способ определения элементного и изотопного состава веществ, включающий образование ионов, формирование сгустка ускоренных ионов ускоряющим электрическим полем, вектор напряженности которого параллелен оси источник ионов - приемник ионов, воздействие на ионы отражающим электрическим полем, противоположным по направлению ускоряющему электрическому 5 полю, после их дрейфа, и определение искомого состава после обратного дрейфа ионов, отличающийся тем,что,сцелью повышения чувствительности за счет пространственно-рездельной временной фоку сировки по трем составляющим скорости, кобласти движения ионов прикладывают постоянное однородное магнитное поле, вектор напряженности которого параллелен силовым линиям ускоряющего и отражаю щего электрических полей, а величину напряженности магнитного поля Н задают из соотношения Н=6,528810ГЭ 1 20 где А - атомный номер иона:0 - кратность ионизации иона;Т - время пролета ионов от источникадо области пространственно-временной фогМ Чкусировки по энергии а =2вдоль полей, параллельно Л (с).