Масс-спектрометр

, "етт,. Йг.,т ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Свита Советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 07.Х.1967 ( 1182186/26-25)с присоединением заявкиПриоритетОпубликовано 28,Ч,1969, Бюллетень18Дата опубликования описания 20.Х.1969 Кл, 421, 3/08 МПК б 01 пУДК 543 51(088 8) Комитет по делам иаобретений и открытий при Совете Министров СССРАвторизобретения А. М. Бронштейн Специальное конструкторское бюро аналитического приборостроения АН СССРЗаявитель МАСС-СП ЕКТРОМЕТР 1Изобретение относится к области, масс-спектрометрии и может быть использовано в быстродействующих безмагнитных масс-спектрометрах,Однако в известных время-пролетных массспектрометрах для получения удовлетворительной разрешающей способности необходима большая длина области дрейфа.Отличие предлагаемого устройства от известных заключается в том, что входной и выходной электроды трубки пролета,подключены к полюсам источника напряжения постоянного тока, причем полярность напряжения на выходном электроде совпадает со знаком заряда анализируемых ионов.В область пролетной трубки может быть введена совокупность электродов, подключенных к делителю напряжения,Трубка пролета может быть выполнена из материала с распределенным по длине сопротивлением, например, из высокосвинцового стекла,Разрешающая способность предлагаемого устройства увеличивается при той же и даже меньшей длине траектории ионов в области разделения по сравнению с масс-спектрометром, содержащим трубку дрейфа,На фиг, 1 изображена принципиальная схема описываемого устройства, первый вариант; на фиг. 2 - то же, второй вариант. 2Масс-спектрометр содержит источник ионов,состоящий из диафрагмы 1 со щелью, катода 2, ионизационной камеры 3 с двумя соосными щелями, коллектора 4 электронов, им 5 пульсной ионной сетки 5, ускоряющей ионнойсетки 6. Область разделения ионов массспектрометра состоит из трубы 7 с линейнымраспределением активного сопротивления подлине, торцы которой имеют электрическое10 соединение с ускоряющей сеткой б и тормозной сеткой 8. Масс-спектрометр содержиттакже приемник 9 ионов - первый,динодэлектронного умножителя. Труба 7 изготовлена из свинцово-силикатного стекла, специаль 15 ным образом обработанного (изделие НИИэлектровакуумного стекла), или из другогоматериала с аналогичными удельным сопротивлением и вакуумными свойствами.Катод 2, диафрагма 1 и ионизационная ка 20 мера 3 образуют электронную пушку, формирующую электронный пучок в виде тонкойленты. Пучок электронов проходит внутриионизационной камеры параллельно сетке 5на расстоянии 5 о от нее и попадает на кол 25 лектор электронов 4. Электронная пушка источника ионов может работать как в режимеимпульсного тока, так и в режиме постоянного, в зависимости от характера напряжения,подаваемого между диафрагмой 1 и катоЗо дом 2,3Ионизационная камера 3 и ионны. сетки. 5 и б образуют ионную пушку. Плоский пакет ионов, образовавшийся,при:проходе электронного тока через ионизационную камеру, выталкивается из нее,полем Е возникающим при подаче ихопульсного напряжения /на сетку 5, в ускоряющий промежуток 1 между сетками 5 и б. Поле Е, в ускоряющем промежутке создается постоянным напряжением У, приложенным между сеткой б и землей. Пройдя ускоряющий промежуток, ионы входят в область разделения с энергиейеСу =е(БоЕ, +1 Е ),где е - заряд иона, 5 о и 1 - соответственно пути ионов в областях ионизации и ускорения.Благодаря линейному распределению сопротивления,по длине трубы 7 при подаче тормозного напряжения на ее торцы, затянутые сетками 6 и 8, внутри трубы возникаег коаксиальное электрическое поле Е, . Тормозное напряжение У, подается от того же источника, что и ускоряющее, и устанавливается с помощью сопротивления Л меньшим ускоряющего на минимальную величину (не более 5 - 10 в), достаточную, чтобы ионы попали в приемник.Так как потенциал первого динода электронного умножителя (а в некоторых 1 видах умножителей и,конец полеобразующей,пластины с,входным окном) отрицателен относительно Земли, ионы ускоряются перед попаданием на первый динод напряжением питания умножителя, равным нескольким киловольтам.Время прохождения ионами тормозного промежутка Е при условии5,Е, +1 Е, =ЕЕ,равно2 т(ОБА+ ИЕ) Благодаря тому, что время пролета иона,/ тпропорционально 1/ - ,.пакет ионов расслаивается на однородные группы, поочередно поступающие на коллектор ионов.Величину выталкивающего импульсного напряжения Уустанавливают такой, чтобы поле Е создаваемое им, удовлетворяло условию фокусировки ионов на расстоянии 1, от источника,244694 4=З.К,о Ко+1 Ко где5К,=+1. оЕ,и Приор величины Е,= ", где 5 - ширина Я 10 камеры ионизации, производят по наилучшему разрешению спектра масс, наблюдаемому, например, на экране осциллографа, развертка которого синхронизирована с генератором выталкивающих импульсов.15 Второй вариант предлагаемого масс-анализатора отличается от первого только конструкцией полеобразующих электродов, создающих тормозное поле. Полеобразующие электроды выполнены из металла в виде пластин20 с круглыми отверстиями. Между пластинами установлены втулки из свинцово-силикатного стекла (изделие НИИ электровакуумного стекла), имеющие необходимую величину сопротивления и образующие делитель напря 25 жения на резисторах Р 1+Р 1. Вся система пластин и втулок стягивается металлическими стяжками с,керамическими изоляторами, Делитель напряжения питается от источника, создающего ускоряющее напряжение,30Предмет изобретения1. Масс-спектрометр с разделением ионов,различающихся отношением массы к заряду,35 по времени пролета, содержащий импульсныйисточник ионов, трубку пролета, ограничен.ную входным и выходным электродами, и приемник ионов, отличающийся тем, что, с цельюуменьшения габаритов прибора и повышения40 разрешающей способности, входной и выходной электроды трубки пролета подключены кполюсам источника напряжения, постоянноготока, причем полярность напряжения на выходном электроде совпадает со знаком заря 45 да анализируемых ионов.2. Масс-спектрометр по п. 1, отличающийсятем, что в область пролетной трубки введенасовокупность электродов, подключенных кделителю напряжения,50 3, Масс-спектрометр по п. 1, отличающийсятем, что пролетная трубка выполнена из материала с распределенным по длине сопротивлением, например, из высокосвинцовогостекла.2446947Е Е Редактор Гуськова Техред Л. Я. Левина Корректор Р, И. Крючко аказ 2579/8 Тираж 480 Подписно ЦНИИГ 1 И Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров ССС Москва, Центр, пр. Серова, д, 4Типография, пр, Сапунова,