Ан ссср i т; н”: -1

ОПИСАНИЕ 254)94ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Селга Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельств ч. 42/, 3/09 Заявлено 21.Хс присоединеПриоритетОпубликовано 5) 68 ( 1283959/2 м заявкиМПК б 01 п УДК 543,51(088.8) Коми евамткрытий яаобретеиий ври СоветеССС 7,Х.1969. Бюллетистро Дата опубликования описания 18 11.197 А: павленко,.У;,, .-г" кт А огильницкий и орск оени бюро аналитичАН СССР МАСС-СП ЕКТРОМЕТР Авторыизобретения А, Ф. Борнгардт, Л, К, Галль Заявитель Специальное конструприборос Известны масс-спектрометры, содержащие источник ионов, статический масс-анализатор и приемник ионов. Выходная щель источника ионов вырезает из потока ионов пучок в виде узкого прямоугольника,В известных м асс-спектр о метр ах р азреш а. ющая способность определяется размером объекта (т. е. шириной выходной щели источника ионов). Значительная коллимация ионного тока в источнике ионов при получении высокой разрешающей способности, т. е. при малых размерах объекта, приводит к понижению интенсивности ионного пучка и тем самым к снижению чувствительности массспектрометра,Предлагаемое устройство отличается тем, что,на выходе источника ионов и входе приемника ионов установлены кодирующая и декодирующая маски с тождественньви системами отверстий. Отверстия на маске выполнены в форме узких параллельных щелей, отстоящих друг от друга на расстояниях, пропорциональных квадратным, корням из ряда простых чисел. Щели могут быть расположены по одной из диагоналей смежных прямоугольников, высоты которых равны между собой и параллельны магнитному полю анализатора, а длины пропорциональны квадратным корням из ряда простых чисел. В другом варианте исполнения маски могут содергкать множество мелких отверстий произволь.ной формы, распределенных по всей плоскости масок по закону случайных чисел.Эти особенности позволяют повысить раз 5 решающую способность масс-спектрометрабез снижения его чувствительности,На чертеже изображена схема масс-спектрометра, Он содержит источник ионов 1 смаской 2, масс-анализатор 3 и приемникО ионов 4 с маской 5.Устройство работает следующим образом,Маска 2 вырезает из потока ионов ряд параллельных друг другу пучков. Эти пучки,проходя масс-анализатор 3, разделяются в5 пространстве в зависимости от массыифокусируются в фокальпой плоскости масс-анализатора, где установлен приемник ионов 4 смаской 5, тождественной маске 2 источника,Пучки ионов массы пг., воспроизводя в пло 20 скости фокусировки форму и расположениещелей и отверстий маски 2, полностью проходят на коллектор приемника ионов 4 черезотверстия тождественной маски 5. В то жевремя пучки ионов массы ггг смещенные от25 ионов массы пг на величину дисперсии анализатора, не проходят на коллектор приемника ионов, задержанные маской.Наиболее простой реализацией описанногомасс-спектрометра является применение реЗО шеток (масок), содержащих ряд параллель 264194ных щелей, находящихся друг от друга на расстояниях, пропорциональных квадратным корням из простых чисел.Выбор такого размещения щелей связан с тем, что при смещении одной маски относительно наложенной на нее другой в направлении, перпендикулярном высоте щелей, только однажды должно достигаться совпадение всех щелей, При всех остальных значениях смещения должно совпадать минимально возможное число щелей. Если в пределах фокусируемого к выходной щели пучка можно установить, пользуясь кодом ряд корней из простых чисел, У щелей шириной д, интенсивность полного пучка ионов будет определяться суммарным током ионов через все щели, а разрешающая способность - по- прежнему шириной одной щели, т, е.= й 5.ЬМ 2 сСЕсли же уменьшить ширину каждой из Лс щелей в Лс раз, интенсивность потока ионов, определяемая суммой ширии всех щелей, не изменится, а разрешающая способностьМ О ХОЬМ Н 2 сС2 -Фт. е. увеличится в Лс раз,Например, если принять д=1, а ширину пучка ионов у коллимирующей решетки за 1000 д (что реально для существующих ионно-оптических систем источников ионов), то, пользуясь кодом ряд корней из простых чисел, можно установить 80 щелей. Соответственно разрешающая способность (или чувствительность) может быть увеличена в 80 раз (т. е. почти на два порядка).Описанная конструкция решеток (масок) может быть применена тогда, когда диапазон интенсивностей ионных пучков различных масс невелик (не более 25 при 80 щелях). Такое ограничение динамического диапазона объясняется тем, что каждый из ионных пучков создает на выходе масс-спектрометра за счет действия решеток не один пик напряжения, а множество. Соотношение амплитуд основного пика к боковым и определяет динамический диапазон, В случае описанной конструкции решеток боковые пики отделяются друг от друга и могут быть приняты за основные пики соседних масс малой интенсивности.Если необходимо расширить динамический диапазон, можно применить другую конструкцию решеток, обеспечивающую отличие основного пика от боковых, Такая решетка представляет собой ряд щелей, расположенных по одной из диагоналей смежных прямоугольников, высоты которых равны между собой и параллельны магнитному полю анализатора, а длины пропорциональны квадратным корням из,простых чисел,При наклонном расположении щелей, процесс наложения можно рассматривать какряд последовательных наложений бесконечно малых по высоте вертикальных щелей. В каждый из моментов времени соблюдаются все соотношения, выведенные для вертикаль ных щелей. При этом общая площадь всехщелей с л р=г з 1 п агс 1 д -10 Ргде сс - ширина щели;Й - вертикальный размер прямоугольника, диагональю которого являютсящели;15 л - число щелей;р - длина прямоугольника, принимающая значения, пропорциональныеквадратным корням из ряда простыхчисел от к до е. 20 При сс наклонных щелях выигрыш в интенсивности будет с и ф с=а зад ассов 125 где с - интенсивность при одной вертикальной щели шириной И;1 - интенсивность при и щелях шириной а.Выигрыш в разрешающей способности бу- дет 30 Р л - = п з 1 п агс 1 д - , с где г - разрешающая способность при одной вертикальной щели шириной пй;Р - разрешающая способность при и 40 щелях с наибольшим наклоном наугол а = агс 1 д Ь/с, где 1 - наибольшее значение из ряда квадратных корней из простых чисел. 45 Поскольку высота прямоугольников Й намного больше их длины р (р=1), выигрыш в чувствительности или разрешающей способности при использовании этой конструкции решеток мало отличается от предыдущего 50 случая. В то же время боковые пики выходного напряжения, получаемые в масс-спектрометре, содержащем решетки с наклонными щелями, не разделяются, а сливаются в медленно меняющийся уровень напряжения, на 55 фоне которого основные пики могут быть легко выделены на скорости нарастания. Поиск оптимальной конструкции представляет значительные. затруднения, как в плане теоретической разработки, так и в технической реа лизации. Теоретически близкой к оптимальной является конструкция решетки, нредставляющая собой множество отверстий круглого или прямоугольного сечениярасположенных по всей плоскости решетки по закону случай ных чисел., Алимо урилко Редактор Б, Б. федотов орректоры: А. Николаева и М. Коробова хред Заказ 386/4 Тираж 480ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при СоветеМосква Ж.35, Раушскал наб., д. 4,5 Подписноепнистров СССР пография, пр. Сапунова,Предмет изобретения 1, Масс-спектрометр, содержащий источник ионов, статический масс-анализатор и приемник ионов, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и разрешающей способности, на выходе источника ионов и на входе приемника ионов соответственно установлены кодирующая и декодирующая маски с тождественными системами отверстий.2,Масс-спектрометр по п. 1, отличающийся тем, что отверстия на масках выполнены в форме узких параллельных щелей, отстоящих друг от друга на расстояниях, пропорциональных квадратным корням из ряда простых чисел.3. Масс-спектрометр по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что отверстия на масках выполнены в форме узких щелей, расположенных по одной из диагоналей смежных прямоугольников, высоты которых равны между собой и параллельны магнитному полю анализатора, а длины пропорциональны квадратным 10 корням из ряда простых чисел.4, Масс-спектрометр по п. 1, отличающийсятем, что маски содержат отверстия произвольной формы, распределенные по всей плоскости масок по закону случайных чисел.