Многооборотный магнитный масс-спектрометр

305909 ОЛ ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республиквки-присоединением Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРитет -бликовано 11,т 1.1971, Бюллетень19 543.51(088.8 Дата опубликования описания 9 Х 111.19Авторизобретен Н. И. Тарантин единенный институт ядерных исследованЗаявитель ООБОРОТНЫЙ МАГНИТНЪЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТР Го а меня мыш Взобрете нализа с емого в ленност извест ением п итных имеет их исоротных (т. е. с от л более 2 т радиан метрах магнитно графию, что затруд ых мцогооб учка ца уч о масс-спектро сложную топо пользование. кло маги поле цяет ся обеспечениемасс-спектронизкогооца ние предназначено для магццтцопектра масс ионов, широко принаучных экспериментах и в проЦелью изобретения являетв мцогооборотцом магнитномметре большой дисперсии ислучайных ионов,В предлагаемом масс-спектрометре эта цель достигается тем, что на пути движения ионов в однородном или ступенчато-однородном магнитном поле по многооборотным незамкнутым траекториям В местах радиальных фокусов пучка устанавливают короткофокусные осесимметричные или плоскосимметричные электрические линзы, которые или исклю чают фокусы пучка (дефокусирующие линзы), или удваивают их число (фокусирующие линзы). В промежуточных фокусах или образовавшихся сужениях пучка устанавливают электрические линзы в виде диафрагм для снижения фона случайных ионов, попадающих на приемник.На фиг. 1, 2 показан предлагаемый многооборотный многоступенчатый мапштный масс-спектрометр (варианты).Масс-спектрометр содержит плоско-параллельные полюсные наконечники 1 и 2 элек тромагнита (магнитное поле в зазоре ВзВ,;на фиг. 1 Ва= 1,06 В 1), ионный источник 3, внешние заземленные электроды 4 электрических линз, внутренние потенциальные (+ 11) электроды 5 электрических линз, приемник ионов 6.Масс-спектрометр, изображенный цафиг. 2, кроме того, содержит вцешцис потенциальные электродь 1 7 ( + Р) электрических линз, дуант 8 под потенциалом Г кран 9.15 Принцип действия масс-спектрометра,представленного ца фиг. 1, следующий.Ионы, образующиеся в источнике, ускоряются потенциалом +1, приложенным к источнику, и формируются в пучок с небольшим 20 углом расхождения в радиальном сечении ив параллельный пучок - в аксцальцом сечении. В межполюсном зазоре 10 ионы отклоняются на 180 с радиусом кривизны траектории Рь образуя первьш радиальный промежуточный фокус в плоскости пропускного отверстия г электрода линзы. Затем вновь расходящийся пучок снова фокусируется в плоскости отверстия действием электрической линзы. Далее в межполюсцом зазоре 11 пу- ЗО чок отклоняется ца 180 с радиусом кривизныДля приведенного ца фиг. 1 ьарцацта массспектрометра: м, =м = =Л -- 1, Л,=Л=Л=й,Д. = Л, =Л,о = О, Л, =- Л; - Л= Р. Заметим, что 0=0 1 С точностью до членов нулевого порядка малости) для любой электрической линзы с нулевым значением Напряженности фокусирующего поля ца оси линзы. В режиме масс-спектрометра, Огда гпту")в плоскости отверстия ж. 11 осле этого пучок сцова проходит через электрическую линзу, межполюсцый зазор 10 и т. д., совершая Несколько (ца фиг. 1 - три) полных оборотов. В месте последего фокуса располагают приемцик ионов 6.Принцип действия масс-спектрометра, показанного ца фиг, 2, тот же но оц имеет раз. цые радиусы кривизны й 1 и Л, траекторий ионов ца четных и нечетных полуоборотах, что обусловлсцо це разными значениями магнитого поля, а дополнительным замедлецием-ускорепием ионов при прохокдец 1 ии разности потенциалов Ч 1, приложеццыхэлектродам 4 ц 7, и тем, что вместо фокусиру 1 ощих электрических линз используются дефокусирующие.При введеции электрических линз дисперсия масс-спетрометра растет с увеличением угла отклонения ионов. Величину дисперсии г масс-спектрометра и коэффициент линейного увеличения М можно вычислить, если воспользоваться метричцым методом расчета коэффициентов, определяющих величины первого порядка малости, и представить рассматриваемый масс-спектрометр как систе.му, состоящую из чередующихся магнитных анализаторов и электрических линз:- Д,-,=Д; -- й,и. следовательно, для масс-спектрометра в 1целом и = - 1, Л = -, (2301+ 200 ) .Коэффициенты, определяющие вели шцывторого порядка малости, рассчитываются также матричным методом.10 В предлагаемом масс-спектрометре можноисключить аберрации второго и более высоих порядков малОсти путем введения 1 рыволинейных входой и выходной границ, а та- же путем шимировация магнитого поля ца кладками, устанавливаемыми ца цолюсцыенаконечники мап 1 ита параллельно оси х.Для сш 1 кеция фона случайны иоцов впредлагаемом масс-спектрометре примеця 1 ог диафрагмы в местах сужения пучка илц в 20 местах промеуто 1 ных фокусов. Функциидиафрагм выполняют электроды элекчрических линз. Эти диафрагмы также исключают попадание ца приемник ьи геццкличесцх ионов, т. е. ионов с радиусом кривизны тра екторий, большим Й 1 ца велцчицу, ратцукполовине расстояния между отверстиями диафрагмы. В масс-спетрометре, представленном ца фцг. 2, для этой цели цспользу 1 от дополнительный экран.З 0 Измецецие радиусов кривизцы траекторийЦ УГ:10 В ОТКЛОНЕНИЯ ИОНОВ ЫРИ ИХ ДБЦЖЕЦЦЦ внутри линз в результате допол 11 ительцого действия электрического поля лего рассчцтывается и оррстируется.35Предмет изобретецця1. Мцогооборотцый магнитный масс-спетрометр, содержащий источник ионов, прием цик иоь 1 ов ц магнитный анализатор с поперечным магнитным полем, отлича 1 ощийся тем, что, с целью увеличения дисперсии, в местах промежуточных радиальных фокусов апализатора установлены короткофокусные элек трическпе линзы, расстояние между задцььм цпередним фокусами которых существецо меньше, например в десять раз, расстояния между радиальными фокусами ацализатора.2. Масс-спектрометр по и. 1, отличающийся тем, что в качестве электрической лицз 1 л применена фокусирующая лиььза, передний фокус которой совпадает с радиальным фокусом анализатора.3. Масс-спектрометр по п. 1, отличающийся тем, что в качестве электрической линзы применена дефокусирующая линза, задний фокус которой совпадает с радиальным фокусом анализатора.4. Масс-спектрометр по пп. 1, 2, 3, Отличающиггся тем, что, с целью удобства размещения электрических ли з, магнитный ацализатор выполнен разрезцым по плоскости уста ЮВКЦ ЛИНЗ.5. Масс-спетрометр по пп. 1, 2, 3, 4, отличаюи(ийся тем, что, с целью мецьшеция фо305909 на, один из электродов каждой электрическойлинзы выполнен в виде диафрагмы,6, Маас-сспектроеет по пп. 1, 2, 3, 4, 5,Составитель Н. В. Алимова3. Орловская Техред Е. Борисова Корректор О, И. Волкова дакто Изд.,Ь 79 Тираж 478 Подписи еделам изобретений и открытий при Совете Министров ССС. Москва, Ж, Раушская наб., д. 4,5 п. Харьк. фил. пред. Патент; Заказ 278,059Ц 1 ИИПИ Комитета от.гичаюи 1 ийся тем, что, с целью исключения рециклическик ионов, вблизи ионного источника установлен экран.