Масс-спектрометр

Ж-"АН И О ПИЗОБРЕТЕН ИЯ пц 438431 Союз Советскими Социалистицеских Республик(22) Заявлено 22.11,72 (21) 1848320/26-25 с присоединением заявкисударстеенный ноиитетоаета Министров СССРпо делам изобретенийи открытий(088.8) 53) Опубликовано 05.08,74. БюллетеньДата опубликования описания 24,01.7. С, Ануфриев и Б, А. Мамырин Ордена Ленина физико-технический институт 1) Заявитель офф(54) МАСС-СПЕКТРОМЕТР 1Масс-спектрометр может быть использован в научных и практических целях для проведения масс-спектрометрических анализов веществ в газовой фазе.Известны статические (магнитные) массспектрометры, содержащие источник ионов, магнит и регистрирующее устройство, Их недостатки - малое разрешение и неудовлетворительная форма линии (наличие хвостов пика); достоинство - сравнительно высокая экспрессность анализа.Известен динамический масс-спектрометр, содержащий камеру масс-анализатора, в которой расположены источник ионов и модулятор, магнит, управляющее и регистрирующее устройство. Ионы из источника проходят модулятор, расположенный в точке 180 фокусировки, затем совершают один или несколько оборотов, снова приходят в модулятор и попадают на коллектор,Этот прибор позволяет совместно реализовать высокую чувствительность, доходящую до 5 10 атомов в пробе ( = 2 10 " см при нормальных условиях), высокое разрешение (до 10 - :100 тысяч) и хорошую форму пика, что дает возможность измерять изотопные отношения вплоть до 10 И.К недостаткам схемы следует отнести меньшую экспрессность и, следовательно, точность измерений при рутинных анализах многокомпонентных газовых смесей (по сравнению с анализом на статических приборах). Это вызвано тем, что настройка на пик требует регулировки двух параметров: величины магнит ного поля Н и частоты генератора Р,. В статических приборах описанная процедура выполняется изменением только параметра Н.Цель предлагаемого изобретения - ускорения проведения анализа, повышение точности 10 измерения и расширение аналитических возможностей прибора за счет обеспечения возможности работы масс-спектрометра в статическом и динамическом режимах работы.Для достижения этой цели в известную схе му динамического масс-спектрометра вводятсядополнительные устройства: переключатель, расположенный между модулятором и высокочастотным генератором, и корректирующий конденсатор, соединенный с источником посто янного напряжения через второй переключатель.На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.Масс-спектр о метр содержит камеру масс анализатора 1, источник ионов 2, модулятор3, соединенный через переключатель 4 с высокочастотным генератором 5, корректирующий конденсатор 6, подключенный через переключатель 7 к источнику постоянного напряжения 30 8, выводящий конденсатор 9, выходную щель310 и вторичный электронный умножитель 11, регистрирующее устройство 12, щель дрейфа 13.В статическом режиме работы на корректирующий конденсатор 6, помещенный в электростатический экран, подается постоянное напряжение (переключатель 7 - в положении 1 и 11),С модулятора 3 снято высокочастотное напряжение (переключатель 4 - в положении 1). Ионный луч от источника 2 попадает в щели модулятора 3, затем в расположенный на траектории луча корректирующий конденсатор 6. При помощи последнего луч направляется в выходную щель 10, далее в выводящий конденсатор 9 и на первый диод вторичного электронного умножителя (ВЭУ) . Выходной сигнал ВЭУ подается на вход регистрирующего устройства 12.В динамическом режиме работы на модулятор 3 подается высокочастотное напряжение. С корректирующего конденсатора 6 снято постоянное напряжение. Ионный луч от источника 2 попадает в модулятор 3, получает приращение энергии и, огибая конденсатор 6, проходит щель дрейфа 13. Затем вновь попадает в модулятор 3, где получает вторичное приращение энергии, позволяющие ионам пройти выходную щель 10. Дальнейшая траектория ионов и регистрация сигнала такие же, как в статическом режиме.Предложенный масс-спектрометр, кроме вышеописанных достоинств, имеет следующие преимущества.1, Во много раз сокращается пусковое вре. мя после полной или частичной разборки камеры масс - анализатора, а также время перехода с пика на пик при анализе газовой смеси в динамическом режиме работы. Это связано в первую очередь с упрощением процедуры настройки прибора, которая сводится к следующему,В статическом режиме нри помощи развертки магнитного поля Н находится анализируемый пик, Развертка останавливается на вершине пика - это соответствует правильному попаданию ионного луча в щели модулятора. С корректирующего конденсатора снимается постоянное напряжение, модулятор подключается к высокочастотному генератору и при помощи частотной развертки регистрируется мультиплет анализируемой массы. При отсутствии настроечного статического режима эта процедура менее определенна и включает дли 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 4тельную многократную подстройку величин Н и Е,.2. Повышается точность измерений компонентов газовой смеси за счет сокращения времени перехода с пика на пик при работе прибора в динамическом режиме.3. Облегчается идентификация массового числа анализируемого в динамическом режиме мультиплета, так как динамическому режиму предшествует настроечный статический режим, для которого способы идентификации разработаны лучше и являются более простыми (например, по характерному виду трупп остаточного спектра).4. Расширяются аналитические возможность масс-спектрометра при проведении анализов сложных газовых смесей за счет использования более экспрессного статического режима для регистрации основных компонентов газовой смеси в сочетании с динамическим режимом, применяемым для регистрации слабых компонентов с полным отделением слабой компоненты от мешающих интенсивных линий.5. Появляется возможность использовать статический режим работы в качестве основного не только для рутинных анализов, но и для анализов малых примесей, недоступных обычным статическим приборам в силу наличия хвостов пиков. Эта возможность в первую очередь - следствие усложненной траектории движения ионов (при малой общей ее длине), что резко уменьшает вероятность попадания рассеянных частиц, составляющих хвосты пиков, на вход ВЭУ.Предмет изобретенияМасс-спектр ометр, содержащий камеру масс-анализатора, в которой расположен источник ионов, модулятор, подключенный к высокочастотному генератору, выводящий конденсатор и регистрирующее устройство, о т л ич а и щ и й с я тем, что, с целью ускорения проведения анализа, повышения точности измерений и расширения аналитических возможностей прибора путем обеспечения возможности его работы в статическом и динамическом режимах, он снабжен корректирующим конденса ром, расположенным в пространстве дрейфа камеры масс-анализатора и соединенным через переключатель с источником постоянного напряжения, а другой переключатель соединяет модулятор с высокочастотным генерг тором.438431 Отночна Составитель Н. АлимоваТехред Т, Курилко Корректор Т. Гревцова Редактор Н. Вирко Типография, пр, Сапунова, 2 Заказ 3715/5 Изд, Мо 125 Тираж 651 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, )К.35, Раушская наб., д. 4/5