Призменный масс-спектрометр с фокусировкой по энергии

Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИД У ЕТЕЛЬСТВ/36 0 ВвудэстззииМ квюитвт ИСР аа аааи извбрвтви и втирыти(7) Заявитель ахс 54) ПРИЗМЕННЫЙ МАСС-СПЕКТРОМ ЕТР С ФОКУСИРСВКОЙ ПО ЗНЕРГИИ 0 =1 дас=ибора инейная дисперси призмы всего икусируюлинзы) нститут ядерной физики А Изобретение относится к технике масс-спектрсметрии и может быть ис пользовано в отраслях народного хозяйства, гце требуется анализ химического состава веществ.Известны призменные масс-спектрсьметры с фокусировкой по энергии, состоящие из источника и приемника ионов, колляматорной и фокусирующей линз, отклоняющей магнитной призмы с плоскими полюсами, поверхности которых параллельны друг другу, создающей цвумерное магнитное поле и отклоняющих электростатических телескопических систем с плоскими электродами, поверхности которых параллельны друг другу, создающих двумерные элект ростатические поля 13.Из известных масс-спектрометров наиболее близким по технической суп- ности и по назначению к предлагаемому изобретению является призменный масъ спектрометр с фокусировкой по энер- гии, соцержиций источник и приемник ионов, коллиматорную и фокусирующую линзы, магнитный отклоняющий элемент с плоскими полюсами, отклоняющие электростатические элементы с пл кими электродами2.Преимуществом этого масс-спектрометра является то, что диспергирующее действие магнитного поля в нем усиливается действием электростатической телескопической системы, расположенной между магнитной призмой и. фокусирующей линзой. Несмотря на это разрешающая способность прототипа сравнительно мала, так как мала угловая дисперсия применяемой в нем двумерной магнитной призмы (угловая дисперсия двумерной магнитнойТаким образом, электростатические элементы представляют собой электростатические клиновидные линзы, а магнитные - магнитные клиновианые линЗО зыПоследние отличаются от магнитных клиновидных призм тем, что падающие на них объемные параллельные пучки после отклонения в магнитном поле не сохраняют свою параллельность. Двугранные углы межау поверхностями магнитных полюсов и поверхностями электродов могут быть различны, но средние плоскости электростатических и магнитных клиновипных линз должны быть4 совмещены. В средней плоскости параллельность падающего на всю систему отклоняющих элементов пучка сохраняется и после отклонения вследствие подобия траектории в электрических и магнитных полях, образованных клиновиаными электродами и полюсами. Магнитный отклоняющий элемент создает дисперсию по массе, Сохранение параллельности объемного пучка при заданЫ ной величине магнитного поля обеспечивается поабором потенциалов на электрс- аах клинови дных электростатических линз, Кроме того, клиновианые электростатические линзы обеспечивают фокусировку по энергии и увеличение дисперсии по массе, обусловленной магнитным элементом. Для наиболее точной настройки масс-спектрометра целесооб 3 72Целью изобретения является повышение разрешающей способности массспектрометра.Цель достигается тем, что в предлагаемом масс-спектрометре поверхности полюсов отклоняющего магнитного элемента наклонены друг по отношению к другу, так же как и поверхности электроаов электростатических отклоняющих элементов, причем края полюсов и электродов представляют собой прямые линии, сходящиеся в одной точке. Поверхности полюсов отклоняющего магнита и поверхности электродов отклоняющих электростатических элементов лежат на плоскостях, пересекающихся по одной и той же прямой, причем электрические и маг- нитные элементы лежат по разные стороны от плоскости, проходящей через эту прямую перпенпикулярно к срепней плоскости, а края полюсов и электроаов представляют собой прямые линии, пересекающиеся в оаной точке. 1869 4разно преаусмотреть в конструкции дополнительные клиновидные линзы.На чертеже схематически изображенпредлагаемый масс-спектрометр в про 5 екциях на среднюю плоскость хе ина перпендикулярную к ней плоскость,Масс-спектраметрвключает в себя источник 1 и приемник 2 ионов, колиматорную 3 и фокусирующую 4 ионные10 линзы, призму, состоящую из клиновидного магнитного отклоняющего элемента с полюсными наконечниками 5, основных электростатических клиновианых линз с электродами 6, 7 и 6, 815 и дополнительных электростатическихклиновидных линз с электродами 7, 9 и8, 10,Ионный пучок, исходящий из каждойточки источника ионов, расположенно 20 го в фокальной плоскости коллиматорной линзы 3, преобразуется последнейв параллельный пучок, поступающий впризму, которая разлагает его в спектрпо массам, осуществляя одновременноего фокусировку по энергии и, сохраняяпараллельность пучка ионов каждой массы на выходе из призмы, Пссле прохожаения призмы ионный пучок фокусируется линзой на щель приемного устройства, через которую таким образомпроходят ионы в узком интервале масс.Изменяя напряженность магнитного поля, можно снять зависимость количества ионов в пучке от их массы, т. е.получить спектр по массам,Расчеты на ЭВМ показали, что параметры преалагаемого масс-спектрометра, при которых его разрешающаяспособность близка к оптимальной, слеаующие. Двугранный угол между поверхностями магнитных полюсов эе,=5омежду поверхностями электродов с=5Углыф имежду краями электродов клиновианых линз равны 20, 20 о,и 80 соответственно. Углы Чи Чмежпу биссектрисами углов Чи Чои осью Е равны соответственно 20 и40, угловая аисперсия отклоняющегомагннжого элемента О = 3,9, а линейная дисперсия всего прибора равнаОе =6 1, что примерно в 2,5 разапревышает линейную дисперсию прототипа. Соответственно будет больше иразрешающая способность предлагаемого мас.спектрометра.Форм ула изобретен ияПризменный масс-спектрометр с фокусировкой по энергии, содержащий исИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 10 1. Кельман В. М . и др. Журнал технической физики, т, 41, 173, 1971,2, Кельман В. М. и др. Журнал технической физики, т. 46, 1700, 1976.5 721869 6точник и приемник ионов, коллиматор- элементы лежат по разные стороны ную и фокусирующую линзы, магнитный от плоскости, проходящей через эту отклоняющий элемент с плоскими по- прямую перпендикулярно к средней плослюсами, отклоняющие электростатичес- кости, а края полюсов и электродов кие элементы с плоскими электродами, 5 представляют собой прямые линии, пеотличающийся тем,что, ресекающиеся в одной точке.с целью повышения разрешающей.способности, поверхности полюсов отклоняющего магнита и поверхности электродов отклоняющих электростатическихэлементов расположены на плоскостях,пересекающихся по одной и той же прямой, причем электрические и магнитные