Источник ионов

20 40 50 у 8 ьОИзобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано для получения высокой чувствительности масс-спектрометрических приборов. 5Известен источник ионов, содер- жащий ионизационную камеру, выполненную в виде усеченного конуса, электронную пушку и систему вытягивания и ускорения ионов, расположенную0 со стороны большего основания ка меры, Ионизационная камера выполнена с цилиндрическим участком со стороны ее меньшего основания, имеющим прорези для ввода электронов 15 в камеру, диаметр отверстия в выходном электроде системы вытягивания и ускорения меньше диаметров отверстий в остальных электродах этой системы1 3. Этот источник обеспечивает сбор и вытягивание ионов из широкой области ионизации, Мотя область ионизации этого источника, из которой вытягиваются ионы, имеет значительно большие размеры, 25 чем у других типов, недостатком его является снижение коэффициента переработки вещества при увеличении диаметра ионизационной камеры более 10 мм и тока эмиссии более ЗО :1 мА. Увеличение области ионизации ухудшает условия фокусировки ионного пучка, так как ионы образуются в довольно обширном пространстве, что приводит к снижению коэффициента собирания ионов, а последнее отражается на коэффициенте переработки вещества.При увеличении тока эмиссии более 1 мА пространственный заряд экранирует область образования ионов от влияния электрического поля ионной пушки, Поэтому извлечение ионов происходит только с поверхности области ионизации и при увеличении тока эмиссии от 1 до 1 О мА заметного увеличения ионного тока не наблюдается. Такие источники не позволяют осуществить дальнейшее увеличение чувствительности масс-спектро" метров. Целью изобретения является повышение коэффициента выхода ионов в режиме пространственного заряда электронов,Цель достигается тем, что в источнике ионов, содержащем ионизационную камеру, выполненную в виде усеченного конуса, электронную пушку и систему вытягивания и ускорения ио 1 рв, расположенную со стороны большего основания камеры, причем ионизационная камера выполнена с цилиндрическим участком со стороны ее меньшего основания, имеющего прорези для ввода электронов в камеру, а диаметр отверстия в выходном элекЪтроде системы меньше диаметров отверстия в остальных электродах этой системы, установлены конусообразные экранирующий и вытягивающий электроды, соосные с ионизационной камерой, при этом вершины экранирующего и вытягивающего электродов расположены на уровне верхних границ прорезей для ввода электронов в камеру, Отверстие в вершине вытягивающего электрода выбирается равным толщине электронного пучка.При выборе тока эмиссии более 2 мА электронный пучок, формируемый кольцевой электронной пушкой, в силу аксиальной симметрии создает на оси источника потенциальную яму. Образующиеся ионы дрейфуют вдоль градиента потенциала, создаваемого электронным пучком, к оси источника. За счет установки экранирующего электрода исключается влияние вытягиваю- щего электрода во всей области ионизации, кроме приосевой зоны. За счет установки вытягивающего электрода исключается компенсация потенциальной ямы на оси источника. Поскольку потенциал средней части электронного пучка ниже, чем потенциал ионизационной камеры, вероятность ухода ионов на ее стенки чрезвычайно мала. Дрейф ионов вдоль градиента потенциала, создаваемого электронным пучком, и условия, создаваемые экранирующим и вытягивающим электро дами, приводят к образованию потенциального канала для извлечения и ускорения ионов. Это обеспечивает возможность расширения области ионизации практически до очень широких размеров, что обеспечивает увеличение коэффициента переработки вещества. Создание потенциального канала, обеспечивающего извлечение ионов из центра потенциальной ямы, позволяет увеличить на порядок ток эмиссии электронов, что дополнительно на порядок увеличивает коэффициент переработки вещества. Зависимость от тока эмиссии линейна по3 7846крайней мере до 10 мА, а от давлениядо 5 10 мм рт,ст, Дополнительнымдостоинством такого источника является простота обеспечения малой угловой расходимости ионного пучка,5поскольку ионы вытягиваются и изузкой области,Схема предлагаемого источникаприведена на чертеже.1 ОИсточник содержит ионизационную камеру 1, представляющую собой конус, переходящий в цилиндр, В цилиндрической части ионизационной камеры сделаны прорези для прохождения пучка, формируемого кольцевой электронной пушкой, В задней стенке проделано отверстие для ввода молекулярного пучка. Электронная пушка .состоит из катода 2, фокусирующего 3 и отражающего 4 электродов. Эытягивающий электрод 5 ионной пушки, выполненный в виде усеченного конуса, защищен экраном 6, Кольцевые диафрагмы 7 предназначены для фокусировки ионов в отверстии выходной диафрагмы, которая заземлена.Работает источник следующим образом. Электроны, эмиттированные 01 4катодом и сфокусированные электронной пушкой в пучок, ионизируют молекулы анализируемой среды. 3 силу аксиальной симметрии плотность объемного заряда возрастает к центру, достигая максимального значения наоси, 9 образующейся потенциальнойяме накапливаются положительные ионы.Постоянный отсос ионов за счет вы"тягивающего электрода препятствуетполной нейтрализации пространственного заряда электронов, и вновь образующиеся ионы, непрерывно попа"дая в потенциальную яму, могут покинуть ее главным образом, пролетев через отверстие в вытягивающем электроде,Таким образом, предлагаемый источник ионов позволяет получить коэффициент переработки вещества0,2 А/мм рт.ст. при токе эмиссии10 мА, что на порядок больше, чем1 у прототипа. Угловая расходимостьоионного пучка меньше 2 (у прототи"па 5-6 ), Относительный энергетио,ческий разброс составляет 0,74,при энергии ионов 50 эв, что близкок величине энергетического разброса для прототипа.Составитель Н.АлимоваРедактор О.Юркова Техред В.ДалекорейКорректор А,ференцЗаказ 8180/6 Тираж 703 Подписное В НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5 г филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,