Масс-спектрометр

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советския Соцналистическиз Республик(22) Заявлено 240 378 (21) 2595458/18-25 151) М ф Н 01 Г 39/42 с присоединением заявки Нов(23) Приоритет -Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийДата опубликования описания . 300781и.А.А. Сысоев, Н,Т. Калинин, В.Н. Филатов и, Г.А 4 амсойов;,1Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно,физический институтМ(54 ) МАСС-СПЕКТРОМЕТР Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может бытьиспользовано для анализа веществ.Известны масс-спектрометры, предназначенные для работы с пучками ионов, имеющими значительный энергетический разброс, и основанные на разделении ионов в скрещеннык электрическом и магнитном полях 1,1 ООднако эти приборы имеют большиевес и габариты магнитов вследствиегромоздкости конструкций электродов,.формирующих электрическое поле,Наиболее близким к предлагаемомуявляется масс-спектрометр,содержащийисточник ионов, анализатор со скрещенными электрическим и магнитным полями и детектор. Анализатором прибораявляется область внутри вакуумнойкамеры, в которой сформированы электрическое поле при помощи двух группэлектродов, симметрично установленныхотносительно средней плоскости анализатора, и магнитное т 1 рле при помощи 2электромагнита, Электроды выполненыв виде секторов цилиндров из тонкого проводящего материала, которые концентрично установлены в прорезяхкерамических траверс, причем однагруппа электродов является зеркальным ЗО отображением второй, а просТранСтвомежду ними является рабочей областьюан али з атор а 21,Данный прибор имеет большие габариты и вес, так как использованная.конструкция электродов обуславливаетбольшую величину зазора магнита, чтоведет к увеличению размеров магнитаи его веса, Кроме того, использование описанной конструкции создаетзначительные трудности при ее изготов"ленни (сборке и юстировке прибора)и не обеспечивает высокой точностивзаимного расположения электродовЦель изобретения - уменьшениегабарита и веса прибора,Указанная цель достигается тем,что в масс- спектрометре электрсдйанализатора выполнены в виде полоспленки из проводящего материала вформе дуг концентрических Ькружнос-.тей, нанесенных иа внутренние поверхности двух плоскопараллельных пластин из диэлектрика, а в промежуткахмежду электродами нанесена пленкаиз полупроводникового материала.Диэлектрические пластины располагаются таким образом, чтобы группаэлектродов, нанесенных на одну пластину, являлась зеркальным отображе5 15 20 25 30 10 40 45 50 55 60 нием группы электродов, нанесенных на вторую пластину. Пленка, нанесенная в промежутках между электродами, из полупроводящего вещества, имеет большое удельное сопротивление по сравнению с материалом электродов,Выполнение электродов в виде пленок проводящего вещества, нанесенных на диэлектрические пластины, позволявт значительно уменьшить ширину зазора магнита из-за малых толщин как электродов, так и лластин диэлектрика Нанесение пленок полупроводящего вещества между электродами необходимо для предотвращения накопления электрических зарядов на поверхности диэлектрика и чтобы избежать искажений электрического поля анализатораКроме того, изготовление электродов в виде пленок возможно производить, например, напылением требуемых материалов на пластины из диэлектрика, что существенно упрощает изготовление электродов. Использование при изготовлении электродов, например, фотолитографии значительно увеличивает точность изготовления по сравнению с прототипом.На фиг. 1 изображена схема предлагаемого масс-спектрометра; на фиг,2 анализатор прибора, разрез.Масс-спектрометр состоит из источника 1 ионов, диспергирующего магнита 2, устройства 3 для формирования электрического поля, детектора 4, вакуумной камеры 5, блока 6 регистрации и блоков 7 и 8 питания, высоко- вакуумного 9 и форвакуумного 10 насосов. Устройство для формирования электрического поля выполнено в виде двух тонких пластин из диэлектрика 11, на внутренние поверхности которых нанесены электроды 12 путем напыления полос пленки металла в форме дуг концентрических окружностей.В промежутках между электродами 12 поверхность пластин 11 покрыта пленкой полупроводящего вещества 13, Пластины 11 установлены параллельно одна другой, так что электроды на одной пластине являются зеркальным отражением электродов другой пластины, Симметричные электроды поддерживаются под одинаковым электрическим потенциалом. Формирование требуемого электрического поля обеспечивается путем подачи на электроды 12 соответствующих потенциалов от блока 7 питВ- ния.Масс-спектрометр работает следующим образом.Ионы,.образованные в источнике 1 ионов, разделяются по величине отношения массы к заряду в анализаторе со скрещенными электрическим и магнитным полями, После разделения ионы попадают в детектор 4, сигнал с которого поступает в регистрирующий блок б.Использование предлагаемой конструкции электродов позволяет уменьшить зазор магнита не менее чем в два раза, не изменяя при этом ширины рабочей области анализатора, что позволяет существенно уменьшить вес и габариты прибора.Разработанный с использованием предлагаемой конструкции электродов масс-спектрометр со скрещенными электрическим и магнитным полями, имеет симметричную оптическую схему со следующей геометрией: длины плеч 100 мм, радиус средней траектории 100 мм, угол сектора магнита 90 диапазон измеряемых масс 600 а,е.м., разрешающую способность по массам 600 при ширине щели источника 0,1 мм и энергетическом разбросе ионов 2, В приборе использован постоянный магнит с зазором 16 мм и напряженностью магнитного поля 5000 Э.Общий вес аналитической части прибора составляет 60 кг, вес магнита 15 кг тогда как вес аналитическои части известного масс-спектрометра МХ 1304 со следующими техническими данными: диапазон масс до 150 а.е,м., разрешение 150-200, радиус средней траектории 100 мм составляет 750 кг,Формул а и зобрет е ни я Масс-спектрометр, содержащийисточник ионов, анализатор со скрещенными электрическим и магнитнымполями и детектор, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью уменьшения габаритов и веса прибора, электроды анализатора выполнены в видеполос пленки из проводящего материала в. форме дуг концентрических окружностей, нанесенных на внутренниеповерхности двух плоскопараллельныхпластин из диэлектрика, а в промежутках между электродами нанесена пленка из полупроводящего материала.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Успехи масс-спектрометрии,Под рвд, Дж,Д.Уолдрона, М.,изд"воавитель Н.Алимовад М. Рейвес Корректс С. Корниенк едакт овач ираж 784 арственног изобретени сква, Ж, аказ 6374 7 снов д, 4 лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 с Т НИИПИ ГосУД по делам 113035, МоПодпикомитета СССи открытийаушская неб