Источник ионов

"18 н Й:Д. ТЕЛЬСТ щения ма ьих соед ции оск ,верстие закрыто2, Ис 4,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТКРЫТ ОПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИДЕ(56) 1.Дж.Барнард. Современная массспектрометрия. М., 1957, с, 57, 73.2.Авторское свидетельство СССР 9 433919, кл. Н 01 Ю 49/14, 1974. (54)(57) 1. ИСТОЧНИК. ИОНОВ, содержащий источник коллимированного молекулярного пучка, источник ионизирующего излучения й иониэационную камеру, имеющую отверстия для прохождения ионизирующего излучения, закрытые экранирующими сетками, а также соосные отверстия для молекулярного и ионного пучков, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью обогасс-спектра ионами исследуеинений за счет дискриминаолочных и фоновых ионов, отдля выхода ионного пучкаэкраниру 1 ощей сеткой.точник ионов по п. 1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повыаения стабильности ионного тока, внутри ионизационной камеры по разные стороны от оптической оси .источника ионизирующего излучения расположены электроды, подключенные к источнику постоянного тока.Изобретение относится к источникам ионов для масс-спектрометров и может быть использовано в аналитической масс-спектрометрии.В масс-спектрометрической практике широкое распространение получили источники ионов типа Яира. В таких источниках молекулы исследуемого вещества ионизируются пучком электро - нов или фотонов, а образовавшиеся ионы извлекаются через выходное от верстие или щель электрическим полем (1 ДНедостатком известных источников является наличие фоновых и осколочных ионов. (5Наиболее близким к предлагаемому является истОчник ионов, включающий источник коллимированного молекулярного пучка и источник ионизирующего излучения, нонизационную камерус отверстиями для прохождения молекулярного и ионного пучков и пучка ионизирующего излучения. При этом, молекулярный пучок и внучок образовавшихся ионов соосны, а отвеРстия для прохождения ионизирующего излучения закрыты экранирующими сетками 2В известном источнике ионов область пересечения электронного и молекулярного пучков (область ионизации) максимально приближена кплоскости выходного отверстия, а извлечение ионов осуществляется неоднородным электрическим полем, которое провисает в ионизационную камеру. через выходное отверстие и фокусирует на это отверстие образовавшиеся ионы, в том числе и те, у ко.торых векторы скоростей не совпада ют с направлением дрейфа молекуляр,ного пучка. Для целей масс-спектрометрического анализа смеси соединений желательно в общем масс-спектре смеси выделить молекулярные ионы, 45 соответствующие ее отдельным компо" нентам. Однако в таких конструкциях извлекаются не только молекулярные, но и осколочные ионы исследуемых соединений, Происходит взаимное на ложение индивидуальных масс-спктров; молекулярные ионы маскируются осколочными. Поэтому, не только количественный, но и качественный анализ смеси соединений по общему масс .спектру является сложной и трудоем", кой задачей.Другим недостатком известных конструкций ионных источников является присутствие в масс-спектре 60 ионов фонового газа, что ограничивает чувствительность и точность анализа даже чистых соединений.Цель изобретения - обогащение масс-спектра ионами исследуемых соединений за счет дискриминации осколочных ионов исследуемых соединений и ионов фонового газа.Поставленная цель достигается тем, что в источнике ионов, содержащем источник коллимированного. пучка, источник ионизирующего излучения и ионизационную камеру, имеющую отверстия для прохождения ионизтрующего излучения, закрытые экранирующими сетками, а также соосные отверстия для молекулярного и ионного пучков, отверстие для выхода ионного излучения пучка закрыто экранирующей сеткой.Внутри ионизационной камеры по разным сторонам от оптической оси источника ионизирующего излучения расположены электроды, подключенные к источнику. постоянного тока.За счет того, что отверстия в ионизационной камере закрыты экранирующей сеткой, дрейф ионов происходит в эквипотенциальном пространстве (или в однородном электрическом поле). На пути дрейфа к выходному отверстию молекулярный пучок обогащается молекулярными ионами за счет дискриминации осколочных ионов исследуемых соединений и ионов фонового газа.На чертеже приведена схема источника ионов.Предлагаемый источник содержит источник 1 молекулярного пучка, продуцирующий молекулярный пучок, источник 2 ионизирующих электронов или фотонов, испускающий пучок ионизирующих частиц, ионизационную камеру 3 с отверстиями 4 и 5 для дрейфа молекулярного пучка и отверстиями б и 7 для дрейфа пучка ионизирующих частиц, закрытых ионизирующей металлической сеткой 8, и электродов 9 и 10, подключенных к источнику постоянного тока (на чертеже не показан). Источник работает следующим образом.При столкновении ионизирующих частиц с молекулами, движущимися в пучке, образуются молекулярные и осколочные ионы, у которых различны формы углового распределения импульсов и их величины, Молекулярные ионы в акте ионизации практически не получают добавочного импульса и сохраняют направление дрейфа через выходное отверстие 5 (для целей предлагаемого изобретения величиной импульса, который получает молекулярный ион в результате обмена кинетической энергией с налетающим электроном и величиной импульса отдачи в результате вылета электрона, можно пренебречь).В отличие от молекулярных осколочные ионы образуются с кинематичес-, кими энергиями, величины которых за95 г 475 Составительредактор С.Титова .Техред А.Кикемезей Корректор Л.Шеньо Тираж 683 ВНИИПИ Государственного комитеТа СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Подписное Заказ 4026/4 филиал ППП фПатент", г.ужгород, ул.Проектная,4 метно превышают энергию теплового движения, а уговое распределение их импульсов близко к изотропному, следовательно, большая часть осколочных ронов покинет молекулярный пучок. Через выходное отверстие пройдут лишь те осколочные ионы, у которых вектор скорости совпадает с направлением дрейфа молекулярного пучка.Молекулы. фонового газа движутся изотропно, поэтому лишь та часть 10 молекулярных и осколочных ионов фонового газа пройдет через выходное отверстие, у которых вектор скорости совпадает с. направлением дрейфа через это отверстие. 15 Такая дискриминация осколочных .ионов исследуемых соединений и ионов фонового газа возможна, в частности, если область ионизации и участок дрейфа к выходному отверстию являются эквипотенциальной областью. Это достигается тем, что отверстия 4-7 для дрейфа пучков закрыты металлической сеткой 8. 25Для того, чтобы уменьшить возмущающее влияние полей поверхностных и зеркальных зарядов, а также сил кулоновского взаимодействия ионов на траекторию молекулярных ионов, 30 в промежутке, включающем область ионизации и участок дрейфа к выходному отверстию, может быть приложено .однородное электрическое поле, параллельное направлению дрейфа молеку лярного пучка (между электродами 9 и 10) .Пример. Доля ы. осколочных ионов исследуемых соединений и ионов Фонового газа, которые пройдут через выходное отверстие, приближенно разна величине телесного угла, под которым выходное отверстие видно из области ионизации.Для случая точечной области иони- зации 1, 41 Егде б - площадь выходноего отверстия;б - расстояние от области ионизации до плоскости выходного отверстия.Для случая Р : 3 см, б = 0,01 смф получают к ъ 10 ф. Таким образом, в рассмотренном примере плотность осколочных ионов исследуемых веществ и ионов Фонового газа (образовавшихся в области пересечения пучков) в области выхопного отвеостия снижена по сравнению с их плотностью в области ионизации на 4 порядка, в то время как плотность молекулярных ионов практически не изменилась.Применение источников молекулярных ионов позволяет существенно упростить решение аналитических задач по определению состава неизвестных смесей и использовать для решения таких задач сравнительно простые по конструкции масс-спектрометры.