Квадрупольный масс-спектрометр

О П И С А Н И Е 1 ц 957318ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспубликОпубликовано 07.09.82. Бюллетень 33Дата опубликования описания 17.09.82 пв делам изобретений и открытийдена Трудового Красного Знамени специа йй бюро аналитического приборостроения Н чнообъединения АН ССС(71) Заявите 54) КВАДРУПО,ЛЬНЫЛ МАСС-СПЕКТРОМЕТ В этих масс-спект ный пучок направляют анализатора, вводят в руют пучком заряженн ют полученные ионы в пучок, выводят ионны" ра и вводят в раздел тора. рометрах молекулярперпендикулярно осиионизатор, ионизиых частиц, формируузкий направленный и пучок из ионизато яющее поле анализаие чувс Цель изобретения - увеличен вительности и точности анализа. Указанная цель достигается в квадрупольном масс-спектромет жащем источник мОлекулярного п низатор, анализатор с полеобра электродами и расположенный за емник ионов, источник молекулярнОтмомента ту обла щее пол ионный краевое краевое низатора до (а точнее в о разделяюерболичным)называемоеак известно, ольного анамомента выхода из иовхода в анализаторть анализатора, где еге является строго гиппучок проходит такполе анализатора. Кполе на входе квадруп тем, что ре, содеручка, иозующими ним приого пучка Изобретение относится к масс-спектрометрии, а именно к квадрупольным массспектрометрам для анализа молекулярных пучков.Известны квадрупольный масс-спектрометры, содержащие источник молекулярного пучка, ионизатор, анализатор с полеобразующими электродами, приемник ионов и устройство для улавливания молекулярного пучка 11. лизатора ведет к потере чувствительности и дискриминации по массам.В этом поле теряется основная доля ионов, выходящих из ионизатора, особенно при высокой разрешающей способности анализатора, причем доля потерянных ионов различна для ионов различных масс.Известн также квадрупольный массспектрометр, содержащий источник молекулярного пучка, ионизатор, анализатор с полеобразующими электродами и расположенный за ним приемник ионов 2.В известном масс-спектройетре на входе ионного пучка в анализатор предусмотрены средства для уменьшения влияния краевого поля на ионный пучок. Однако полностью устранить влияние краевого поля принципиально невозможно.соединен с анализатором через коллиматор,а оптическая ось ионизатора пересекаетоптическую ось анализатора внутри последнего за пределами краевых полей анализатора на расстоянии, большем радиуса поляанализатора. 5Оптические оси источника молекулярного пучка и коллиматора могут совпадатьс оптической осью анализатора или пересекать ее под острым углом в точке ее пересечения с оптической осью ионизатора.На фиг. 1 и 2 изображен предлагаемыймасс-спектром етр.Масс-спектрометр содержит источник 1молекулярного пучка, коллиматор 2, анализатор 3, ионизатор 4, приемник 5 ионов,оптические оси 6, 7, 8 и 9 соответственно 15источника молекулярного пучка, коллиматора, анализатора и ионизатора, молекулярный пучок с точкой 10 пересечения оптических осей коллиматора, анализатора иионизатора,Масс-спектрометр работает следующим 2 вобразом,Молекулярный пучок направляют из источника 1 молекулярного пучка через коллиматор 2 в анализатор 3 вдоль оси 8 последнего. Необходимая скорость движе ния ионов вдоль оси 8 анализатора, которая в известных квадрупольных масс-спектрометрах создается за счет ускорения ионов электрическими полями ионизатора 4, в предлагаемом масс-спектрометре достигается тем, что молекулярный пучок направляют вдоль ионна-оптической оси анализатора, Как известно, в молекулярном пучке все молекулы, его образующие, уже имеют направленную начальную скорость, которая может быть весьма существенной, как, на- з 5 пример, в случае сверхзвуковой струи. Эта скорость по порядку величины соответствует требуемым скоростям движения ионов вдоль анализатора. Вследствие того, что молекулы нейтральны, они проходят краевое поле анализатора без потерь и дискри В минаций. Ионизация этих молекул осуществляется внутри анализатора на его оси за пределами влияния его краевых полей, например, лазерным излучением ионизатора. Образованные при этом ионы сохраняют начальные скорости, которыми обладали исходные молекулы, движутся в поле анализатора, разделяются по массам и регистрируются.Влиянием краевых полей анализатора можно пренебречь внутри анализатора на 50 расстоянии, равном или большем радиуса поля анализатора (последний равен половине расстояния между его противолежащими электродами). Поэтому целесообразно осуществлять ионизацию молекулярного пучка внутри анализатора 3 на расстоянии 55 от его входа, несколько большем радиуса поля анализатора, т. е. чтобы оптические оси 8 и 9 анализатора и ионизатора пересекались внутри анализатора 3 на расстоянии от его входа, большем радиуса поля анализатора 3.Наиболее удобно осуществлять ионизацию молекулярного пучка внутри анализатора пучком фотонов, например лазерным лучом высокой плотности, так как фотоны не подвергаются воздействию поля анализатора. Чувствительность анализа молекулярного пучка при этом может быть увеличена, если использовать узкий плоский световой луч, пересекающий своей плоскостью ось анализатора. Для ионизации могут быть использованы также пучки заряженных частиц высоких энергий, способные пересечь поле анализатора практически без отклонения от своего первоначального направления.Составляющая начальной скорости молекул в молекулярном пучке будет направлена вдоль оси анализатора от его входа к его выходу и в том случае, если молекулярныи пучок вводить в анализатор под острым углом к оси анализатора, т. е. под углом, меньшим 90. В этом случае оптические оси 6 иисточника молекулярного пучка и коллиматора должны совпадать и пересекать оптическую ось 8 анализатора под острым углом в точке 1 О ее пересечения с оптической осью 9 ионизатора (фиг. 2).Во всех случаях ионизацию молекулярного пучка целесообразно осуществлять на оси анализатора либо вблизи оси. В этом случае координаты зарождения ионов минимальны, поэтому минимальны амплитуды стабильных колебаний этих ионов в анализаторе и максимальна чувствительность анализа.Таким образом, в предлагаемом квадруполном масс-спектрометре обеспечивается достижение максимальной чувствительности анализа за счет исключения потерь ионов в краевом поле анализатора и повышается точность анализа, так как исключен различный уровень потерь ионов в краевом поле анализатора в зависимости от молекулярного веса этих ионов.Формула изобретения1. Квадрупольный масс-спектрометр, содержащий источник молекулярного пучка, ионизатор, анализатор с полеобразуюшими электродами и расположенный за ним приемник ионов, отличаюи 1 ийся тем, что, с целью увеличения чувствительности и точности анализа, источник молекулярного пучка соединен с анализатором через коллиматор, а оптическая ось ионизатора пересекает оптическую ось анализатора внутри последнего за пределами краевых полей анализатора на расстоянии, большем радиуса поляанализатора.957318 я ( тель Н. АлимоваБойкас Корректор Г. ОгПодписноетвенного комитета СССРретений и открытий35, Раушская наб., д. 4/5г. Ужгород, ул. Проектная, 4 едактор А.,Лежнина аказ 6612/43 ВНИИП по 113035, М илиал ППП52. Масс-спектрометр по п. 1, отличаюи 4 ийся тем, что оптические оси источника молекулярного пучка и коллиматора совпадают с оптической осью анализатора. 3. М асс-спектрометр по п. 1, отличаюи 4 ийся тем, что оптические оси источника молекулярного пучка и коллиматора пересекают под острым углом оптическую ось СоставТехред А Тираж 76 И Государс делам изо осква, Ж -Патент,6анализатора в точке ее пе есе чения с оптической осью ионизатора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Слободенюк Г. И. Квадрупольныемасс-спектрометры. М., Атомиздат, 194,с. 126 - 130, 137.2. Патен т Великобритании1242031,кл.Н 01 Л 39/36, 1968.