Времяпролетный масс-спектрометр

.И. Колотили е Са язанский радиотехнический институт) ВРЕМЯПРОЛЕТНЫЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТР устроиства зрешающей спо- энергетичес 1Изобретение относится к массспектрометрии и может быть использовано при создании времяпролетных масс-спектрометров с высокими разрешающей способностью и чувствительностью.Известны времяпролетнце массспектрометры, которые состоят из источника ионов, пространства дрейфа и приемника ионов 1Недостатком таких устройств является значительная зависимость их параметров от разброса ионов по скоростям. Для увеличения допустимого разброса. по скоростям в пространстве дрейфа таких приборов располагают ионные зеркала.Известен времяпролетный массспектрометр, состоящий из ионного источника, ионного зеркала и приемника ионов 2 .Недостатками данногоявляются ограничение расобности из-за влияния кого разброса ионов, что приводит, как следствие, к уменьшению чувствительности из-за стремления уменьшить энергетический разброс ионов, а также большая длина пространства дрейфа.Цель изобретения - повышение чувствительности и разрешающей способности и создание времяпролетного масс-спектрометра, в котором уменьшается до минимума влияние энергетичес. кого разброса ионов на разрешающую способность, а также уменьшаются габариты датчика.Целью изобретения также является расширение диапазона входных .энергий.Цель достигается тем, что в время" пролетном масс-спектрометре, состоящем из ионного источника, ионного зер кала и приемника ионов, ионное зеркало выполнено в виде четырех электродов, рабочие поверхности которых . представляют собой гиперболоиды, подключенные к источнику переменного спостоянной составляющей напряжения, одна из пар противоположных электродов может сходиться на оси системы.На фиг. 1. изображена диаграмма стабильности; на фиг, 2 - схема устройства.В ионном зеркале предлагаемого устройства распределение потенциала описывается соотношением10ф(х,уг)- (О-фО со 51 О) (сх х Ф су +Округ ) (1 ) где движения ионовЯ/О - постоянное смещений наэлектродах; 5О - амплитуда переменнойсоставляющей напряжения;и - частота переменной составляющей;сс,о - постоянные коэффициенты, определяющие геометрию ионного зеркала.Поверхности электродов при этом описываются соотношениямиСХ хуг. д гг = +1 (2) 25уравнения, описывающие движение ионов в таком поле, есть уравнение Матье- - +(а - 2 с со 52(Т + Ч,= 0 (3) 3п 28 еО 4 еОГде е 1 = - д,; де ==-Ые;ее = 2 т 1пш1 во1 д - фаза входа иона в поле;одна из координат х, у, г.35При о К и 0 (К (электроды вытянуты вдоль оси г) рабочие точки на диаграмме стабильности по координате га и с находятся вблизи начала2координат. В этом случае время движения ионов Т в такой системе равно1Вггде р = а + - ,245 ,При а ф 0 и с 1, соизмеримом с а, (прямая 1 на Фиг. 1)1рг-.а и Т = -1 Гат,е. время движения ионов в ионном 50 зеркале пропорционально, как и в обычных времяпролетных масс-спектрометрах, квадратному корню из массы.При а = 0 (ось 0 )р- , а время% - р55 т.е. в этом случае наблюдается линейная зависимость времени движения ионаот его массы, что является большимпреимуществом по сравнению с обычнымивремяпролетными масс-спектрометрами.Можно показать, что за счет линейной зависимости времени движения ионов в ионном зеркале от массы и засчет торможения ионов в высокочастотном поле вдоль оси г дисперсия ионовпо массам в таком времяпролетном массспектрометре будет в 2 Л раз выше, чемв обычных, что дает возможность увеличения разрешения во столько же разпри сохранении габаритов датчика либоуменьшения габаритов датчика при сохранении разрешения,Основным преимуществом такого массспектрометра является то, что времядвижения ионов в зеркале не зависитот начальной скорости иона, т,е, осуществляется идеальная временная фокусировка ионов с различными входнымискоростями, что дает возможность ана.лизировать ионы с большим энергетическим разбросом.Необходимо отметить, что диапазонанализируемых масс определяется наклоном рабочей прямой на диаграмместабильности и максимален при а = О.На фиг. 2 приняты следующие обозначения: 1, 2, 3 - электроды зеркала 12 и 3; ионный источник 4;коллектор ионов 5.Предлагаемое устройство позволяетполучить линейную шкалу масс, увеличить дисперсию системы в 2 ф разг -или при той же дисперсии уменьшитьгабариты датчика во столько же раз,устранить влияние энергетическогоразброса ионов на разрешающую способность прибора и, таким образом,увеличить чувствительность массспектрометра за счет увеличения энер.гетического разброса ионов до 80-703от максимальной энергии,формула изобретенияВремяпролетный масс-спектрометр, состоящий из источника ионов, ионного зеркала и приемника ионов, отличающий с я тем, что, с целью увеличения чувствительности и разрешающей способности, ионное зер. кало выполнено в виде четырех электродов, рабочие поверхности которых представляют собой гиперболоиды, под989613 Ф Источники инФормации, Составитель Н Техред И.Гайд в орректор С. Шекм дактор А, Долин Подписноекомитета СССРоткрытийская наб д, 4 Заказ 11138. Тираж 701 ВНИИПИ Государс по делам изобр 130 Я, Москва, Ивенногтений35, Ра лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Включенные к источнику переменного спостоянной составляющей напряжения.2. Масс-спектрометр по и. 1, о т .л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью расширения диапазона входныхэнергий ионов, одна из пар противо"положных электродов сходится на осисистемы. принятые во внимание при зкспертиэе 1. Сысоев А.А., Чупахин.М.С. Зве-. В дение в масс-спектрометрию, М. Атомиздат, 1974. 2. Авторское свидетельство СССР И 198034 кл. 6 01 М 39/48 1966.