Масс-спектрометр

;,10 7 А Но;.1 Ь,Р , Ц 13 ,йг, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ кусиров ледова ионов кторный л иецкаятем, что, с цельюй дисперсии по масчающиисяповышения удельсе и упрощениястатический еле ки АН ктро конструкции; эмент выполнен вор С. Я 1968, ионн ого зеркала, состоящьких электродов, каждпредставляет собой и го из неый из кото ру конгрутин, распо другу и ых 1 Зоцгпа 1 оГ Ма и Рйуз 1 сз , 26,моу энти ложе симм ньг пла ныл параллельно др трично относительн ре ости пло ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт ядерной физиКазССР"Электронная оптика", Л,с. 354-371,2. Лпгегпагь.опаЯресггощеггу апд Зо1978, р. 77-90,54) (57) МАСС-СПЕКТРОМЕТР с ф ой по энергии, содержащий по ельно расположенные источни лектростатический элемент, с агнит и приемник ионов, о тИзобретение относится к техникемасс-спектрометрии и может быть использовано в тех отраслях народногохозяйства, где необходимо производитьанализы веществ,Известны масс-спектрометры с фокусировкой по энергии, котопые созданына основе секторных однородных магнитных полей и дополнены цилиндрическим или тороидальным электростатическим конденсатором для компенсации разделения ионов по энергии 1 1 ),Данные масс-спектрометры обладают невысокой удельной дисперсией исравнительно бойьшими размерами, 1 сНаиболее близким к предлагаемомуявляется масс-спектрометр, содер 11 гащий ионный источник, за которым рас.положен электростатический отклоняющий элемент - тороидальный конденсатор с профилированньми краями, секторный магнит и детектор ионов, Размеры тороидального конденсатора и полюсов магнита примерно одинаковы.Тороидальный конденсатор ахроматизи-. 2рует схему прибора и осуществляетвертикальную фокусировку ионного пу-:ЧКа, ЧтОбЫ дОбитЬСя СТИГМатнсЕЕЗОй ФОКтСИрОВКИ НЕСбходимо ИМЕТЬ НОЗМОж-1 ОСТЬ РЕГУЛИРОВать ЕЕ СИЛУ, ПОЭТОМУ эттт,гграя магнита сделаны 11 одвижными и ихнаклон по отпошению к ионному пучкуможет изменяться в процессе настрОЙ-.ки масс-спектрометра. Принятые мерьПОЗВОЛтИЛИ, ПОМИМО ФОКУСИРОВКИ ПО ЭНЕр3гпи, получить стигматичнуо ОбъемнуюФОКУ СИРО 1 ЗК У ИОННОГО ПтттКа И Схог,"11 ЕЕт:"сировать аоеррации второго хторяцка 1.211Недостатками указанного прибораЯЗЗЛЯЮТСЯ СРИВНИТЕЛЬНО МапаЯ УДЕЛЬНсгядисперсия (дисперсия, отнесенная кдлине ионной траектории), связаннаяс большгзми размерами тороидальногоконденсатора, технологичес сая с;тожНОСТЬ И" ГОТОВЛЕ 1 тия Обт,-ЛадОК Коттт ЕНсатора и необходимость введения, специального механизма для поворота кр,ев магнита,Целт. изобретения - повышение удельной дисперсии по массе масс-спектрометра с секторным магнитом и упрощение его конструкции,Поставленная цель достигается темето в масс-спектрометре с йзокусировко"1 по энергии, содержащег: последова.с сгель зо располояенные источник ионов, 1"электростатический элемент,. секторныймагнит и приемник ионов, электростатический элемент выполнен в виде ионного зеркала, состоящего из нескольких электродов, каждый из которыхпредставляет собой пару контруэнтныхпряомугольных пластин расположенныхпараллельно друг другу и симметрично относительно средней плоскости,На электроды подаются такие потенциалы, что электростатический элементработает в режиме ионного зеркала,Величина угла падения пучка на зеркаО оло лежит в интервале 20-45 . Отношение ширины пластин, образующих электроды зеркала, к расстоянию междуними для крайних электродов равнопримерно 3, для средних лежит в интервале от 1 до 6. Отношение длиныпластин к расстоянию между ними зависит от угла падения ионного пучка илежит в интервале от 10 (для меньшегоугла) до 20 (для большего угла),Удельная дисперсия по энергии у такого зеркала В Несколько раз больше дисдисперсии секторного магнита, поэтому при взаимной компенсации этих дисперсий электростатический элемент может быть сделан значительно меньшемагнита и,следовательно, уменьшеныОбщие размеры масс-спектрометра и повьштена его удельная дисперсия по массе, Электростатическое зеркало осущз:твляет Вертикальную Фокусировкуионного пучка, причем ее сила легкорегулируется изменением потенциалаНа ОДсЧОМ ИЗ Э;1 ЕКтРОДОВ ЗЕРКада, т.Е,,;тигматисная фокусировка достижима безповорота краев магнитных полюсов,Электроды зеркала (плоские плас-иныпросты в изгоз овлсегии, Предлагаемыймасс-спектрометр может быть выполненБ двух гзариянтах: с действительнымппомежуточнь;.м фокусом и с мнимьм,На фиг, 1 схематически показанодин из вариантов (с действительнымтПРОМЕжУтОЧП 1 1 М ФОКУСОМ) ПРЕДЛаГаЕМО ГОмасс-спектрометра в проекции на среднюю плоскость; на Фиг, 2 - вид наэтот прибор вдоль средней плоскости;на фиг, 3 - проекция на среднююПЛОСКОСТЬ ДРтг ОГО ВНРИантапромежуточным Фокусом) масс-спектрометра; на фиг, 4 - его проекпия наплоскость,:герпендикулярную к средней.1"асс-спектрометр включает в себяисточник 1 ионов, за которым расположены ионное зеркало с электродами2-4, секторный магнит 5 и приемник бионов, Цифрой 7 отмечен промежуточный фокус (изображение щели источника),1091257 3Угол при вершине магнитного секто-.ора составляет 90 , края полюсов магнита 5 вырезаны по дугам окружностейс радиусами, равными радиусу кривизны г ионной траектории в однородном поле, г= 200 мм. Центральнаяионная траектория пересекает краямагнита ортогонально. Угол паденияпучка на электростатическое зеркалосоставляет 30 , длина электродных 1 опластин 145 мм, ширина среднего электрода 14,2 мм, ширина крайних электродов 35 мм, Расстояние между пластинами, образующими электрод, 12 мм,Выходная щель источника ионов 1 расположена в свободном от поля пространстве за пределами электродной системы. Ближайший к этой щели электрод2 заземлен. На электрод 4 подаетсязадерживающий потенциал, достаточный,Очтобы изменить направление движенияионов на обратноеМасс-спектрометр работает следующим образом,Сформированный источником 1 ионный пучок отражается электростатическим зеркалом, которое создает дейст,4вительное (в первом варианте прибора) или мнимое (во втором) изображение 7 щелй источника, Затем пучок входит в магнитное поле, разлагается по массам, и лишь ионы определенной массы фокусируются вновь в плоскости входной щели приемника 6 ионов. Центральная точка для щели, вершина магнитного сектора 0 и центральная точка промежуточного изображения должны быть расположены на одной прямой (правило Барбера), Дисперсия прибора по массе П = г увеличение в средней плоскости равно единице.Расчеты показывают, что при том же магните удельная дисперсия в предлагаемом приборе в 1,5-2 раза вышее, чем в прототипеПлоские электроды - зеркала изготовить значительно легче, чем электроды тороидального конденса. тора, Сила вертикальной фокусировки легко регулируется изменением потенциала на среднем электроде зеркала,поэтому не нужно устройство, поворачивающее края магнита. Аберрации второго порядка, как показывают численные расчеты, могут быть устранены.1091257 Составитель Н. Али Техред В.Далекорей Корректор Г Решетни Редактор Н,Стащишин Заказ 3091/5 5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,683арственного коми зобретений и отк Ж, Раушская Тираж ВНИИПИ Госу по делам 3035, Москва