Источник ионов на основе скользящего разряда для масс спектрометрии

( ИЯ,Ярт,. САНИЕ ИЗОБРЕТ ие ни(54)(57)СКОЛЬЗЯЩЕМЕТРИИ, сного элекненный с ВЕРОГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Научно-техническое объединеАН СССР и Ленинградский ордена Лна политехнический институтим, М,И.Калинина(56) Патент США .У 3337728,кл, 25-419 от 09.10.69.Авторское свидетельство СССРВ 906298, кл, Н 01 .Т 37/08.ИСТОЧНИК ИОНОВ НА ОС О РАЗРЯДА ДЛЯ МАСС-СПЕ держащий источник импу рического питания, сое лектродами, один из ко рых выполнен цилиндрическим и расположен на внешней поверхности цилиндрического разделительного диэлектри-, ка, пробу анализируемого вещества,размещенную на цилиндрическом разделительном диэлектрике между электродами, о т л и ч а ю щ и й с Ф тем, что, с целью повышения информативности анализа путем повышения выхода ионов и формирования пространственно- локализованного пакета ионов, в него введен заземленный токопроводящий элемент, электрически соединенный с цилиндрическим электродом и расположенный на внутренней поверхности диэлектрика, другой электрод расположен по касательной к внешней поверхности цилиндрического диэлектрика, являющейся его образующей, а расстояние между электродами в 5-10 раз превышает толщину стенки диэлектрика.У113272 б 15 20 25 30 40 2Источник ионов по п,1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюобеспечения отбора ионов из областейразряда с разными потенциалами, электроды выполнены с возможностью перемещения вдоль оси цилиндрическогодиэлектрика,3. Источник ионов по пп. 1 и 2,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью обеспечения возможности набоИзобретение относится к области масс-спектрометрического анализа, Известно устройство для получения ионов в масс-спектрометрии, В нем пульсирующая дуга образуется при вибрации одного из электродов. Недостатком устройства является то, что в этом источнике могут исследоваться тольковещества, имеющие высокую проводимость, кроме того, невозможно регули ровать глубину отбора ионов из пробы, и иметь, при необходимости, малые (10 с) времена получения ионов, это снижает информативность анализа,Наиболее близким техническим решением является источник для массспектрометрического анализа, содержащий источник импульсного электрического питания, соединенного с цилиндрическими электродами скользящего разряда, размещенного на разделительном диэлектрике, выполненном в. видепустотелого цилиндра, причем одинэлектрод размещен на наружной поверхности диэлектрика и полностью ее охватывает, а другой расположен внутри диэлектрика коаксиально с ним, апроба анализируемого вещества располо.жена между электродами на диэлектрике. В этом устройстве скользящий разРяд формируется на внутренней поверхности цилиндрического диэлектрика,что имеет следующие недостатки,Невозможно существенно сократитьвремя между актом ионизации пробы и З 5детектированием.Недостаточно высок выход ионов,вследствие трудности Формирования коллимированного пучка ионов в этой конфигурации электродов скользящегоразряда. ра статистических данных и последовательного анализа различных проб,заземленный токопроводящий элементвыполнен в виде цилиндра с наружнымдиаметром в 2-5 раз меньшим внутреннего диаметра диэлектрика и расположен на внутренней поверхности диэлектрика по образующей, а диэлектрик выполнен с возможностью вращения вокругсвоей оси. Невозможно производить отбор ионов из областей разряда с разными потенциалами, это снижает возможности регулирования температуры получаемых ионов и затрудняет прохождение ионного пакета по фокусирующей системе,Целью изобретения является повышение информативности путем повышения выхода ионов и Формирования пространственно-локализованного пакета ионов, обеспечение отбора ионов из области разряда с разными потенциалами, обеспечение возможности набора статистических данных и последовательного анализа различных проб,Поставленная цель достигается тем, что в источнике ионов на основе скользящего разряда для масс-спектрометрии, содержащем источник импульсногоэлектрического питания, соединенныйс электродами, один из которых выполнен цилиндрическим и расположен навнешней поверхности диэлектрика, апроба анализируемого вещества размещена на диэлектрике между электродами, введен заземленный токопроводящий элемент, электрически соединенный с цилиндрическим электродом ирасположенный на внутренней поверхности диэлектрика, второй электродрасположен по касательной к внешнейповерхности цилиндрического диэлектрика, являющейся его образующей, арасстояние между электродами в 5-10раз превышает толщину стенки диэлектрика, Электроды могут быть выполнены с возможностью перемещения вдольоси цилиндрического диэлектрика, атокопроводящий заземленный элементвыполнен в виде цилиндра с наружнымдиаметром в 2-5 раз меньшим внутрен3 113него диаметра диэлектрика и расположен на внутренней поверхности диэлектрика по образующей так, что упомянутая образующая и образующая наружной поверхности диэлектрика, покоторой расположен один из электродов лежат в одной плоскости, приэтом диэлектрик выполнен с возможностью вращения вокруг оси,На фиг, схематически изображенпредлагаемый источник ионов, содержащий источник импульсного электрического питания 1, подключенный кэлектродам 2 и 3, разделенным разделительным диэлектриком 4, на которыйнанесена проба 5 и внутри которого. находится заземленный токопроводящийэлемент 6, вся эта электродная система покрыта двумя цилиндрическимидиэлектрическими трубами 7, 8, надкоторыми размещен вытягивающий электрод 9.Работает устройство следующим образом. При подаче импульса высокогонапряжения от источника импульсногоэлектрического питания на электроды2, 3 вблизи электрода 3 у поверхности раздела "диэлектрик-вакуум" возникает резко неоднородное электрическое поле и формируется скользящий раз.ряд, При формировании скользящегоразряда по поверхности разделительного диэлектрика 4 происходит ионизация пробы 5, 11 оскольку заземленныйэлектрод 2 является цилиндрическим иполностью охватывает цилиндрическийдиэлектрик 4, а другой электрод 3 касается поверхности разделительногодиэлектрика 4, скользящий разряд формируется в, стриммерной форме по образующей диэлектрического цилиндра,которой касается электрод 3. Вследствие этого анализируется только тачасть пробы, которая находится наэтой образующей, При этом скользящийразряд на всех стадиях надежно формируется, при напряжениях 10-20 кВ, надлине более .5-10 мм,Выбор расстояния между электродами, в 5-10 раз превышающий толщинустенки цилиндрического разделительного диэлектрика, определяется условиемнадежного функционирования на всехстадиях развития скользящего разряда,.Для получения полной информации обанализируемой пробе необходимо иметьвозможность регулировать потенциал,при котором получается ионный пакет, 32726Напряжение в канале скользящего разряда уменьшается с увеличением расстояния от высоковольтного электрода 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 за счет омического сспротивления плазмы разряда и поэтому, имея возможность регулировать расстояние между электродами и располагать пробу в различных местах межэлектродного за- . зора, можно формировать пакет ионов в разных участках искры и соответственно регулировать начальный потенциал пакета от почти полного напряжения источника питания до нулевого.Для обеспечения анализа большого количества проб без необходимости частого разбора аналитической части масс-спектрометра предлагается набор проб наносить на наружную цилиндрическую поверхность разделительного диэлектрика равномерно по длине его окружности, тогда при вращении разделительного диэлектрика в зону анализа, которая располагается на образующей, которой касаются электроды, будут входить и анализироваться различные пробы, Для размещения на разделительном диэлектрике максимального количества различных проб, необходимо, чтобы стриммер скользящего разряда развивался максимально приближенно к образующей, Для этого заземленный токопроводящий слой выполняют так, что его диаметр не менее чем в 2-5 раз меньше внутреннего диаметра цилиндрического диэлектрика. В этом случае обеспечивается быстрое убывание электростатического поля по мере удаления от образующей, которой касаются электроды, и стриммер будет жестко стабилизироваться в области сильного поля, которое будет совпадать с образующей наружной поверхности разделительного цилиндра в том случае, если заземленный токо- проводящий слой касается внутренней поверхности диэлектрического цилиндра по образующей так, что упомянутые внутренняя и внешняя образующие лежат в одной плоскости. Но диаметр заземленного токопроводящего слоя не должен быть более чем в 5 раз меньше внутреннего диаметра диэлектрического цилиндра, иначе не будет обеспечиваться удельная поверхностная емкость,необходимая для формирования всех стадий скользящего разряда. Кроме того, в тех случаях, когда необходимо иметь большие и длительные ионные тоТехред И. Попович Редактор Н.Сильнягина КорректорА.Обручар Заказ 5205 Тираж 696 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Подписное Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 5 1 ки, анализируемая проба наносится по всей боковой поверхности разделительного диэлектрика и при вращении его в зону анализа непрерывно поступают новые участки пробы и при подаче на электроды последовательности импульсов от источника электрического питания Формируется практически непрерывный ионный пучок,32726 61 рименение устройства позволяетсущественно повысить инФормативностьанализа, а также обеспечивает возможность набора статистических данных и 5последовательного анализа различныхпроб, Устройство может быть применено для создания новых типов приборовдля масс-спектрометрического анализавеществ.