Квадрупольный масс-спектрометр

.04,87,С-СП Е КТРО вторичнои может быть оложительью изобрепав Фиг. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗО ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Слободенюк Г.М. Квадрупоспектрометры. М: Атомиздат, 1йеч, Рпуз.Арр),1980,Н 15, рАвторское свидетельство СМ 1538194, кл, Н 01 3 49/42, 07(57) Изобретение относится кионной масс-спектрометрии ииспользовано при регистрацииных и отрицательных ионов, Це тения является повышение чувствительности и снижение габаритов. Пучок разнополярных ионов из источника 1, отсепарированный по массе квадрупольным анализатором 2, попадает через его выходную дифрагму 3 на входную диафрагму 4 и входную щель 8 квадрупольного конден- сатора, ось которого ориентирована перпендикулярно оси анализатора 2. Величина поперечного размера входной диафрагмы 4 квадрупольного конденсатора бо,34 КО, где Ко-радиус поля квадрупольного конденсатора. Положительные ионы через выходную щель 9 конденсатора попадают на вторично-электронный умножитель (ВЭУ) 3 15, отрицательные ионы через выходную щель 11 конденсатора - на ВЭУ 16. 4 ил.Изобретение относится к технике квадрупольной масс-спектрометрии, предназначено для вторичной ионной масс - спектрометрли (ВИМС) при регистрации как положительных, так и отрицательных ионов, и наиболее эффективно может быть использовано в газовой хроматографии при быстропеременном анализе положительных и отрицательных ионов молекул,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, повышение чувствительности и быстродействия квадрупольного масс-спектрометра,5 10 На фиг.1 изображен предлагаемый 15квадрупольный масс-спектрометр; на фиг.2 -геометрия полезадающих электродов; нафиг.3 - граничные траектории положительных ионов; на фиг,4 - траектории ионов,влетающих под разными углами относитель.но прямой у.= х.Квадрупольный масс-спектрометр содержит источник 1 ионов, квадрупольныйанализатор 2, выходную диафрагму 3 анализатора, входную диафрагму 4, диафрагмы 5-7 квадрупольного конденсатора,6 ходную щель 8, выходные щели 9 - 11 конденсатора, электроды 12 квадрупольногоконденсатора, керамическую втулку 13, магнитный дефлектор 14, ВЭУ 15 для регистраЧии положительных ионов, ВЭУ 16 длярегистрации отрицательных ионов, делитеи 17 и 18 напряжений на пластинах ВЭУ,сточники 19 и 20 питания ВЭУ, цилиндр 21фарадея и источник 22 питания квадругольного конденсатора,Величину зазора между магнитами делектора 14 в напрвлении, параллельномонно-оптической оси квадрупольного дефлектора, выбирают не менее йо, где йо - 40радиус поля дефлектора 14.Квадрупольный масс-спектрометр работает следующим образом.. Пучок разнополярных ионов из источника 1 (фиг.1) попадает в квадрупольныйанализатор 2, где происходит сепарация ионов по массам, Отфильтрованный пучокионов с заданной массой через выходную диафрагму 3 анализатора 2 попадает навходную диафрагму 4 и входную щель 8 квадрупольного конденсатора, Далее в области поля квадрупольного конденсатора происходит отклонение пучка ионов в зависимости от их знака на угол -90 от первоначального направления. При указанной на фиг.1 полярности электродов положительные ионы через выходные щель 9 и диафрагму 5 конденсатора попадают в вытягивающее поле ВЭУ 15, а отрицательные ионы через щель 11 и диафрагму 7 на ВЭУ 16, Далее ионные токи, преобразованные с помощью ВЭУ в электронные, поступают на регистрирующую аппаратуру (непоказана).При больших величинах выходных тоководнополярных ионов целесообразно в качестве коллектора использовать цилиндр 21Фарадея. В этом случае регистрируемый пучок ионов проходит через квадрупольныйконденсатор без отклонения, что достигается установкой равного потенциала Оо навсех четырех электродах 12, и через щель 10и диафрагму 6 попадает в цилиндр 21 Фарадея,Выбор режима работы и определениеконструктивных параметров квадрупольного дефлектора широких пучков осуществляется из следующих соображений,На фиг,2 дана геометрия полезадающихэлектродов электростатического квадрупольного конденсатора, где изображеныэлектроды 12.1 и 12.3, находящиеся под потенциалом+ О, электроды 12.2 и 12.4, находящиеся под потенциалом - О, траектории 23и 24 положительного и отрицательного ионасоответственно, радиус йо поля, причемй = 1,15 йо - радиус электродов 12.1 - 12,4,КООРДИНатц Х, У, СКОРОСтЬЧо ИОНа, ВЛЕтаЮщего в квадрупольный конденсатор, и величина поперечного размера Я щели,Потенциал р в межэлектродной области (фиг.2) относительно точки рожденияионов определяется выражениемр(х,у)= - (х - у ) + Оо, (1)йогде О - величина напряжений, прикладываемых к противоположным электродамразной полярности (фиг.2);йо - радиус поля (окружности, вписанной между четырьма электродами (фиг,2);х, у - координаты точки плоского поля,Уравнения траектории движения положительного иона в области поля, определяемого (1), имеют вид:Чхх (т)=хосовИ+-; - вп 01;у ( т )=-уосп Йт + ( - 9" т(3)где щ и е - масса и заряд иона, Для определения величины О потенциалов электродов квадрупольного конденсатора будем исходить из требования; ион с энергией ечо, влетая по прямой у=х (фиг,2), 1614050ского дефлектора, имеющего те же габари- тЫ.Так численное решение и траекторный анализ дают, что при сопоставимых размерах квадрупольного и 90 О-цилиндрического ефлекторов, аналогичные величины а и /Я (фиг.З) для цилиндрического дефлекторасоставляют 12,6 и 0,16 при 25 и 0,22 для квадрупольного дефлектора. СопоставлеНие этих величин указывает, что аксептанс широких пучков квадрупольного дефлектора выше, чем двухэлектродного и, следовательно, пропускание ионов к детектору также больша, Этим обосновывается повышение чувствительности предлагаемого устройства,формула изобретенияКвадрупольный масс-спектрометр, содержащий последовательно расположенНые источник ионов, масс-анализатор, электростатический дефлектор, подключенный к биполярному источнику питания, и коллекторы ионов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения габаритов и повышения чувствительности, дефлектор выполнен 5 в виде квадрупольного конденсатора, оськоторого ориентирована перпендикулярно оси масс-анализатора, причем одна из боковых щелей квадрупольного конденсатора расположена напротив выходной щели ана лизатора, а напротив остальных щелейквадрупольного конденсатора установлены коллекторы, перед боковыми щелями снаружи дефлектора дополнительно размещены коллимирующие диафрагмы, при этом вели чину О поперечного размера входной диаграммы квадрупольного дефлектора вибирают из условияб 0,34 йо,20 где йо - радиус поля квадрупольного дефлектора, М.1614050 Составитель В,КащеевТехред М.Моргентал Корректор: О. Кравцова Редактор А. Реви Производственно-издательский комбинат нт род, ул, Гагарина аказ 3895 Тираж 400 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5