Масс-спектрометр

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнкСоцналнстнческнхРеспублик р,993362(61) Дополвительное к авт, свид-ву - (22) Заявлено 081080 (21) 2989548/18-21 с присоединением заявки Нов(23) Приоритет -Опубликовано 30.0183, Бюллетень М 9 4 Дата опубликования описания 30.0183 РМ К з Н 01 3 49/32 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) МАСС-СПЕКТРОМЕТР Изобретение относится к приборостроению для космических исследований и может быть использовано при изучении ионного состава межпланетной плазмы с различными значениями отношений М/2 и Е/ХИзвестен масс-спектрометр для анализа солнечного ветра по массе и энергии, состоящий из двух ускоряющих пластин, масс-анализатора, включающего полюсники магнита и электростатический конденсатор,энергоанализатора, выполненного в виде электоостатического конденсатора с зазором, образованным участками концентрических цилиндрических поверхностей его обкладок, имеющих ось симметрии, направленную перпендикулярно поверхностям полюсников магнита масс-анализатора, и приемника 13.Чувствительность известного массспектрометра обеспечивается расположением масс-анализатора перед энерго- анализатором и использованием в первом из них конденсатора с зазором, образованным участками концентрических цилиндрических поверхностей его обкладок с осью симметрии, лежащей по направлению распространения иссле дуемого потока частиц. Однако соответствующая указанной эффективности величина геометрического фактора о. =4,5 см ср эВ при разрешающей способности по М/2 = - 10 - 15 недостаточна для проведения анализа компонент малых концентраций в общем потоке частиц. Наиболее близким к предлагаемомуявляется масс-спектрометр для анализа межпланетной плазмы, состоящийиз ускоряющих пластин, энергоанализатора, выполненного в виде электрсстатического конденсатора с зазором, 15 образованным участками концентричес"ких цилиндрических поверхностей егообкладок с осью симметрии, перпендикулярной направлению распространенияисследуемого пучка, масс-анализато О. ра, состоящего из электростатическогконденсатора с зазором, образованнымучастками концентрических цилиндрических поверхностей его обкладок,ось симметрии которых параллельна 25 оси симметрии обкладок энергоанализатора и ограничивающих данныйзазор в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии обкладок электростатического конденсатора, полюсни ЗО ков магнита Г 23.Однако в известном масс-спектрометре эффективность и соответствующий ей геометрическиф фактор0,5 см ср. эВ. при разрешающей ,способности по М/2:10 обеспечиваются //ольшой площадью входного окна, что приводит к низкой разрешающей способности по М/2 из-за значительных аберраций и плохих дисперсионных свойств масс-анализатора. Это объясняется тем, что в традиционной массспектрометрии для получения требуемой разрешающей способности по М/2 энерго- и масс-анализаторы должны иметь малые размеры входного окна во взаимно-перпендикулярных направлениях, так как один из них ограничен расстоянием между обкладками энерго- анализатора, а перпендикулярный ему - величиной зазора между полюсниками магнита. Поэтому площадь входного окна здесь должна быть малой. 20Повышение чувствительности, определяемое ростом геометрического фактора толька за счет увеличения площади входного окна, приводит к существенному увеличению размеров и ве са масс-спектрометра, что недопустимо в условиях космического эксперимента, или к ухудшению его разрешающей способности.30Цель изобретения - повыениечувствительности и увеличение разрешающей способности масс-спектрометрапредназначенного для космическихисследований. 35Указанная цель достигается тем,фчто в масс-спектрометре, состоящем.,Ускоряющих пластин, электростатического энергоанализатора, масс-анали; затора, содержащего электростатический конденсатор и постоянный магнит,и приемника с выходной целью, обкладки энергоанализатора выполнены в виде концентрических колец тороидальной формы, полюсники магнита массанализатора выполнены в виде двухдисков, между которыми расположеныпараллельно им пластины электростатического конденсатора, а выходная щель выполнена кольцевой и парал лельна обкладкам электростатического конденсатора, при этомг/г = 1,400+ 0,005гЗ/го - .,147+0,005 фЭ(г = 1,197+0,005; 55г 2(го = 1,236+Оф 005;33./го 1012+000503(го = 1,336+0,005о= 75 ф 7530 при го 7,4 см,где г - радиус полюсников магнита( "60г - расстояние от оси симмет-,рии прибора до центракривизны обкладок;г,г - радиусы кривизны обкладокэнергоанализатора; Ь 5 О,( - расстояние от плоскостивходного окна энергоанализатора до щели приемника,О 2,83- расстояние от плоскости входного окна энергоанализаторадо обкладок электростатического конденсатора.Применение такой конструкции позволяет увеличить площадь входного окна благодаря тому, что величины зазоров энерго- и масс-анализаторов накладывают ограничения только на один из размеров упомянутого окна, тогда как другой определяется габаритами прибора.На фиг.1 представлен предлагаемый масс-спектрометр, разрез; на фиг.2 энерго- и масс-анализаторы в проекции, перпендикулярной направлению оси 2-Е симметрии прибора; на фиг.3 - аксонометрическая проекция энерго- и масс-анализаторов, разрез.На фиг.2 и 3 указаны также равновесные траектории заряженных частиц.Масс-спектрометр состоит из двух сетчатых ускоряющих пластин 1 и 2, перекрывающих входное окно энерго- анализатора, состоящего из двух обкладок 3 и 4. Далее следуют три обкладки 5-7 электростатического конденсатора, прозрачные для потока заря- женных частиц, причем обкладка 6 имеет конусообразный. экран, устраняющий влияние обкладки 5 на область между выходом энергоанализатора и обкладкой б, и полюсники 8 и 9 магнита, обращенные друг к другу поверхностями и совмещенные с обкладками б и 7 электростатического конденсатора. Приемник 10 размещен перед обкладкой 5 и служит для регистрации заряженных частиц, выходящих из кольцевого зазора этой обкладки.В рабочем режиме ось симметрии 2-7 прибора совпадает с направлением распространения исследуемого потока заряженных частиц, которые проходят сквозь ускоряющие пластины 1 и 2, обеспечивающие проведение анализа энергетического спектра этого потока в требуемом диапазоне энергий, в кольцевое входное окно энергоанализатора, состоящего из обкладок 3 и 4 и формирующего величину энергетического и углового пропусканий. За энергоанализатором пучок заряженных частиц попадает в масс-анализатор, где на параболическую траекторию частиц г - гЕ) в промежутке между обкладками б и 7 и б и 5 накладывается круговое движение г: гМ ) в области действия полюсников 8 и 9 магнита.Фокусирующие свойства энергои масс-анализаторов и дисперсионные свойства масс-анализатора позволяют получить на обкладке 5 сфокусированный по углу и энергии спектр масс993362 Составитель Н.Алимовехред О.Неце едактор М.Рачкулинец аказ 493/7 д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,Тираж 701 ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб.