Масс-спектрометр

 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению. Цель изобретения - повьппениё разрешающей способности и чувствительности массспектрометра. Пакет ионов, формируемый источником ионов до прохождения плоскости диафрагмы, покрытой проводящей пленкой 13, не подвергается воздействию краевого поля из-за экранизации металлической сеткой 14. По прохождении плоскости диафрагмы с нитями 12 пакет практически не подвергается воздействию краевого поля, т.к. последнее проникает внутрь электростатического анализатора только на расстояние, примерно равное расстоянию между нитями в плоскости окна. Это позволяет уменьшить расстояние , на которое может влиять краевой эффект в 10-50 раз. Диафрагма выполнена в виде пластины из изолирующего материала. Со стороны анализатора нанесены чередующиеся 10 проводящие и пблупроводящие 11 полосы. В описании приведены отношения, определяющие радиусы кривизны проводящих и полупроводящих слоев, и отношение сопротивления соседних полупроводящих слоев. В масс-спектрометре коэффициент пропускания ионов близок к 100% для пакетов ионов, имеющих начальные распределения, по координатам 2 мм и 10 мм. Разброс по углам расходимости ±1,3° и по энергиям +10%. 5 ил. S сл ю СП о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5Р 4 Н 01-3 49 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3859849/24-21 (22) 31.01.85 (46) 07.09.86. Вюл. Р 33 (71/ Московский ордена Трудового

Красного Знамени инженерно-физический институт и Научно-производственное объединение космических исследований АН УЗССР (72) В.А. Олейников, А.А. Сысоев, В.Ю. Татур, К,З. Нуриев, P.À. Исмаилов и 3.Г. Алиев (53) 543.422(088.8) (56) ПНИ, 1981, Р 6, с. 26-35.

Патент США Р 3863068, кл. H 01 J 49/34, 1978. (54) МАСС-СПЕКТРОМЕТР (57) Изобретение относится к аналитическому приборостроению, Цель изобретения — повышение разрешающей способности и чувствительности массспектрометра. Пакет ионов, формируемый источником ионов до прохождения плоскости диафрагмы, покрытой проводящей пленкой 13, не подвергается воздействию краевого поля из-эа экра„„SU„„1256107 A 1 низации металлической сеткой 14. По прохождении плоскости диафрагмы с нитями 12 пакет практически не подвергается воздействию краевого поля, т.к. последнее проникает внутрь электростатического анализатора только на расстояние, примерно равное расстоянию между нитями в плоскости окна. Это позволяет уменьшить расстояние, на которое может влиять краевой эффект в 10-50 раэ. Диафрагма выполнена в виде пластины из изолирующего материала. Со стороны анализатора нанесены чередующиеся 10 проводящие и полупроводящие 11 полосы.

В описании приведены отношения, опре- а деляющие радиусы кривизны проводящих и полупроводящих слоев, и отношение сопротивления соседних полупроводящих слоев. В масс-спектрометре коэффициент пропускания ионов близок к

iO0X для пакетов ионов, имеющих начальные распределения, по координа- > там 2 мм и 10 мм. Разброс по углам (Я расходимости +1,5 и по энергиям С

+10X. 5 ил. (3Ъ

1 12561

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может найти применение в различных ионно-оптических и электронно-оптических устройствах.

Цель изобретения — повышение разрешающей способности и чувствительности масс-спектрометра на основе электростатического анализатора за счет уменьшения протяженности краевых полей.

На фиг. 1 показана схема массспектрометра; на. фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — устройство диафрагмы; на фиг. 4 — вид Б на фиг.3;15 на фиг. 5 — вид В на фиг. 3.

Источник ионов, ориентированный таким образом, чтобы формируемые пакеты ионов 2 попадали в окно диафрагмы 3, электростатический анализатор

4, ограниченный диафрагмами 3 и содержащий внешний 5 и внутренний 6 электроды заданной кривизны. При этом г радиус кривизны внутреннего электрода анализатора в Радиал аксиальном направлениях, R — радиус кривизны внешнего электрода в радиальном и К вЂ” в аксиальном направлениях, детектор 7 ионов, блок 8 регистрации.

На поверхности пластины из изолирующего материала 9 со стороны анализатора {фиг, 4) нанесены чередующиеся проводящие 10 и полупроводящие 11 полосы, причем радиусы крайних проводящих полос г„ и Р,а, а промежуточных г» n = 1,2,3... — номер проводящей

35 полосы. На окне в пластине 9 со стороны анализатора установлены проводящие нити 12. Внешняя по отношению к анализатору сторона диафрагмы покрыта электропроводящей пленкой 13, а на

40 окне укреплена электропроводящая сетка 14 {фиг. 5).

Источник 1 ионов формирует короткий ионный пакет 2, который направляется в электростатический анализатор

4 через диафрагму 3. До прохождения пакетом плоскости диафрагмы, покрытой проводящей пленкой 13, он не подвергается воздействию краевого поля,так как оно экранируется металлической сеткой 14. После прохождения плоскости диафграмы, в которой установлены кити 12, пакет практически также не подвергается воздействию краевого поля, так как краевое поле проникает внутрь электростатического анализатора только на расстояние, примерно равное расстоянию между нитями в плос07 2 кости окна, а оно выбирается равным

1-1,5 мм. Это позволяет уменьшить расстояние, на кгтором может влиять краевой эффект в 10-50 раз.- В силу того, что переходная область краевого поля локализована практически в пределах толщины диафрагмы 2-4 мм, действие линзового эффекта пренебрежимо мало, так как, с одной стороны, потенциалы вблизи средней окружности анализатора малы по сравнению с ускоряющим потенциалом, а с другой стороны, протяженность краевого поля сокращается более, чем на порядок.

Далее ионный пакет проходит через электростатический анализатор 4 и через выходную диафрагму 3 направляется к детектору 7. На пути от источника до детектора начальный ионный пакет разделяется на несколько в соответствии со значением ш/q а импульсы от каждого ионного пакета с выхода детектора поступают на блок {регистрируемую систему) 8.

Испытания показали, что предлагаемый масс-спектрометр позволяет получить разрешающую способность более

500. Коэффициент пропускания ионов, определяемый на основании расчета ионно-оптической системы, близок

100 . для пакетов ионов, имеющих начальные распределения по координатам.

2 мм и 10 мм в радиальном и аксиальном направлениях соответственно, раз-, брос по углам расходимости +1,5 и по энергиям +10 . Для известного устройства при использовании ионных пакетов с разбросом по энергии +5 и по углам начальной расходимости ионов о

+1,3 разрешающая способность по массам составляет 150

Кроме того, в предлагаемом массспектроиетре реализована исключительно большая область рабочего поля (40х40 мм ), что по площади по крайней мере на порядок выше, чем для известных масс-спектрометров.

Таким образом, предлагаемое техническое решение по сравнению с известным позволяет получить одновременно высокие значения разрешающей способности и чувствительности, расширить области рабочего ноля, и таким образом, увеличить размеры используемых ионных пакетов, уменьшить габаритные размеры, снизить влияние линзового эффекта, и таким образом, повысить коэффициент пропускания анализатора,l обеспечить возможность изготовления з 1256107 электростатических анализаторов с неортогональными границами с целью расширения возможностей прибора.

S — расстояние между внешними кромками проводящих полос,м;-Y — H c KpHBH3Bb1 поверхности

Р внутреннего электрода в радиальном направлении, м; г — радиус кривизны поверхности внутреннего электрода в аксиальном направлении, м, при этом на окне диафрагмы, с внутренней стороны, закреплены электро.проводящие нити, соединяющие электропроводящие полосы с равным потенциа лом.и имеющие радиус кривизны, равным радиусу кривизны этих полос, а отношение сопротивлений соседних полупроводящих : полос определяется соотношением

А + В (2m+3)

ХТ77БТ 7 г где А =

Формула изобретения

Масс-спектрометр, содержащий источник ионов, аксиально-симметричный электростатический анализатор с усгановленными на входе и выходе диаф- 10 рагмами с окнами для прохождения ионного пучка, детектор и блок регистрации, о .т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности и чувствительности, диафграмы выполнены в виде диэлектрических пластин, внешняя, по отношению к анализатору, сторона которых покрыта электропроводящей пленкой,а на окнах установлена сетка из-элект- ур ропроводящего материала, на внутреннюю, по отношению к анализатору, поверхность диафрагмы нанесены чередующиеся электропроводящие и полупроводящие полосы с радиусами r кривизны 25 г = (1+ (и-1) )r

Р где n — - номер проводящей полосы;

2(R — 2r )+ - - (R — 3r ); е Р r Р Р а и

r„„ радиус кривизны поверхности внешнего электрода анализатора в радиальном направле-.

ННН Mэi номер полупроводящей полосы.

1256107

Составитель А. Нестерович

Техред А. Кравчук Корректор В сутяга

Редактор А. Сабо

Заказ 4831/52 Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4