Масс-спектрометр
., т:. Тео :»чэскяй
;., тт ..;- .Й=.-<
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Секта Советских
Социалистических республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 07.1Х.1967 (№ 1182186/26-25) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 28.Ч.1969. Бюллетень № 18
Дата опубликования описания 20.Х.1969
Кл, 42l, 3/08
МПК б 01п
УДК 543.51(088.8) Комитет по делам иаобретений и открытий при Совете Министров
СССР
Автор изобретения
А. М. Бронштейн
Специальное конструкторское бюро аналитического приборостроения АН СССР
Заявитель
МАСС-Сп ЕКТРОМЕТР
Изобретение относится к области, масс-спектрометрии и может быть использовано в быстродействующих безмагнитных масс-спектрометрах, Однако в известных время-пролетных массспектрометрах для получения удовлетворительной разрешающей способности необходима большая длина области дрейфа.
Отличие предлагаемого устройства от известных заключается в том, что входной и выходной электроды трубки пролета .подключены к полюсам источника напряжения постоянного тока, причем полярность напряжения на выходном электроде совпадает со знаком заряда анализируемых ионов.
В область пролетной трубки может быть введена совокупность электродов, подключенных к делителю напряжения.
Трубка пролета может быть выполнена из материала с распределенным по длине сопротивлением, например, из высокосвинцового стекла.
Разрешающая способность предлагаемого устройства увеличивается при той же и даже меньшей длине траектории ионов в области разделения по сравнению с масс-спектрометром, содержащим трубку дрейфа.
На фиг. 1 изображена принципиальная схема описываемого устройства, первый вариант; на фиг. 2 — то же, второй вариант.
Масс-спектрометр содержит источник ионов, состоящий из диафрагмы 1 со щелью, катода 2, ионизационной камеры 8 с двумя соосными щелями, коллектора 4 электронов, им5 пульсной ионной сетки 5, ускоряющей ионной сетки б. Область разделения ионов массспектрометра cocTQHT из трубы 7 с линейным распределением активного сопротивления по длине, торцы которой имеют электрическое
10 соединение с ускоряющей сеткой б и тормозной сеткой 8. Масс-спектрометр содержит также приемник 9 ионов — первый,динод электронного умножителя. Труба 7 изготовлена из свинцово-силикатного стекла, специаль15 ным образом обработанного (изделие НИИ электровакуумного стекла), или из другого материала с аналогичными удельным сопротивлением и вакуумными свойствами.
Катод 2, диафрагма 1 и ионизационная ка20 мера 8 ооббррааззууюют т ээллееккттррооннннуую ю ппуушшккуу, формирующую электронный .пучок в виде тонкой ленты. Пучок электронов проходит внутри ионизационной камеры параллельно сетке 5 на расстоянии S> от нее и попадает на кол25 лектор электронов 4. Электронная пушка источника ионов может работать как в режиме импульсного тока, так и в режиме постоянного, в зависимости от характера напряжения, подаваемого между диафрагмой 1 и катоЗо дом 2.
Ионизационная камера 8 и ионны. сетки. 5 и б образуют ионную пушку. Плоский пакет ионов, образовавшийся,при:проходе электронного тока через ионизационную камеру, выталкивается из нее .полем Е,, возникающим при подаче иипульсного напряжения U„na сетку 5, в ускоряющий промежуток l между сетками 5 и б. Поле Е, в ускоряющем промежутке создается постоянным напряжением
U, приложенным между сеткой б и землей.
Пройдя ускоряющий промежуток, ионы входят в область разделения с энергией еУ,=е(БОЕ, +lE ), где е — заряд иона, Sp u l — соответственно пути ионов в областях ионизации и ускорения.
Благодаря линейному распределению сопротивления,по длине трубы 7 цри подаче тормозного напряжения на ее торцы, затянутые сетками 6 и 8, внутри трубы возникаег
"коаксиальное электрическое поле E, . Тормозное напряжение U подается от того же источника, что и ускоряющее, и устанавливается с помощью сопротивления R меньшим ускоряющего на минимальную величину (не более 5 — 10 в), достаточную, чтобы ионы попали в приемник.
Так как потенциал первого динода электронного умножителя (а в некоторых видах умножителей и,конец полеобразующей,пластины с;входным окном) отрицателен относительно Земли, ионы ускоряются перед попаданием на первый динод напряжением питания умножителя, равным нескольким киловольтам.
Время прохождения ионами тормозного промежутка L при условии
Б,Е, +lE, =LE, равно
2 т (о ю+ Ж) Благодаря тому, что время пролета иона,/ т аропорционально 1/ —,.пакет ионов расслаи1 вается на однородные группы, поочередно поступающие на коллектор ионов.
Величину выталкивающего импульсного напряжения У„устанавливают такой, чтобы поле Е,, создаваемое им, удовлетворяло условию фокусировки ионов на расстоянии . от источника, 244694
4 - — о о о Ko+1 Ко где
5 к,= " оЕ, и
Приор величины Е,= ", где S — ширина
Предмет изобретения
1. Масс-спектрометр с разделением ионов, различающихся отношением массы к заряду, 35 по времени пролета, содержащий импульсный источник ионов, трубку пролета, ограниченную входным и выходным электродами, и приемник ионов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения Iàáàðèòîâ прибора и повышения
40 разрешающей способности, входной и .выходной электроды трубки пролета подключены к полюсам источника напряжения, постоянного тока, причем полярность напряжения на выходном электроде сов падает со знаком заря45 да анализируемых ионов.
2. Масс-спектрометр по п. 1, отличающийся тем, что .в область пролетной трубки введена совокупность электродов, подключенных к делителю напряжения, 50 3. Масс-спектрометр по п. 1, отличающийся тем, что пролетная трубка выполнена из материала с распределенным по длине сопротивлением, например, из высокосвинцового стекла.
10 камеры ионизации, производят по наилучшему разрешению спектра масс, наблюдаемому, например, на экране осциллографа, развертка которого синхронизирована с генератором выталкивающих импульсов.
15 Второй вариант предлагаемого масс-анализатора отличается от первого только конструкцией полеобразующих электродов, создающих тормозное поле. Полеобразующие электроды выполнены из металла в виде пластин
20 с круглыми отверстиями. Между пластинами установлены втулки из свинцово-силикатного стекла (изделие НИИ электровакуумного стекла), имеющие .необходимую величину сопротивления и образующие делитель напря25 жения на резисторах Ry+Rn 1. Вся система пластин и втулок стягивается металлическими стяжками с,керамическими изоляторами. Делитель напряжения питается от источника, создающего ускоряющее напряжение.
244694
7 8
3 5 Е 7
Редактор Гуськова Техред Л. Я. Левина Корректор Р. И. Крючкова
Типография, пр, Сапунова, 2
Заказ 2579/8 Тираж 480 Подписное
ЦНИИГ1И Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, Центр, пр. Серова, д. 4
