Полевой источник ионов для масс-спектрометра

 

ПОЛЕВОЙ ИСТОЧНИК ИОНОВ ДЛЯ МАСС-СПЕКТРОМЕТРА, содержащий эмиттер и последовательно расположенные ускоряющий электрод и фокусирующую систему, отличающийс'я тем, что, с целью повьшения чувствительности при максимальном ускоряющем напряжении и точности настройки источника, фокусирующая, система выполнена в виде фильтрующей лиЬэы с промежуточным изображением.(/)

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

SU» 11935

:(51) 4Н 01 7 49 10 НО) J 37 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 2651276/18-25 (22) 31.07. 78 (46) 30, 12. 87. Бюл. )) 48 (71) Физико-технический институт им. А.Ф,Иоффе АН СССР (72) И.Н. Бакулина,Н.М.Блашенков

Н.И.Ионов, Г.Я.Лаврентьев и Б.Н.Иустров (53) 621.384 (088.8) (56) Бейкон Дж. Масс-спектрометрия и ее применение для органической химии, М., 1964, с.84 °

Schmidt W.À., Nafurf 2. 19а, 3)8 (196).

Simpson I.À., Rev. Sci Instrument

32, )283(1961).

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

h0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (54)(57) ПОЛЕВОЙ ИСТОЧНИК ИОНОВ ДЛЯ

МАСС-CIIEKTPOHETPA, содержащий эмиттер и последовательно расположенные ускоряющий электрод и фокусирующую систему, отличающийся тем, что, с целью повьппения чувствительности при максимальном ускоряющем напряжении и точности настройки источника, фокусирующая система выполнена в виде фьшьтрующей линзы с промежуточным изображением, 711935

Изобретение относится к области масс-спектрометрии, Ьолее конкретно— к источникам ионов в масс-спектрометрах.

Ф

Известны полевые источники ионов для масс-спектрометров. Такие источники имеют эмиттер ионов, ускоряющий электрод н фокусирующую систему линз, работающую в режиме торможения ионов, на выходе которой ионы должны иметь фиксированную энергию, необходимую для работы масс-спектрометра, В известном полевом источнике ионы в фокусирувщей линзе тормозят-. ,ся потенциалом И до 15-:20X значения от первоначальной. энергии

H уек Í орм/П усе 15 207) с последующим ускорением до необходимой энергии.

Основные физические характеристики полевой ионизации получают при изменении потенциала ускоряющего электрода, т.е. меняя величину электрического поля у эмиттера ионов.

При различных значениях ускоряющего потенциала линза, образованная ускоряющим и фокусирующим электродами, меняет свои оптические.характеристики. Это приводит к необходимости подстройки фокусирующей линзы при каждом новом значении ускоряющего потенциала. При быстром изменении ускоряющего напряжения (импульсный режим работы источника ) такая под стройка невозможна, что приводит к резкому понижению чувствительности и точности, поскольку выходная энергия ионов и ускоряющее напряжение (в данной точке ) фиксированы, изменение потенциала фокусирующего элек трода можно рассматривать как одно временное изменение отношения потен- циалов в двух последовательно расположенных иммерсионных линзах, что, в некоторых случаях, может привести к недофокуснровке ионного изображе.— . ния.эмиттера на выходной щели источ,ника и, таким образом, уменьшить чувствительность источника.

Целью настоящего изобретения является повыпение чувствительности прн максимальном ускоряющем напряжении н точности настройки источника во всем диапазоне изменения ускоряющего напряжения.

Поставленная. цель достигается тем, что в качестве фокусирующей системы используется фипьтрующая линза с

Устройство работает следующим образом, ионное иэображение эмиттера, образованное тормозящей секцией 3 линзы в плоскости торможения 4, перебрасывается иммерсионной линзой 5, 6, ускоряющей ионы до необходимой

55 .постоянной энергии на выходную щель источника.

В изготовленном полевом источ" нике использована фильтрующая линза с цилиндрической симметрией, энергия

1с

45 промежуточным изображением. Подобная линзу была описана и применялась при изучении энергетических спектров электронных пучков в качестве энергоанализатора. В предлагаемом устройстве фильтрующая линза работает в режиме глубокого торможения ионов м /И урс Оy1 1 при минимальной тор м величине ускоряющего потенциала в источнике. Поскольку абсолютная величина И остается постоянной торм при увеличении ускоряющего потенциала, отношение И /И ус, стремится к торм. нулю. Следовательно, оптические характеристики фокусирующей линзы стремятся к соответствующему пределу, незначительно меняясь на участке

1 «ОХ И,, „ /И,„с„. Постоянство QIITH ческих характеристик проявляется в том, что ионное изображение эмиттера фокусируется на .выходной щели источника во всем диапазоне изменения ускоряющего напряжения. Поэтому чувствительность источника при максимальHciM ускоряющем потенциале существенно превышает чувствительность прототипа и, кроме того, остается постоянной во всем диапазоне И ус . Если точность настройки рассматривать как величину обратную производной от кривой чувствительности (или от калибровочной кривой источника), то в случае постоянной чувствительности точность настройки наибольшая.

На фиг.1 представлена схема полевого источника ионов; на фиг.2 - кривые зависимости выходного тока от ускоряющего напряжения. Кривая 1 для заявляемого полевого источника, кривая 2 « дпя прототипа, Полевой источник ионов содержит эмиттер ионов 1, ускоряющий электрод

2 и фокусирующую систему, состоящую из электродов 3, 4, 5, 6, которая разделяется иа тормозящую секцию 3, 4 и ускоряющую 5, 6. з

71 выходящего ионного пучка в кВ, поэтому потенциал эмиттера +2 кВ, а последний электрод линзы 6 имеет потенциал земли. Ускоряющее напряжение меняется от 0 до -18 кВ. Потенциал тормозящего электрода +1,998 1,990 кВ.

Чувствительность источника проверялась по иониэации К и оставалась

+ практически постоянной во всем диапазоне изменения ускоряющего напря0,2

8 Q 16 70

Иопрюмеиие V(rrV)

ФиаГ

wir7

1

4+ b:

1935 4 жения, как видно на фиг,2. Интегральная чувствительность в предложенном полевом источнике увеличилась при этом в 3 pasa а чувствительность при максимальном ускоряющем напряжении в 20 раз по сравнению с прототипом..Выигрыш в точности настройки по сравнению с прототипом от 1 до 50 раэ в зависимости от ускоряющего напряжения.