Искровой источник ионов

 

союз советских соаилистичесних

РЕСПУБЛИК (gI)g Н 01 J 27/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ll0 изОБРетениям и ОтнРытиям пРи Гннт сссР (21) 2384000/25 (22) 14.07.76 (46) 15.05 92. Бюл. Г 18 (71) Институт геохимии и аналитической химии им.В.И.Вернадского (72) Ю.В.Васюта, A,FI.Ãðå÷èøíèêîB, В.И.Держиев, Г.И.Рамендик и В.Ф.Иванова (53) 537 ° 534.2(088.8) (56) Dempster А.I., Kev >u Scientific

Instruments, 7, 1936, с. 46.

Dempster А.1. Promolings of the

American Philosophy society,v.75, 1935, с ° 755. (54)(57) ИСКРОВОЙ ИСТОЧНИК ИОНОВ, Изобретение относится к источникам ионов для масс-спектрометров и может быть использовано в аналитической химии, а также для получения

-ионных пучков в ускорителях частиц.

Известны искровые источники ионов, состоящие из двух электродов, помещенных в вакуумный объем и подключенных к источнику пробивного на" пряжения. Работа источников основана на выделении мощности пробоя в электродах с последующим испарением и ионизацией вещества.

Известные источники не позволяют гибко менять условия автоматизации и ионизации вещества в пробое и обладают значительным энергетическим разбросом образующихся ионов, Наиболее близким техническим решением является искровой источник (39) (!!)

1 содержащий два электрода, подключенные к источнику высокого напряжения соединительной линией, состоящей из конденсатора и сопротивления, о тл и ч а ю шийся тем,. что, с целью обеспечения возможности управления зарядовым составом пучка ионов, источник высокого напряжения выполнен в виде генератора вы" соковольтных однополярных видеоимпульсов с регулируемой .длительностью и амплитудой, а соединительная . линия каждого электрода образована последовательно включенными конденсатором и сопротивлением. ионов, содержащий два электрода, подключенные к источнику высокого напряжения соединительной линией, состоящей из конденсатора и сопротивления. Источник высокого напряже- д ния известного искрового источника выполнен в виде генератора радиоимпульсов с рабочей частотой 3001000 кГц, амплитудой до 40-80 кВ и частотой следования. радиоимпульсов ).= ° . от 1 до 1000 Гц. Напряжение на электроды подают с помощью повышающего трансФорматора и колебатель- ююЬ ного контура, включающего кроме инДуктиВНОсти ВтОричнОЙ ОбмОтки ОС и паразитную емкость монтажа Со.

После возникновения проводимости в разрядном. промежутке колебательный контур превращается в разрядный с параметрами Со и o(o,.

9576?4 4 ных конденсаторов 5 и 6 и согласующих сопротивлений 7 и Я.

Сформированный в генераторе 4 видеоимпульс, регулируемый вплоть до

15 кВ по амплитуде, и от 10 да

10 сек по длительности, частотой следования от 0 до 500 Гц подается через конденсаторы 5 и 6 и согласую1О щие сопротивления 7 и 8 на электроды

1 и 2. Изменяя величину согласующих сопротивлений 7 и 8, регулируют амплитуду тока в диапазоне 0,1-100 А,так как

И д

15 макс R + R

ПЛ

При включении конденсатора С в ра зрядный контур мощност ь, выделяющаяся в разрядном контуре, составCU ляет Š— что приводит к обще"

P 2 му снижению. выделяемой в разрядном контуре энергии в отношении C/Со.

Одновременно и уменьшается длительность искрового разряда в отношении

С/Со. Таким образом, при использовании конденсатора С в разрядной цепи можно регулировать энергию, выделяющуюся в разрядном контуре, в диапазоне 2,5.10 -2,5 10 Дж, а длительность разряда 0,1-3 мкс.

Недостатком известного источника ионов является отсутствие возможности получать ионный пучок с заранее заданным содержанием одно- и много" разрядных ионов, а также комплексных, сложных и многоатомных ионов, что связано с невозможностью гибко регулировать в широких пределах энернию разряда и его длительность, Напряжение, приходящееся на пробивной промежуток, уменьшается из-за падения его на конденсаторе С, вследствие этого уменьшается величина разрядного промежутка и уменьшается ионный ток из-за экранировки его электродами.

Целью изобретения является обеспечение возможности управления зарядным составом пучка ионов.

Эта цель достигается тем, что источник высокого напряжения выполнен в виде- генератора:высоковольтных однополярных видеоимпульсов с регулируемой длительностью и амплитудой, 40 а соединительная. линия каждого электрода образована последовательно включенными конденсатором и сопротивлением.

На фиг. 1 схематически изображен источник, на фиг, 2 - форма импульса тока.

Источник состоит из электродов 1 и ?, вакуумной камеры 3, генератора

4 импульсного напряжения, разделитель. 50 где U - напряжение пробоя вакуумного промежутка, К - величина согласующих сспроI .тивлений

R сопротивление плазменного промежутка .

При этом выделяемая в разряде энер гия изменяется в диапазоне 2 ° 10 1-10" Дж. Когда напряжение s зазсре

1,2 достигает пробивного значения, происходит пробой вакуумного промежутка, сопровождающийся распылением и ионизацией вещества электродов. Образующаяся в электродном промежутке плазма после окончания импульса разлетается и частично рекомбинирует.

Форма импульса тока изображена на. фиг. 2.

Изобретение позволяет менять полную ширину энергетического распределения ионов на уровне 10/ в диапазоне 300-3000 эВ при изменении вкладываемой энергии в диапазоне 2 10

1 10 Дж, а также менять длитель ность разряда в диапазоне l0 Оl0 с. При этом осуществляют такие режимы вакуумного искрового разряца, при которых потоки мощности энергии, выделяемой на аноде, лежат в диапазоне 3-10 8-3 -10 вт!м5, при этом достигаются оптимальные условия ана" лиза.

Управление амплитудой и длител ьностью импульса позволяет варьировать зарядовый состав пучка ионов.

957674

Фиаг виа2

Составитель

Техред и.моргеитал Корректор Л.Филипенко.

Редактор Т.Филиппова

Заказ 2436 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина 101