Масс-спектрометр для газового анализа

Масс-спектрометр для газового анализа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к приборостроению , в частности к масс-спектрометрии, и может быть использовано для контроля процессов , протекающих с выделением газовой / / V фазы. Целью изобретения является повышение достоверности анализа и увеличение длительности работы масс-спектрометра. Масс-спектрометр для газового анализа, включает камеру 3 ионизации и масс-анализа, две системы 4 и 5 высоковакуумной откачки , источник электронов, размещенный в отдельной камере 1 с отверстием 2 для прохождения электронного пучка, подсоединенной к дополнительной системе 5 высоковакуумной откачки. Скорость S2 откачки системы 5 определяется соотношением S2 (° 116 А) п. где п - требуемое о1 увеличение достоверности анализа; А - площадь отверстия камеры катода; Si - эффективная скорость откачки камеры анализатора. При напуске исследуемого газа в камеру 3 его давление в камере 1 принимает существенно более низкое значение, чем в камере 3, что ведет к уменьшению концентрации продуктов реакции на катоде источника электронов в камере 1. 1 ил. ел с о о о о ю со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (м)ю Н 01 J 49/26, 49/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " - .

О

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4643656/21 (22) 30.01.89 (46) 07.11.91. Бюл, М 41 (71} Физико-технический институт им.

А,Ф.Иоффе (72) МА.Иванов, Б.А.Мамырин и И.Л.Федичкин (53) 621.384(088.8) (56) Мамырин В.А., Каратаев В.И., Шмикк

Д.В., Загулин В.А. Новый безмагнитный времяпролетный масс-спектрометр с высокой разрешающей способностью.-ЖЭТФ, 1973, т.64, вЛ, с.82 — 89.

Масс-рефлектрон ФТИАН. Техническое описание и инструкция по эксплуатации

1.560.020 ТО, Сумское ПО "Электрон". 1987, с. 56,57,70.

Розанов Л.Н. Вакуумная техника. М.:

Высшая школа, 1982, формулы 4.4, 2.19,2.28. (54) МАСС-СПЕКТРОМЕТР ДЛЯ ГАЗОВОГО .

АНАЛИЗА (57) Изобретение относится к приборостроению, в частности к масс-спектрометрии, и может быть использовано для контроля процессов, протекающих с выделением газовой

f 1

ÄÄ5LJÄÄ 1690023 А1 фазы. Целью изобретения является повышение достоверности анализа и увеличение длительности работы масс-спектрометра.

Масс-спектрометр для газового анализа, включает камеру 3 ионизации и масс-анализа, две системы 4 и 5 высоковакуумной откачки, источник электронов, размещенный в отдельной камере 1 с отверстием 2 для прохождения электронного пучка, подсоединенной к дополнительной системе 5 высоковакуумной откачки. Скорость S2 откачки системы 5 определяется соотношени, где n — требуемое

51 увеличение достоверности анализа; А — площадь отверстия камеры катода; S1 — эффективная скорость откачки камеры анализатора. При напуске исследуемого газа в камеру 3 его давление в камере 1 принимает существенно более низкое значение, чем в камере 3, что ведет к уменьшению концентрации продуктов реакции на катоде источника электронов в камере 1. 1 ил. о

1690023

Изобретение относится к приборостроению, а конкретно к масс-спектрометрии— к созданию масс-спектрометров, предназначенных для анализа содержания компоН8НТоВ газа путем иониэации его атомов и 5 молекул электронным ударом.

Цель изобретения — повышение достоверности анализа за счет уменьшения в камере анализатора концентрации продуктов реакции на катоде, увеличение длительно- 10 сти работы масс-спектрометра за счет повышения срока службы катода.

На чертеже приведена схема масс-спектрометра для газового анализа, Масс-спектрометр содержит камеру 1 с 15 источником электронов, отверстие 2 для прохождения электронного пучка, камеру 3 иониэации и масс-анализа, систему 4 высоковакуумной откачки, дополнительную систему 5 высоковакуумной откачки. 20

Давление Р2 (концентрация} анализируемого газа в отдельной камере определяется проводимостью пучка и эффективной скоростью откачки отдельной системы откачки S2, Используя хорошо известные 25 соотношения вакуумной техники, считая

Р2 «Р1(Р1 — давление анализируемого газа в камере анализатора), можно получить

0,116.А. Р1

S2 30 гдеА- измеряется в мм, S2 вл/с, P1и Р2 — в

2 произвольных единицах, например в мм рт.ст.

Считая, что выход продуктов реакции на катоде пропорционален давлению аналиэи- 35 руемого газа в камере катода, получим, что уменьшения выхода продуктов реакции будет равно отношению

Р1 S2

Р2 0,116 А 40

Рассуждая аналогичным образом, можно получить, что давление продуктов реакции в камере анализатора будет меньше по сравнению с их давлением в камере катода

$1 45

А раз .

Следовательно, результирующее уменьшение давления в камере анализатора продуктов реакции на катоде в заявляемом устройстве по сравнению с известным 50 (т,е, увеличение достоверности анализа и) будет равно

S1 S2 (0,116 A) отсюДа Sz — (- .— — —" °

S1

При проектировании масс-спектрометра на основе заявляемого изобретения ставилась цель достичь повышения достоверности анализа за счет уменьшения в камере анализатора давления продуктов реакции на катоде в 100О раз.

Площадь отверстия камеры катода определялась размерами поперечного сечения электронного пучка и составляла 10 мм . Эффективная скорость откачки S1 сисг темы откачки камеры анализатора, содержащей парамасляный насос НВДС-100 и ловушку, составляла 30 л/с.

Используя эти данные и соотношение для определения S2 из заявляемой формулы, получим

$2 — 30 — 45 (л/с).

Масс-спектрометр работает следующим образом.

Камера 3 ионизации и масс-анализа откачивается системой 4 высоковакуумной откачки. Камера 2 с источником электронов с отверстием для прохождения электронного пучка откачивается дополнительной системой 5 высоковакуумной откачки.

При на пуске исследуемого газа в камеру

3 его давление в камере 1 принимает существенно более низкое значение, чем в камере 3. что приводит к уменьшению выхода и, следовательно, к уменьшению концентрации продуктов реакции на катоде источника электронов в камере 1. В камере 3 их концентрация будет еще меньше, так как через отверстие для прохождения электронного пучка в камеру 3 может пройти лишь незначительная доля этих продуктов реакций.

Образование ионов исследуемого газа и продуктов реакций на катоде происходит в камере ионизации камеры 3 с помощью электронного пучка, прошедшего через отверстие 2 из камеры 1.

В камере 3 далее осуществляется их разделение по массам и формирование электрических сигналов, соответствующих массовым числам ионов и их концентрациям, Эти сигналы используются для определения состава анализируемого газа.

Благодаря снижению по сравнению с известным масс-спектрометром концентрации продуктов реакции на катоде в камере иониэации при сохранении концентрации в ней анализируемого газа, соответственно, повышается достоверность анализа.

Благодаря уменьшению концентрации анализируемого газа в области камеры с источником электронов повышается ресурс работы источника.

Формула изобретения

Масс-спектре -етр для газового анализа, включающий ионный источник с катодом, камеру анализатора, детектор и систему откачки анализатора, о т л и ч а ю1690023 качки, имеющей эффективную скорость откачки Sz, определяемую соотношением

Составитель Н. Катинова

Техред M.Moðãåíòàë Корректор С. Шевкун

Редактор В. Данко

Заказ 3818 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 шийся тем, что, с целью повышения достоверности анализа за счет уменьшения в камере анализатора концентрации продуктов реакции на катоде, а также увеличения длительности работы масс-спектрометра за счет повышения срока службы катода, катод размещен в отдельной камере с отверстием для прохождения электронов в камеру анализатора, а камера катода подключена к отдельной системе отЯ вЂ”

1 где п — требуемое увеличение достоверности анализа;

А — площадь отверстия камеры катода, мм;

S< — эффективная скорость откачки камеры анализатора, л/с.