Устройство для масс-спектрометрического анализа грунта планетвсесоюзнаяnatehtho-texkiflechaflбиблиотека

Устройство для масс-спектрометрического анализа грунта планетвсесоюзнаяnatehtho-texkiflechaflбиблиотека

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

295572

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено ОЗ.Х.1968 (№ 1274224/26-25) 41ПК В Old 59/44 с присоединением заявок ¹ 1279129126-25 и ¹ 1278985/26-25)

Приоритет

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 543.51(088.8) Опубликовано 12.11.1971. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 6.1\ .1971

Авторы изобретения

А. Ф. Кузьмин, Е. Я. Мельничук, Б. А. Миртов, В. А. Павленко, А. 3. Рафальсон, Г. Е. Цигельман, P. П. Ширшов, М. Д. Шутов и Н. А. Холин

Специальное конструкторское бюро аналитического приборостроения

АН СССР

Заявитель

ВСЕСОЮЗНАЯ

IlATEH THO-TEXTÙÙÄß

БИБЛИО, Е1-;Д

УСТРОИСТВО ДЛЯ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО

АНАЛИЗА ГРУНТА ПЛАНЕТ

Изобретение относится к области массспектрометрического анализа, в частности, к исследованию космических тел, имеющих плотность атмосферы не выше 10 — 4 лм рт. ст.

Целью изобретения является создание такого устройства, которое позволило бы проводить исследования с наибольшей точностью и достоверностью.

Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что источник ионов снабжен выходным отверстием, расположенным диаметрально противоположно входному. Ось отверстий перпендикулярна оси ионно-оптической системы масс-анализатора и совпадает с радиусом полусферы, центром которой является точка, лежащая на оптической оси источника высокоэнергетического пучка. Оптическая ось источника высокоэнергетического пучка может совпадать с оптической осью, проходящей через выходное и входное отверстия в камере источника ионов, что позволяет производить анализ грунта с меньшими затратами мощности.

Для снятия заряда с грунта устройство снабжено сетчатым электродом из тугоплавкого материала, вынесенным за пределы источника высокоэнергетического пучка и электрически соединенного с ним. Электрод может быть присоединен к источнику высокоэнергетического пучка при помощи жесткой штанги или пружинного элемента.

Устройство позволяет производить анализ грунта планет без загрязнения ионно-оптиче5 ской системы масс-спектрометра продуктами испарения.

На фиг. 1 и 2 изображено предлагаемое устройство.

Устройство, состоит из источника высоко10 энергетического пучка 1 и масс-спектрометра 2 с источником ионов 8, снабженным отверстиями 4 и 5, расположенными диаметрально противоположно; к источнику высокоэнергетического пучка присоединен сетча15 тый электрод 6 при помощи штанги 7.

Оптические оси источника высокоэнергетического пучка и ионного источника, проходящие через входное и выходное отверстия, на фиг. 1 не совпадают, а на фиг. 2 совпа20 дают.

Размеры входного и выходного отверстий выбираются таким образом, что продукты испарения проходят сквозь камеру источника ионов, не попадая на элементы ионно-оп25 тической системы масс-спектрометра.

Устройство работает следу ющим образом.

Высокоэнергетический пучок нагревает участок поверхности грунта. Продукты испарения с тепловымп скоростями разлетаются

30 в полусферу с центром в точке испарения.

295572

Часть продуктов испарения через входное отверстие 4, расположенное в пределах «прямой видимости» к точке испарения, попадает в камеру источника ионов масс-спектрометра.

Ионизация нейтральной компоненты продуктов испарения производится электронным ударом в источнике ионов масс-спектрометра.

Ионы, образованные в источнике ионов в результате ионизации электронным ударом, и ионная компонента продуктов испарения, достигшая камеры источника ионов, затягиваются в область анализатора, где разделяются по массовым числам.

В предлагаемом устройстве предусмотрены средства для модуляции высокоэнергетического пучка по интенсивности. Мощность в импульсе выбирается такой, что за время действия импульса испаряемый участок нагревают до температуры, соответствующей интенсивному испарению, в то время как выбор значительной скважности импульсов дает возможность снизить среднюю потребляемую мощность при сохранении концентрации продуктов испарения в источнике массспектрометра, достаточной для проведения масс-спектрометрического анализа.

В качестве устройства для модуляции пучка может быть применен специальный электрод (в случае применения источника высокоэнергетических заряженных частиц), запирающий поток частиц при подаче на него импульсного напряжения определенной полярности и амплитуды, либо устройство в системе питания (в случае применения источника электромагнитного излучения), обеспечивающее импульсный режим пучка электромагнитного излучения.

Если масс-спектром етр расположен вне испаряющего пучка, например как он изображен на фиг. 1, то он может оказаться

«в тени», экранированный неровностями рельефа от попадания продуктов испарения, в результате чего проведение анализа окажется вообще невозможным. Более того, даже если поверхность грунта в месте испарения относительно ровная, в процессе выплавления грунта высокоэнергетическим пучком образуется непрерывно углубляющийся кратер, стенки которого сначала частично, а затем и полностью экранируют масс-спектрометр. Поэтому при расположении элементов устройства, как показано на фиг. 1, анализ глубинных слоев принципиально невозможен.

Задача устранения экранировки масс-спектрометра неровностями рельефа и стенками кратера решается в случае расположения масс-спектрометра за источником высокоэнергетического пучка, как показано на фиг. 2.

Наиболее высокая эффективность использования продуктов испарения достигается в устройстве, расположенном на минимальном расстоянии от поверхности грунта и при наибольшей площади входного отверстия масс-спектрометра.

В устройстве, изображенном на фиг. 2, технически обеспечивается возможность расположения масс-спектрометра на мичимальном, по сравнению с любым другим, расстоянием от точки испарения, что позволяет проводить анализ с минимальными затратами мощности, вследствие более эффективного использования продуктов испарения.

В случае, если грунт планеты представляет собой электрически плохо проводящее вещество, процесс испарения грунта высокоэнергетическим пучком идет очень нестабильно с резкими колебаниями температуры бомбардируемого участка поверхности.

Наличие в устройстве сетчатого электрода б из тугоплавкого материала, прижатого к участку плавления грунта, устраняет возникший поверхностный заряд, поскольку в этом случае имеется много точек грунта, контактирующих с поверхностью сетчатого электрода, электрически соединенного с источником высокоэнергетического пучка.

Предмет изобретения

1, Устройство для масс-спектрометрического анализа грунта планет с плотностью атмосферы не выше 10 4 мм рт. ст., содержащее источник высокоэнергетического пучка, источник ионов с входным отверстием и анализатор, отличающееся тем, что, с целью избежания загрязнения ионно-оптической системы масс-спектрометра продуктами испарения, источник ионов снабжен выходным отверстием, расположенным диаметрально противоположно входному, ось которых перпендикулярна оси ионно-оптической системы масс-анализатора и совпадает с радиусом полусферы, центром которой является точка, лежащая на оптической оси источника высокоэнергетического пучка.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оптическая ось источника высокоэнергетического пучка совпадает с оптической осью, проходящей через выходное и входное отверстия в камере источника ионов.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью снятия заряда с грунта, оно снабжено сетчатым электродом из тугоплавкого материала, вынесенным за пределы источника высокоэнергетического пучка и электрически соединенного с ним.

4. Устройство по пп. 1 — 3, отличающееся тем, что сетчатый электрод присоединен к источнику высокоэнергетического пучка при помощи жесткой штанги.

5. Устройство по пп. 1 — 3, отличающееся тем, что сетчатый электрод присоединен к источнику высокоэнергетического пучка при помощи пружинного элемента.

295572

Фма.l

Составитель H. В. Алимова

Техред 3. Н. Тараненко Корректор Л. В. Куклина

Редактор Т. Рыбалова

Заказ 739/15 Изд. № 323 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Министров СССР

Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова 2