Призменный масс-спектрометр с фокусировкой по энергии

Призменный масс-спектрометр с фокусировкой по энергии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советским

Социалистическим

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено09.08.78 (2! ) 26551 21 18 25 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 15,03.80, Бюллетень М 10

Дата опубликования описания 18.03.80 (51)М. Кл.

Н 01 3 39/36 т116удвйст13ииьй квкитэт

СССР ае авива извбрвтвиий в втмрыти!! (53) УДК621.384 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л. Г. Гликман, B. N, Кельман и О. В. Павличкова

Институт ядерной физики АН Казахской ССР (54) ПРИЗМ ЕННЫЙ МАСС-СПЕКТРОМ ЕТР

С ФОКУСИРСВКОЙ ПО ЗНЕРГИИ

Изобретение относится к технике масе-спектрсметрии и может быть ис« пользовано в отраслях народного хозяйства, где требуется анализ химического состава веществ.

Известны призменные масс-спектрсьметры с фокусировкой по энергии, состоящие иэ источника и приемника ионов, коллиматорной и фокусируюшей линз, отклоняющей магнитной призмы с плоскими полюсами, поверхности которых

1О параллельны друг другу, создающей цвумерное магнитное поле и отклоняющих электростатических телескопических систем с плоскими электроц15 ми, поверхности которых параллельны друг другу, создающих двумерные элект« ростатические поля (13.

Из известных масс-спектрометров наиболее близким по технической суп ности и по назначению к предлагаемому изобретению является призменный массъ спектрометр с фокусировкой по энер- гии, содержа1дий источник и приемник

2 ионов, коллиматорную и фокусирующую линзы, магнитный отклоняющий элемент с плоскими полюсами, отклоняющие электростатические элементы с плоскими электроцами (2).

Преимуществом этого масс-спектрометра является то, что диспергирующее действие магнитного поля в нем усиливается действием электростатической телескопической системы, ра< положенной межцу магнитной призмой и. фокусирующей линзой. Несмотря на это разрешающая способность прототипа сравнительно мала, так как мала угловая дисперсия применяемой в нем двумерной магнитной призмы (угловая цисперсия двумерной магнитной призмы 0 = дайс=1,24 линейная дисперсии всего прибора сов) дтe cosi тдсс f=2,5f, где f зацнее фокусное расстояние фокусирующей линзы).

Таким образом, электростатические элементы представляют собой электростатические клиновидные линзы, а магнитные — магнитные клиновицные лин30 зы„Последние отличаются от магнитных клиновидных призм тем, что падающие тта них объемные параллельные пучки после отклонения в магнитном поле не сохраняют свою параллельность. Двугранные углы межау поверхностями магнитных полктсов и поверхностями электродов могут быть различны, но средние плоскости электростатических и магнитных клиновицных линз должны быть

4 совмещены. В средней плоскости параллельность падающего на всю систему отклоняющих элементов пучка сохраняется и после отклонения вследствие подобия траектории в электрических и магнитных полях, образованных клиновицными электродами и полюсами. Магнитный отклоняющий элемент создает цисперсию по массе. Сохранение параллельности объемного пучка при заданsC ной величине магнитного поля обеспечивается подбором потенциалов на электрс цах клиноит цных электростатических линз. Кроме того, клиновианые электростатические линзы обеспечивают фокусировку по энергии и увеличение дисперсии по массе, обусловленной магнитным элементом. Для наиболее точной настройки масс-спектрометра пелесооб3 72

11елью изобретения является повышение разрешающей способности массспектрометра.

11ель достигается тем, что в предлагаемом масс-спектрометре поверхности полюсов отклоняющего магнитного элемента наклонены друг по отношению к другу, так же как и поверхности электро цо в электростатических отклоняющих элементов, причем края полюсов и электроцов представляют собой прямые линии, сходящиеся в одной точке. Поверхности полюсов отклоняющего магнита и поверхности электродов отклоняющих электростатических элементов лежат на плоскостях, пересекающихся по одной и той же прямой, причем электрические и маг нитные элементы лежат по разные стороны от плоскости, проходящей через эту прямую перпендикулярно к средней плоскости, а края полюсов и электродов представляют собой прямые линии, пересекающиеся в одной точке.

1869 4 разно предусмотреть в конструкции дополнительные клиновицные линзы.

На чертеже схематически изображен предлагаемый масс-спектрометр в про5 екдиях на среднюю плоскость xz u н а и ерп ен дик улярн ую к не и плос кост ь .Масс-спектраметр включает в себя источник 1 и приемник 2 ионов, колиматорную 3 и фокусирующую 4 ионные

1о гтинзы, призму, состоящую из клиновидного магнитного отклоняютцего элемента с полюсными наконечниками 5, основных электростатических клиновицных линз с электродами 6, 7 и 6, 8

15 и дополнительных электростатических клиновицных линз с электродами 7, 9 и

8, 10.

Ионный пучок, исходящий из кажцой точки источника ионов, расположенно2а го в фокальной плоскости коллиматорной линзы 3, преобразуется последней в параллельный пучок, поступающий в призму, которая разлагает его в спектр по массам, осуществляя одновременно его фокусировку по энергии и, сохраняя параллельность пучка ионов каждой массы на выходе из призмы, Пссле прохождения призмы ионный пучок фокусируется линзой на щель приемного устройства, через которую таким образом проходят ионы в узком интервале масс.

Изменяя напряженность магнитного поля, можно снять зависимость количества ионов в пучке от их массы, т. е. получить спектр по массам.

Расчеты на ЭВМ показали, что параметры предлагаемого масс-спектрометра, при которых его разрешающая способность близка к оптимальной, следующие. Двугранный угол между поверхностями магнитных полюсов э „=5 о между поверхностями электродов >c=5

Углы,, $ и $ между краями электродов клиновицных линз равны 20, 20о, и 80 соответственно. Углы Ч„и Ч между биссектрисами углов V„è о и осью Z равны соответственно 20 и

40о, угловая дисперсия отклоняющего магнижого элемента D = 3,9, а линейная дисперсия всего прибора равная =6 1, что примерно в 2,5 раза превышает линейную дисперсию прототипа. Соответственно будет больше и разрешающая способность предлагаемого мас -спектрометра.

Форм ула изобретен ия

Призменный масс-спектрометр с фокусировкой по энергии, содержащий исИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

10 1. Кельман В. M . и др. Журнал технической физики, т. 41, 173, 1971, 2, Кельман В. М. и др. Журнал технической физики, т. 46, 1700, 1976.

5 721869 6 точник и приемник ионов, коллиматбр- элементы лежат по разные стороны ную и фокусируюшую линзы, магнитный от плоскости, проходящей через эту отклоняющий элемент с плоскими по- прямую перпендикулярно к средней плослюсами, отклоняющие электростатичес- кости, а края полюсов и электродов кие элементы с плоскими электродами, 5 представляют собой прямые линии, пеотличающийся тем,что, ресекающиеся в одной точке. с целью повышения разрешающей.способности, поверхности полюсов отклоняющего магнита и поверхности электродов отклоняющих электростатических элементов расположены на плоскостях, пересекающихся по одной и той же пря мой, причем электрические и магнитные

ЦПИИПИ Заказ 140/42 Тираж 844 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4