Масс-спектрометр

Масс-спектрометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<:,801137 (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 02.04.79(21) 2744767/18-25 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 30.0181 Бюллетень М 4

Дата опубликования описания 30. 01. 81 (51)М Кп 3

Н 01 3 49/00

С 01 N 27/62

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. ,384(088.8) (72) Авторы

B.C. Ганзбург-Преснов и Б.Н. Сок<фов

Специальное конструкторское бюро аналитического приборостроения Научно-технического обьединения м зоб;-.. ееен и я (71) Заявитель

АН СС СР- (54) МАСС-СПЕКТРОМЕТР

Изобретение относится к масс-спе" ктрометрии, в частности к масс-спек-. трометрам для изотопного анализа.

Чувствительность и изотопическая чувствительность относятся к основным характеристикам масс-спектрометров, в частности масс-спектрометров для изотопного анализа. Они определяют количество вещества, требуемое для анализа, и точность проводимых измерений.

Известны масс-спектрометры, имеющие источник ионов, статический магнитный анализатор, приемник ионов, в которых для увеличения чувствительности и иэотопической чувствительности применен наклонный вход ионного пучка в магнитный анализатор. Это позволяет увеличить про: ускание анализатора и, соответственно, повысить чувствительность масс-спектрометра.

Одновременно частично устраняется рассеяние ионов на стенках камеры анализатора и повышается изотопическая чувствительность (1) .

Однако такие масс-спектрометры характеризуются бсльшими эаберрациями ионно-оптической системы и, следовательно, худшей Формой линии масс- 30 спектра. Кроме того, рассеяние на стенках камеры анализатора устраняется не полностью, и поэтому не реализуется максимальная иэотопическая чувствительность, возможная для этих масс-спектрометров.

Известен масс-спектрометр, содержащий источник ионов, статический анализатор и приемник ионов, в котором для повышения чувствительности и изотопической чувствительности применяется собирающая ионно-оптическая система, расположенная между источником ионов и масс-анализатором. В таких масс-спектрометрах при небольшой высоте ионного пучка, например в случае источников ионов с поверхностной ионизацией, осуществляется полное пропускание ионного пучка через камеру анализатора беэ столкновений ее со стенками и, таким образом, реализуется полная иэотопическая чувствительность с одновременно высоким значением общей чувствительности (21.

Однако в масс-спектрометрии часто встречаются случаи, когда описанные вьюне устройства оказываются малоэф фективными, например в случае

801137

55 газовых источников ионов с электронной бомбардировкой. Ионный пучок, формируемый такими источниками, имеет, как правило, большой размер в вертикальном направлении. При этом размер пучка в кроссовере после 5 прохождения описанной выше ионнооптической системы оказывается. больше высоты камеры анализатора и иэ-за рассеяния на ее стенках иэотопическая чувствительность резко уменьшается. Аналогичная ситуация возникает и в случае масс-спектрометров с наклонным входом ионного пучка в массанализатор. Для увеличения изотопической чувствительности в обоих случаях применяется коллимация ионного пучка диафрагмами, установленными на входе камеры анализатора, что вызывает уменьшение чувствительности масс-спектрометра в несколько раз. 20

Цель изобретения — повышение общей и изотопической чувствительности масс-спектрометров.

Указанная цель достигается тем, что между источником ионов и массанализатором помещены две последовательно расположенные собирающие в вертикальной плоскости линзы и коллиматор вертикального размера ионного пучка, расположенный между ними.

Эффект применения данной системы обусловлен тем, что при заданных размерах пучка частиц максимальное токопрогускание обеспечивается в случае ограничения размеров пучка в кроссовере и месте наибольшего сечения. При такой коллимации отсекаются крайние лучи ионного пучка, имеющие максимальные координаты и углы расходимости и, как правило, малую 40 интенсивность. Однако указанная коллимация невыполнима, если вертикальный кроссовер пучка, формируемого источником ионов, расположен в труднодоступном месте и является мнимым. Поэтому в предлагаемом массспектрометре при помощи собирающей линзы искусственно создают действительный вертикальный кроссовер в легкодоступном месте, производят в О нем коллимацию пучка, а затем сформированный пучок транспортируют через масс-анализатор. Транспортировка ионного пучка осуществляется другой собирающей линзой. Коллиматор вертикального размера пучка устанавливается между этими линзами в месте кроссовера ионного пучка, а второй коллиматор — вблизи одной из линз.

На фиг. 1 представлен предлагаемый масс-спектрометр; на фиг. 2 — фО вариант выполнения собирающих линз.

Между источником 1 ионов и массаналиэатором 2 установлены две последовательно расположенные линзы 3 и 4, между которыми установлена диа. фрагма 5, являющаяся коллиматором ионного пучка в вертикальном направлении. Диафрагма 5 расположена в месте кроссовера пучка, который формируется линзой 3. Диафрагма б, ограничивающая ионный пучок в ме те его максимального сечения, устанавливается вблизи любой из линз, например перед линзой 3. Пучок ноно прошедший камеру 7 масс-анализатора регистрируется приемником 8 ионов.

Собирающие линзы 3 и 4 могут быть выполнены, например, в виде одиночных линз (фиг. 2), и тогда роль диафрагмы 6 может выполнять первый заземленный электрод линзы 3 или 4.

Предлагаемый масс-спектрометр ра ботает следующим образом.

Пучок ионов, выходящий из источника ионов, попадает в линзу 3, при этом диафрагма б отсекает крайние лучи, обладающие максимальным углом расходимости. Как правило, доля ион ного тока, заключенного в них, незначительна, а при прохождении через масс-анализатор ионы вызывают максимальное рассеяние на стенках камеры 7 анализатора. Так как линза

3 является собирающей, то после про хождения через нее ионный пучок фокусируется в месте era кроссовера, диафрагма 5 отсекает крайние лучи пучка, имеющие максимапьные коорди— наты в вертикальном направлении.

После прохождения кроссовера ион ный пучок вновь расходится и попадает в собирающую линзу 4, которая производит вторую фокусировку ионного пучка с целью его максимальног пропускания через камеру анализатора. При большой длине камеры анализатора и малой ее высоте оптическая сила линзы 4 должна быть такова, чтобы место второго фокуса ионного пучка находилось примерно в середине камеры анализатора. Проходя камеру 7 масс-анализатора, ионный пучок разделяется по массам, и ионы выделенной массы попадают в приемник 8 ионов, где регистрируются сис темой регистрации масс-спектрометра. Пучок ионов, сформированный линэои 3 и диафрагмами 5 и 6, фокусируется линзой 4, при этом осуществляется полное пропускание ионного пучка камерой анализатора при отсутствии рассеяния на ее станках, т.е. при высокой изотопической чувствительности масс-спектрометра. в, Предлагаемое техническое решение обеспечивает наибольшее токопропускание при заданных размерах камеры анализатора и заданной высоте ионного пучка, выходящего из источника ионов . При этом чувствительность масс-спектрометра увеличиваетя в 2-3 раза по сравнению с известчыми устройствами при полном предот.

801137

Формула изобретения

hà систепс

pec urmpmSuu

Риг 2

Составитель Н. Алимова

Редактор И. Михеева ТехредЖ.Кастелевич Корректор В.Синицкая

Заказ 10444/72 Тираж 795 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вращении попадания ионов на стенки камеры анализатора.

Масс-спектрометр, содержащий источник ионов, статический масс-анализатор, ионно-оптическую систему, расположенную между ними, и приемник ионов, отличающийся тем, что, с целью повышения общей чувствительности и изотопической чувствительности масс-спектрометра, ионно-оптическая система состоит иэ двух последовательно расположенных собирающих в вертикальной плоскости линз с коллиматором вертикального размера ионного пучка, находящегося между ними.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Cross W.-Rev.Sci.Jusfr. 2?, )g 1951. р.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2459747,кл.G 01 N 39/34, 1977 (прототип).