ПЫЛЕУДАРНЫЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТР Российский патент 2024 года по МПК H01J49/40 

Изобретение относится к приборостроению, масс-спектрометрии, преимущественно для космических исследований.

Известен масс-спектрометр, содержащий мишень, плоский электростатический отражатель, приемник ионов, электростатический цилиндрический отражатель, фокусирующие электроды полусферической формы, блок обработки ионного спектра, источник ионов, управляющую сетку, ускоряющую сетку, выходную сетку, нагреватель, отражатель, источник тока нагревателя, источник тока и напряжения отражателя, источник напряжения отражающей сетки, источник изменяемого во времени импульсного напряжения, выталкивающую сетку и источник напряжения (патент №2122257 МПК H01J 49/40, опубл. 20.11.98, бюл. №32).

Недостатками являются малая разрешающая способность на больших массах и высокие потери ионов.

Известен пылеударный масс-спектрометр, содержащий мишень, приемники ионов, иммерсионную линзу, состоящую из отражающей сетки и заземленной сетки, выталкивающую сетку, четыре тороидальных дефлектора, каждый из которых состоит из внутреннего отклоняющего электрода и внешнего отклоняющего электрода, источник отклоняющих напряжений, усилитель, электронный ключ, источник изменяемого во времени импульсного напряжения, источник напряжения, блок обработки ионных спектров и блок индикации (патент №2235386 МПК H01J 49/40, опуб. 27.08.2004, бюл. №24).

Недостатком является малая достоверность измерений, вызванная зависимостью результатов измерений от места удара микрометеорита с мишенью, что типично для пылеударных масс-спектрометров.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является пылеударный масс-спектрометр, содержащем мишень, заземленную сетку, четыре приемника ионов, четыре тороидальных дефлектора, каждый изкоторых состоит из внутреннего отражающего электрода и внешнего отражающего электрода и расположенные с обратной стороны мишени, причем выходы тороидальных дефлекторов совмещены между собой и с отверстием в центре мишени, а выходы расположены рядом с соответствующими приемниками ионов, источник напряжения, блок обработки ионных спектров и блок индикации, при этом мишень выполнена полусферической с центральным отверстием и дополнительно введены: полусферическая сетка, установленная концентрически внутри мишени, за которой по линии ее среза расположена заземленная сетка, цилиндрическая сетка, расположенная внутри отверстия мишени, обращенный к мишени параболический отражатель с вложенной в него параболической сеткой; внутренние отклоняющие электроды и внешние отклоняющие электроды тороидальных дефлекторов и параболический отражатель подключены к выходам источника напряжения, полусферическая сетка, заземленная сетка, цилиндрическая сетка и параболическая сетка соединены друг с другом и заземлены, к входам блока обработки ионных спектров подключены приемники ионов, а к выходу - блок индикации (патент №2326465 МПК H01J 49/40, опуб. 10.06.2008, бюл. №16).

Недостатком является малая площадь регистрирующей поверхности и отсутствие учета места удара микрометеорита в мишень.

Задачей изобретения является разработать пылеударный масс-спектрометр с высокой достоверностью измерений, с большей площадью регистрирующей поверхности и учетом места удара микрометеорита в мишень, позволяющей расширить функциональные возможности, повысить чистоту эксперимента по определению состава микрометеорита.

Поставленная задача достигается тем, что пылеударный масс-спектрометре, содержащий мишень, заземленную сетку, блок обработки ионных спектров, приемник ионов, блок индикации, источник напряжения, при этом к входу блока обработки ионных спектров подключен приемник ионов, а к выходу - блок индикации, согласно изобретению мишень, выполненная в виде секторов концентрических сфер и подключенная кмногоканальному усилителю, и вытягивающая сетка расположены внутри экрана, внутри которого также расположены заземленная сетка и отражающая сетка, дополнительно введено ионное зеркало, которое вместе с приемником ионов, выход которого соединен с блоком обработки ионных спектров, расположено внутри защитного экрана, при этом ионное зеркало и мишень соединены с источником напряжения, блок обработки ионных спектров соединен с блоком индикации и многоканальным усилителем. Сущность изобретения поясняется чертежами,

где на Фиг. 1 изображена структурная схема пылеударного масс-спектрометра,

на Фиг. 2. изображена 3D модель пылеударного масс-спектрометра.

Пылеударный масс-спектрометр содержит мишень 1, вытягивающую сетку 2, заземленную сетку 3, отражающую сетку 4, экран 5, ионное зеркало 6, приемник ионов 7, защитный экран 8, многоканальный усилитель 9, источник напряжения 10, блок обработки ионных спектров 11, блок индикации 12.

Пылевая частица ударяется об мишень 1 и посредством ударной ионизации превращается в слабо ионизированный газ. Ионы ускоряются разностью потенциалов между мишенью 1 и вытягивающей сеткой 2 и движутся в направлении отражателя, состоящего из заземленной сетки 3 и отражающей сетки 4 в бесполевом пространстве, ограниченном вытягивающей сеткой 2, заземленной сеткой 3 и экраном 5. Так как мишень 1 и вытягивающая сетка 2 выполнены в виде секторов концентрических сфер, то ионы устремляются к их центру, который с учетом отражателя совпадает с верхней точкой ионного зеркала 6. Ионное зеркало 6 расположено под углом к плоскости отражателя таким образом, что траектории ионов входят через его одну половину, расположенною над отверстием в центре мишени 1 и выходят через вторую, под которой расположен приемник ионов 7. Для обеспечения хорошей регистрации ионов вход приемника ионов 7 находится под высоким потенциалом отрицательной полярности, а для изоляции влияния приемникаионов 7 на влетающие в ионное зеркало ионы он находится в защитном экране 8.

Так как длина траектории ионов зависит от места соударения пылевой частицы с мишенью 1 до приемника ионов 7, то время от соударения до регистрации тоже будет зависеть от места удара. Для учета этого фактора мишень 1 разделена на отдельные кольца, которые подключены к многоканальному усилителю 9. В момент соударения на кольце мишени 1 образуется электрический импульс, создаваемый вносимым пылевой частицей зарядом. На остальных кольцах такого импульса не регистрируется. Таким образом, получается возможным определить расстояние от центра мишени 1 до места соударения с пылевой частицей и учесть эту информацию при обработке ионного спектра. Источник напряжения 10 формирует напряжения на электродах масс-спектрометра: мишени 1, отражающей сетке 4 и ионном зеркале 6. Информация с приемника ионов 7 и многоканального усилителя 9 поступает в блок обработки ионных спектров 11 и отображается в блоке индикации 12.

Тонкими пунктирными линиями показаны возможные траектории ионов.

Преимуществом данного изобретения является большая площадь регистрирующей поверхности и учет места удара микрометеорита в мишень, позволяющей расширить функциональные возможности, повысить чистоту эксперимента по определению состава микрометеорита с высокой достоверностью.

Изобретение относится к приборостроению, масс-спектрометрии, преимущественно для космических исследований. Технический результат - расширение функциональных возможностей, повышение чистоты эксперимента по определению состава микрометеорита с высокой достоверностью. Пылеударный масс-спектрометр содержит мишень, заземленную сетку, блок обработки ионных спектров, приемник ионов, блок индикации, источник напряжения, при этом к входу блока обработки ионных спектров подключен приемник ионов, а к выходу - блок индикации, согласно изобретению мишень, выполненная в виде секторов концентрических сфер и подключенная к многоканальному усилителю, и вытягивающая сетка расположены внутри экрана, внутри которого также расположены заземленная сетка и отражающая сетка. Дополнительно введено ионное зеркало, которое вместе с приемником ионов, выход которого соединен с блоком обработки ионных спектров, расположено внутри защитного экрана. Ионное зеркало и мишень соединены с источником напряжения, блок обработки ионных спектров соединен с блоком индикации и многоканальным усилителем. 2 ил.

Пылеударный масс-спектрометр, содержащий мишень, заземленную сетку, блок обработки ионных спектров, приемник ионов, блок индикации, источник напряжения, при этом к входу блока обработки ионных спектров подключен приемник ионов, а к выходу - блок индикации, отличающийся тем, что мишень, выполненная в виде секторов концентрических сфер и подключенная к многоканальному усилителю, и вытягивающая сетка расположены внутри экрана, внутри которого также расположены заземленная сетка и отражающая сетка, дополнительно введено ионное зеркало, которое вместе с приемником ионов расположено внутри защитного экрана, при этом ионное зеркало и мишень соединены с источником напряжения, блок обработки ионных спектров соединен с блоком индикации и многоканальным усилителем.