Ионный источник масс-спектрометра Советский патент 1991 года по МПК H01J27/02 

Изобретение относится к области .масс-спектрометрии и может использовано при изотопном анализе об-i разцов твердой фазы, х

Известен ионный источник массспектрометра для изотопного, анализа образцов твердой фазы, рассчитанный

на одновременную загрузку нескольких (трех) образцов. Источник содержит ионизатор и поворотный диск с испарйтелями, положение которого относительно ионизатора изменяется с помощью храпового механизма, гибкбго троса и сипьфона. Недостатком даного источника является низкая достоерность результатов измерений из-за отсутствия информации о действительном положении испарителей. Это при- водит к погрешностям анализа, вызваным либо ошибкой оператора при определеник начального положения испари- телей у ли 9 Окным срабатьшанием кранойЬгЪМеханизма Ю

ЙвёЬтен также. ионный источник МаЬС спе«трометра, содержащий бараай с испарителями,; .шаговый двигатель со статором и двухполюсным ротором с разными по величине.полюсными зазо- 15 рами, подключенньй к источнику питания . Положение испарителей контролируется визуально через смотровое окно, которьм оснащен источник.

Недостатками прототипа являются 20 сложность конструкции и невозможность его использования в.серийных приборах. Это обусловлено применением нескольких (по числу проб). ионизаTOpOB и наличием смотрового окна, 25 установка которого на серийных массспектрометрах без серьезной их переделки невозможна. Кроме зтого, неизбежный разброс характеристик иониза- ; торов и различия в их пространствен- зО ном положении, возникающие при пово- : ротах барабана, требуют тщательной юстировки источника для получения : заданной точности анализов.

Целью изобретения является упро- 5 щение конструкции, повышение точности индикации положения испарителей : при повороте ротора и упрощение процесса юстировки источника.

Цель достигается тем, что в ионный дО источник масс-спектрометра, содержа- щий барабан с испарителями, шаговый ; двигатель со статором и двухполюсным ротором с разными по величине полюсны-; ми зазорами, подключенный к источнику 45 питания, введен измеритель изменения ; индуктивности обмоток статора, число : которых равно числу испарителей, кро- ; Me того измеритель изменения индуктивности обмоток статора содержит гене- CQ ратор тестовых сигналов, формирователи тока, дифференциальные усилители с емкостными входами фазочувствительные выпрямители, детекторы и индикаторы,при этом выход генератора тестовьпссигн.алов подключен ко входам формирователей тока, выходы каждого из кото pbik подключены к паре соответствующих статориых обмоток, и к одному из входов фазочувствительных выпрямителей, другой вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего дифференциального усилителя с емкостными входами, подключенными к,точкам соединения статорньк обмоток и выходов формирователей тока, а выходы фазочувствительных выпрямителей подключены через детекторы к индикаторам, число которых равно числу испарителей, а также ионный источник масс-спектрометра содержит один ионизатор, укрепленный да изоляционной прокладке на вытягивающем электроде ионно-оптической системы.

На фиг,1 и 2 схематически представлена конструкция источникаJ на фиг,3 - структурная схема измерителя изменения индуктивности обмоток статора.

Ионизатор 1 с помощью изоляционных прокладок 2 жестко установлен относительно вытягивающего электрода 3 ионно-оптической системы источника Ленты испарителей 4 по числу одновременно наносимых образцов (например, шесть) точечной сваркой крепятся к барабану 5, смонтированному в источнике так, чтобы одна из лент (рабочая в данный момент) параллельна ленте ионизатора и расстояние между ними составляет 1,5 мм. Поворот барабана осуществляется встроенным в него шаговым двигателем 6, Выводы шагового двигателя подсоединены к свободным электродам на цоколе источника,

Вьшоды обмоток 7-12 шагового двигателя 6 соединены с источником 13 питания и с входом устройства сигнализации положения испарителей 4, Источник питания 13 шагового двигателя обеспечивает в каждый момент подачу напряжения на две обмотки, расположенные на статоре двигателя диаметрально противоположно. Измеритель 14 содержит генератор 15 тесто:г вых сигналов, формирователи 16-48 тока, дифференциальные усилители 1921 с емкостными входами, фазочувст- вительные вьшрямители 22-24, детекторы 25-30 и индикаторы 31-36, Количество обмоток шагового двигателя соответствует количеству одновременно анализируемых образцов (например, щесть), Ротор двигателя выполнен двухполюсным с разными по величине полюсными зазорами. Измеритель вместе с блоком питания монтируется в стандартном блочном

каркасе, который устанавливается непосредственно в серийиый масс-спектрометр..

Устройство работает следующим образом.

Пусть в данный-момент барабан повернут так, что в рабочем положении находится первая лента испарителя и производится анализ первого образца. При этом напряжение с источника питания 13 подается, допустим, на обмотки 7, 8 шагового двигателя; Тестовые сигналы, представляющие собой переменное напряжение прямоугольной формы, с выхода генератора 15 поступают на .входы формирователей 16-18 и далее на обмотки 7-8, 9-1.0 и 11-12 шагового двигателя. Падение напряжения на обмотках при прохождении по ним сформированного тока тестовых сигналов зависит, от величины индуктивности обмоток. В свою очередь, индуктивность обмоток 7-12 зависит от положения ротора шагового двигателя и в рассматриваемьш момент времени будет наибольшей для обмоток 7 и 8, так,как магнитный поток их замыкается через ротор, находящийся в. зоне притяжения этих обмоток.

Однако из-за различий в межполюсных зазорах, обусловленных конструкцией ротора, одна из обмоток 7-8, например обмотке 7, имеет большую индуктивность и, следовательно, большее падение напряжения, чем обмотка 8, в то время как индуктивности и падение напряжения обмоток 9, JO, 11 и 12 равны между собой.. В результате на выходе дифференциального усилителя 19 сигнал не равен нзШю, а на

выходе усилителей 20 и 21.сигналы равны нулю. Этот сигнал преобразуется фазочувствительным выпрямителем 22 в сигнал определенной (например, по;ложительной) полярности и поступает на вход детекторов 25 и 26, один из которых (например, детектор 25) пропускает сигналы положительной пол р;ности, а другой - отрицательной. При этом индикатор 31 сигнализирует о том, что в данный момент в рабочем положении находится первый испаритель и анализируется первый образец. Индикаторы 32-36 не горят.

При подаче напряжения от источни- ка 13 питания на следующую пару обмоток 9 и 10 ротор шагового двигателя поворачивается на бО, устройство сигнализации аналогичным образом вы- . дает информацию на световое табло.о том, что испаритель находится во втоpot4. положении, и анализируется второй

образец и так далее включительно до поворота на 120°, соответствующего третьему положению испарителя.

При повороте ротора на 180° напряжение питания подается снова, на обмотки 7, 8, но в этом случае большую индуктивность будет иметь обмотка 8, И на .выходе фазочувствительного выпрямителя 22 сформирован сигнал отрицательной полярности, который через детектор 26 поступит на индикатор 32, соответствующий четвертому положению испарителя,

30 Таким образом, применение в данном источнике измерителя изменения индуктивности обмоток позволяет получить достоверную информацию о действительном положении анализируемых

образцов в любой момент временибез применения смотровых окон и связанного с этим существенного изменения конструкции серийных массспектрометров. При этом предлагае40 мое устройство не требует использования .каких-либо дополнительных датчиков положения и линий связи, что дает возможность легко реализовать его в существующих приборах. Наличие

45 одного неподвижного ионизатора обес-печивает упрощение конструкции источника и процесса его юстировки, что позволяет более просто достичь вы. сокой точности проведения анализов.

(pae.i

iL

i

X

(риг.г

1.ИОННЫЙ ИСТОЧНИК МАСССПЕКТРОМЕТРА, содержащий барабан с испарителями,. шаговый двигатель со статором и двухполюсным ротором с разными по величине полюсными зазорами, подключенный к источнику питания, о тлич ающий.ся тем, что, с целью упрощения конструкции и повьшения .точности индикации положения испарителей при повороте ротора, в него введен измеритель изменения индуктивности обмоток статора, число кЪторых равно числу испарителей. . , 2.Источник по П.1, о т л и - г чающийся тем, что измеритель изменения индуктивности обмоток ста- , тора содержит генератор тестовых сиг.налов, формирователи тока, дифферен- j циальные усилители С емкостными вхо- , дами, фазочувствительные выпрямители, детекторы и индикаторы, при этом в.ыход генератора тестовых сигналов подключен к входам формирователей тока, выходы каждого из которых подключены к паре соответствующих статорных обмоток, и к одному из входов фазочувствительных выпрямителей, другой вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего дифференциального усилителя с емкостными входами, подключенными к точкам .сое динения статорньпс обмоток и выходов формирователей тока, а выходы фазо(Л чувствительных выпрямителей подключены через детекторы к индикаторам, число которых равно числу испарителей. 3.Источник по П.1, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и процесса юстировки, он содержит один ионизатор, укреплен ный на изоляционной прокладке на вытягивающем электроде ионно-оптичес кой системы. О Оо