Магнитная система энергомассанализатора Советский патент 1984 года по МПК H01J49/30 

2. Система по п.1, о т л и ч а ю- 3, Скст(-ма по п.1, отличающаяся тем, что расстояние прямо- :ц а я с я тем, что расстояние прямолинейных образующих от медианной ,г1инейн1.1х образующих от медианной плесплоскости меняется непрерывно.кости меняется скачкообразно.

1089670

1. МАГНИТНАЯ СИСТЕМА ЭНЕРГОМАСС -АНАЛИЗАТОР A, содержащая расположенные ПО обе стороны от медианной : : плоскости два полюсных наконечника с прямолинейными входной и выходной границами, каждьш из которых образован вращением параллельной медианной плоскости прямолинейной образующей относительно точки пересечения входной и выходной границ полюсных наконечников, отличающаяся тем, что, с целью повышения разрешающей способности и чувствительности в широком диапазоне масс и энергией исследуемого пучка, расстояние прямолинейных образующих внутренней поверхности полюсного наконечника от медианной плоскости меняется в зависимости от угла их поворота относительно оси, проходящей через точку пересечения входной и выходной границ полюсных на- е конечников перпендикулярно медианной W плоскости.

Изобретение относится к электроннооптическим и ионно-оптическим устройствам и может бь9гь использовано в магнитньпс масс-спектрографах; ft -спектрометрах, сепараторах и други;- магнитных анализаторах заряжеииьис часгнц.

Известно устройствоS содержалее расположенные по обе стороны от ке п ::анной плоскости два полюсньос наконечника с прямолинейными входной и выходной границами. В указанном уст ройстве частицы с различной зкергяей и массой двигаются по различньш кру.говым траекториям, за счет чего осуществляется их разделение по энергиям и массам Cl 3Однако данное устройство характеризуется недостаточной разрешэ-ющей

С ПОСОбНОСТЬЮ. и ЧУВСТБИТеЛЫ-ШСТЬШ в ИИ

роком диапазоне масс и энергий.

Наиболее близка к предлагаемой магнитная система энергомасс-алаяиза-тора, содержащая распосггоженныг ис обе стороны от медианной плоскости два полюсных наконечника с пря1 юлинейными входной и выходной границами, кго дый из которых образован вращением пя раллельной медианной пласхсости прямо линейной образующей откосителы-го точкг пересечения входной и выходной границ полюсных наконечников 2.

В известной системе наконечники создают однородное поле,., напряженность которого постоянна на любом луче, лежащем в медианной плоскости и прсходящем через точку пересечения входной и выходной границ,

Характерным для данной системы является невозмолсность нсклшчения сферической аберрации для всего диапазона ан.злизируемых масс или энергий яалкчке аксиальных и хрома.тическ;йх аберраций изображения, небольшая дисперсия и светосила магнитного ана Тизато1)а. В результате этого не удается получить в широком диапазоне масс и

энергии достаточную величину разреа1аюш:ей способности и чувствительности chCTeiMbj, что и является ее основным недостатком,

. изобретения - повышение разре: -эк1шеи способности и чувствительнос5-F ус оойстна в ifHpoKOM диапазоне л энергий исследуемого пучка.

Иосгявлемнал цель достигается тем, чго в магнитной системе энергомассанализатора., содержащей расположенные iio обе стороны от медианной плоскости ,:(па полюсных наконечника с прямолимййными входной и выходной границами, каждый из,.которых образован вра-:1,ением параллельной медианной плоскос;ч1; прямол.инейной образующей относительно точки пересечения входной и ;-:1иходной границ полюсных наконечниsron, ра.сстоякие прямолинейных обрнзующих внутренней поверхности по.uwcLioro иакс.нечника от медианной плос.KocTii меняется в зависимости от угла ь;;; noj3opoTa относительно оси, проход.ящей через точку пересечения Бзсодной и выходной границ полюсных .;:.ксчечников перпендикулярно меди П7ПОЙ плоскости,

хроме; того, расстояние прямолинейЕглс обр.азующик от медианной плоскости меняется непрерывно.

при этом расстояние прямолинейных ОЭраззющих or медианной плоскости меH:iei-cfl скачкообразно,

Fa фкг, I гОКазаны проекции на мг;дианную плоскость границ полюсЯСГО наконечника и ход траекторий с.срктрометра со скачкообразным изме.нонием расстояния образующей от медиsiiinoK плоскостиJ на фиг.2 - разрез А А на фиг.1 (сечение полюсов магнита плоскостью5 перпендикулярной медиа.пьой гшоскости ; на фиг.З - ход траекторий, поясняющий исключение сферической аберрации. j в предлагаемой магнитной системе для увеличения дисперсии и светосилы и уменьшения аберраций изобра;-ке ния используется неоднородное магнитное-поле. Простейшим вариантом та кого поля является поле со скачком напряженности на луче ря. . На фиг. 1 введены обозначения. Н г - напря женность и радиус кривизны осевой траектории в области VP (до, скачка напряженности), соответствукнцие значения в области с{,рг (после скачка) , к - коэффициент изменения напряженности поля 0 - половина угла поворота осевой траектории. При этом луч pcj, является биссект рисой угла ХОР Предлагаемая магнитная система представляет собой дипольньй матнит, на вход которого подается бипараллел ный пучок заряженных частиц. Границы полюсных наконечников магнита образо ваны прямыми линиями, проходящими че рез точку р:ру - входная и рг - вы ходная границы. Выходная граница одн временно является линей фокусов. Напряженность поля Н является постоян ной на любом Jiyie проходящем через точку р и лежащем в медианной плоскости: Н-Н в области yfyc, (до скачка напряженности) и Н-Н. в области Чр (после скачка) . В отличие от всех известных устройств в предлагаемой системе имеется азимутальная вариация поля относительно точки р скачок напряженнос;ти поля на луче р . Скачок напряженности создается путем придания специальной формы внутренней поверхности полюсных након. г-лков. Внутренняя поверхность образуется пу тем вращения луча, параллельного медианной плоскости, вокруг точки, проекция которой на медианную плоскость совпадает с точкой р. При этом в области ypq, луч отстоит от медианной плоскости на расстоянии tt.| , а в области -Р на рассто НИИ lij (фиг.З). На прямой рс, межполюсной зазор изменяется скачкообразно, высоты Ь,. и 1i связаны соот ношением fijifeli. Расстоянием о-; точки р до точки встречи траектории произвольной заряженной частицы с выходной границей ансшизатора представляется в виде , 1 70J Если используется чисто однородное поле, то К-, Гр г и pr r jSine Yj cos20/sm0 Y35--cos 6/2r 3fn% Из условия фокусировки первого порядка следует Д Ji/, при этом рг Гд1/2 i .. . Y. Таким образом, Yg О, т.е. фокусировка второго порядка не имеет места. Для вариантов со скачком напряженности К - 1 условие может быть реализовано Б широком интервале углов (3 . При этом появляется дополнительная степень свободы, которая позволяет реализовать фокусировку второго порядка. Рассчеты показывают, что для ,15 и Q 39,16° выполняется условие Y-( , при этом рг 1,3 1 Гд На фиг.3 локазана фокусировка параллельно пучка для варианта с К :; 1,15 и ,16° Для сравнения приведен вариант с К - 1 и (5 . В магнитной системе с чисто однородны т полем и углом поворота пучка 90 (левый пучок на фиг.З) траектории заряженных частиц представляют собой дуги окр,окности радиуса Ор, которые, пересекаясь с выходной границей магнита, создают хорошо различимую сферическую аберрацию S В магнитной системе со скачком напряженности (правый пучок) траектории заряженных частиц составлены из двух дуг окружностей разных радиусов. В области УР траектории являются дуга№1 окружности радиуса В точке встречи траектории с лучом ро радиус дуги увеличивается скачком и становится равным . Б области , траектории являются дугами окружности радиуса О Как явствует из графических построений, увеличение радиуса приводит к тому, что в точке фокуса 1 сферическая аберрация исключается. Поскольку радиус ; 0 выбирается произвольным образом, исключение сферической аберрации имеет место на всей линии фокусов рг (на фиг.З для удобства построений показана только половина пучка ). Применение изобретения дает возможность увеличения разрешающей способ$ . . 10896706

ности и светосилы - основных харак- мого диапазона масс или энертеристик магнитных спектрографов гни при прямолинейной линии фоодновременно для всего анализируе- кусов.

(Ри.2

fput.: