Безмагнитный импульсный масс-спектрометр Советский патент 1958 года по МПК H01J49/26 G01N27/60 

Общий Принцип безмагнитных динамических масс-спектрометров заключается в том, что из начального пучка ионов, имеющих одинаковую энергию ; система разночастотных фильтров выделяет ионы, имеющие одинаковые скорости г,-.

При заданной энергии Е скорость : ионов однозначно связана с массой М, что и лежит в основе масс-аналнза.

При ПОСТОЯННОМ расстоянии между радиочастотными фильтрами измерение скорости сводится к измерению времени пролета путем сравнения его с известной радиочастотой.

В основу предлагаемого масс-спектрометра положен известный тип безмагннтного масс-спектрометра с ионным источником, создающим под воздействием импульсов электрического ускоряющего поля частицы, обладающие одинаковым количеством движения.

Особенность предлагаемого прибора заключается в том, что, в отличие от известных приборов, в которых разделение частиц равной энергии осуществляется по времени иролета, в нем выделение ионов определенной энергии, а следовательно, и массы, осу1дествляется с помощью электростатического анализатора.

Этим обеспечивается возможность значительного увеличення светосилы предлагаемого масс-спектрометра, так как его разрешающая сп, не зависит от частоты следования импульсов, которая может быть создана весьма больщой.

Достоинство:. прибора является также независимость - в первом приближении - его разрещающей силы от его длины, что позволяет сделать прибор малогабаритным.

М У2Е -

V-V:

i

№ 115144- 2 -

На фиг. 1 представошиа принципиальная схема предлагаемого массспектрометра; на фиг. 2 - схема электростатического апализаюри, осуществляющего выделение ионов определенной энергии.

Генератор Г импульсов вырабатывает импульсы /,-, с частотой с.Л1 дования Tj, которые поступают па две выпрямительных ячейки, из которых одна / пропускает положительные импульсы, а другая // - отрицательные. Положительпые импульсы поступают на электронную nyniку ЭП и отпирают электронный пучок.

Отрицательные импульсы подаются на сетки а и б и создают ускоряющее напряжение Е. Таким образом, положительные импульсы создают ионы, отрицательные - ,сообщ.ают им одинаковое .количество движения .

Можно использовать и синусоидальные колебания. После выпрямительных ячеек одна -полуволна поступает }ia электрониую пущку, другая на ускоряющие сетки. Использование сипусоидальных колебапий накладывает лишь некоторое ограничеиие па длипу ионного пакета.

Выделение иопов определенной энергии, а следовательно, и массы, осуществляется с помощью электростатического анализатора, выделяющего из пучка ионы с энергиями в интервале от Е до f+Af (фиг. 2). Между сетками в и г создается основное задерживающее поле бз. Между сеткой г и наклонной сеткой д создается дополнительное задерживающее поле Д(, между сетками д е - небольшое ускоряющее ноле.

Ионы с энергиями, меньшими чем L, , задерживаются между сетками а и б, ионы же, обладающие энергиями, больщими чем f/ , проходят через все сетки.

Ионы, энергии которых имеют значения между U. 6,, + ДО , отражаются от электростатического «зеркала между сетками г VL д ъ приемник.

Разрешающая способность предлагаемого маес-спектро.метра ограничивается теми факторами, которые вызывают разброс цо энергиям ионов одинаковых масс и, следовательно, перекрытие по энергиям ионов,

близких но массам.

Разрешающая схема, в частности, ограничивается величиной, -irb- ,

что обусловлигзается начальным разбросом энергий Е ионов, возникающих при ионизации атомов.

Энергия ионов данной массы определяется количеством движения Р, которое они приобретают в ускоряющем поле

t, Р (t)dt ezEt-,.

Импульсы, ускоряющие напряжения, должны быть достаточно стабильны по величине и форме.

Должно выполняться условие:

I 0

;+Т/

где ДМ - наименьща-я различимая разница масс.

Так как анализаторы выделяют ионы с энергиями, лежащими в интервале -г/Гц-Af,, то это также ограничивает разрешающую силу

величиной г