Времяпролетная масс-спектрометрическая установка Советский патент 1989 года по МПК H01J49/40 

Изобретение относится к области измерения параметров масс-спектров по времени пролета и может применяться для анализа рабочих смесей газов в вакуумных системах.

Целью изобретения является повышение быстродействия, точности и надежности измерений.

На фиг,1 представлена функцио- нальная схема времяпролетной масс- спектрометрической установки; на фиг.2 эпюры напряжений в разных точках схемы формирования стробирующего импульса.

Установка содержит задающий генератор 1, управляющий работой блока 2 питания, источника 3 ионов и определяющий момент формирования,пачек ионов, пространство 4 дрейфа, втОрич- ный злектронный умножитель 5, регист- рируюпщй распределение ионов по массам, импульсный широкополосный усилитель 6, блок 7 задержки стробирующего сигнала, позволяющий устанавли- вать строб-импульс на необходимом участке спектра, клапан 8, на вход которого подается массовый спектр, а на синхровход - стробирующий сигнал. В качестве клапана можно использовать синхронный фильтр, синхронную линейную схему пропускания и т.п. Выход клапана соединяется с интегратором 9 и индикатором 10 (осциллограф, вольтметр, самописец и т.п.), работа ко- торых также управляется стробирующим импульсом.

Между задающим генератором 1 и бЛо ком 7 задержки сигнала включена схема формирования стробирующего сигна- ла, включающая ждущий генератор 11 прямоугольных импульсов, расширителя 12 и 13 импульсов и схему 14 сравнения.

Установка работает следующим образом.

Задающий генератор 1 в начальный момент времени вырабатьшает прямоугольные импульсы, управляющие питанием электронный пушки в блоке 2 пит ния. Поток электронов, попадая в ионизирующую камеру 3 источника ионов, ионизирует рабочую смесь. Через t 15 МКС с второго выхода задающего генератора 1 на выталкивающий электр источника 3 ионов поступают импульсы малой длительности и большой амплитуды В ионизационной камере форми- РУК1ТСЯ пачки ионов, состоящие из

ионов разных масс, и затем выталкиваются в пространство через время

4 дрейфа, где

- I .ss

i

(1)

- длина дрейфового пространства, - заряд ионов{

- ускоряющее (выталкивающее) напряжение;

m - масса ионов.

регистрируются вторичным электронным умножителем 5„ В момент формирования t пачек ионов часть напряжения генератора 1 запускает генератор 11, вырабатывающий синхронизированный с моментом запуска сигнал V (фиг,2а) и задержанный относительно момента запуска на время tj сигнал V (фиг,2б). Величина времени t, определяется длиной дрейфового пространства и рассчитывается по (1) для

m

т.

1,

где га - атомная единица массы, ..дпя начальной массы спектра. Фактически t является временем пролета массы

т т,

и определяет начзло развертки масс- спектра (фиг.2,. момент t j.) . С выходов генератора 11 сдвинутые во времени один относительно другого прямоугольные импульсы V 1, с и 1о подаются на расширители 12 и 13 соответствен- но о Длительность сигнала V (фиг,2г) устанавливается равной

t,-

t4- t

л

5

И определяется значением максимальной регистрируемой массы, а также параметрами масс-спектрометра Длительность сигнала в расширителе 12 регулируется и устанавливается в зависимости от режима работы установки (фиг.2в)

t к 3 1

Задний фронт импульса V , и определяет длительность стробирующего импульса (фиг„2е)

tj - tj.

Установка может работать в нескольких режимах: регистрация всего масс- спектра; регистрация быстрого изме

11г,11ия величины пика данной массы; регистрация изменения во времени амплитуды группы пиков«

С выхода схемы 1А сравнения сформированный строб-импульс подается на блок 7 задержки, где задается время задержки стробирующего сигнала, а затем на вход клапанного устройства 8, в котором из общего масс-спектра выделяется исследуемый участок или конкретные компоненты масс-спектра. В случае одновременной регистрации масс- спектрометрической установкой изменения во времени группы п пиков блок задержки выполняется в виде п одинаковых каналов с соответствующей комму тацией. Далее полученный масс-спектр регистрируется индикатором 10. Интегратор 9 используется для измерения амплитуды пиков,

Использование предлагаемой масс- спектрометркческой установки позволяет повысить быстродействие и надежность измерений при значительном сокращении блоков функциональной схемы. При этом уменьшается ошибка определения положения пика в масс-спектре, а следовательно,.повышается точность измерения. Кроме того, возможность рабо- ты установки в нескольких режимах поз

0

5

ЗО

воляет применять ее как универсальное средство для масс-спектрометричес- кого анализа газовых веществ, что позволяет снизить расходы на разработку дополнительных средств масс- спектрометрического анализа.

Формула изобретения

Времяпролетная масс-спектромет- рическая установка, содержащая задающий генератор, блок питания, источник ионов, пространство дрейфа, вторичный электронный умножитель, импульсный широкополосный усилитель,, блок задержки клапан, интеграторы, индикатор, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродей- 0 ствия, точности и надежности измерений, введены ждущий генератор прямоугольных импульсов, два расширителя импульсов и схема сравнения, при этом вход ждущего генератора прямоугольных импульсов подключен к вьпсоду задающего генератора,а два его выхода подключены к входам расширителей импульсов, выходы которых подключены к входам схемы сравнения, подключенной своим выходом к блоку задержки , строба„

5

Изобретение относится к области измерения параметров масс-спектров по времени пролета и может быть использовано для анализа рабочих смесей газов в вакуумных системах. Целью изобретения является повышение быстродействия, точности и надежности измерений. Времяпролетная масс-спектрометрическая установка содержит задающий генератор 1, источник 3 ионов, блок 2 питания, пространство 4 дрейфа, вторичный электронный умножитель 5, регистрирующий распределение ионов по массам, импульсный широкополосный усилитель 6, блок 7 задержки строб-сигналов, клапан 8, соединенный с интегратором 9 и индикатором 10, ждущий генератор 11 прямоугольных импульсов, расширители 12 и 13 импульсов, схему 14 сравнения. Предложенная установка позволяет повысить быстродествие и надежность измерений при значительном сокращении блоков функциональной схемы. 2 ил.

УПС

щ