Способ определения содержания молекулярного компонента в атомном пучке Советский патент 1991 года по МПК H01J49/26 

фиг

I 1 li I pc l I HHe ОТНОСИТСЯ К Of IT |CTV

м.Ч :1-- ( i i. i роме i рнчеоь or анализа остa p.-) потоков ei i i ральных 4- -мм-, 11 частности продуктов дисеопи нож молекулярных компонент, и может найти применение в задачах исследования состава пучков атомных частиц, получаемых диссоциацией исходных молекул и широко используемых в физике столкновений, в областях науки и техники, связанных с проблемой получения и удержания плазмы, в том числе и термоядерной, где имеется необходимость контроля состава инжектируемых п плазму пучков атомов и содержания я них холодных молекулярных примесей,

Целью изобретения является повышение точности масс-спектрометрического определения содержания молекулярного компонента я пучке атомных частиц.

На фиг. I приведена схема устройства, реализующего данный способ , на фиг, I - масс-спектры пучка атомом аргона при ориентации исследуемого пучка вдоль оси масс-спектрометра (фиг-. 2а) и в перпендикулярном направлении (фиг1, 2б) ; на фиг. 3 - масс-спектр пучка молекул азота в слчае ввода пучка в ионный источник вдоль оси полости масс-спектрометра (фиг. За) и в перпендикулярном направлении (фиг. 36).

Устройство для реализации способа (см. фиг. 1) содержит коллиматор 1 атомного пучка 2, электронную пушку 3, анализатор масс-спектрометра 4 коллектор 5 ионов, измеритель h ионного тока, плоский конденсатор 7, входную щель В масс-спектрометра.

Способ осуществляется следующим образом.

Пучок атомов с молекулярным компонентом коллпмпруюi коллиматором и направляют i норный источник нормально оси анализатора масс-спектрометра t, в которое входная щель 8 находится : -v: потенциалом области ионизации - чет о источника (зпикт- ропнсм пупки ) - И ионнс - .;г.:т.-. при цзапмоД . Н нгсдгдус-мого ::уч- ка : ч смотри иным ..чком происходят одновременно дян процесса: ионизации компонент пучк-i и . ;ис--от-.натпвнар ионизация молекупнрного компо - н-; п . Вследствие зтогп ,; ночное: т гг:пнике

Г УДУТ ПрНОуГС ,1 ГЬ TIK X

г i омарнпгп компошчгг а, осколки upon. днс:социативной ионизации и ионы молекулярного компонента. Ксли с зцач . 1я входе в масс-спектрометр зквипотенцинльную область (потенциал входной щели 8 равен потенциалу области ионизации) , то при Ее Е- + -i- F.Q ионы атомной и молекулярной компонент будут распределены преимущественно в плоскости пересечения пу (Кон и в анализатор масс-спектрометра попасть не смогут, здесь Е„, К, i Q - энергии злектронов, ионизации и л.игсопиапин компонентов пучка cooTBf i н-ннп. Что касается ионизи- ро.маши,, .. т-.,з : .-ччп ов молекулярной : з.--.:-- -. -1:, то их распределение 1 гея ; аттически изотропным по : чмтам, что позволяет части их

: гь в анализатор масс-сцп м,- к :. Гаким образом, настрс- :, км.- ..(( тг-. ц .я пропускание ионоп- i-.i. ,ii М -гн гов и измеряя ток этих ионов с коллектора с помощью измерителя 6 тонного то.з, можно определить содер- «лние молекулярного компонента ч ис- ходном пучке, сечение проЬ -.га циссопиативной ионизации при тнг р0

5

0

3

0

гии

е

ЗЛСКТроНОВ МОЖНО ОДНО Н -Г МО

опрец( ||ить число М 5Декул и исходном пучке 2 .

Кроме того, по данному способу диагностируемый пучок беспрепятственно проходит через ионный источник и в дальнейшем может транспортироваться по назначению. Присутствующие на выходе пучка из ионного источника в направлении первоначальной его траектории заряженные частицы удаляют г лектрическим полем плоского конденсатора 1, расположенным на пути следования пучка 2 за ионным источником 3 (фиг, 1),

Реализация способа иллюстрируется приведенными на фиг, 2 и 3 данными. Так (см, фиг, 2), а случае ориентации исследуемого пучка вдоль оси масс- спектрометра (согласно прототипу), в часе-спектре преобладает пик аргона (фиг, 2а). н при ориентации нучкл и масс-спектрометра по данному способу (фиг. 2 С ) зтот пик отсутствует. Это свидетельствует г, том. что п данном способе атомарная с:;;та: .ля1ожая исходного пучка не регистрируется на ПЫУ.ОДО Mac.c-cneKTuov5.uTpa, Фиг. 3 подтверждает факт регистрации продуктов процесса диссоциативной ионизации,

s

чртекамцг го п ионном источника. Inк, при ориентации ручка согласно прототипу (см. фиг. .ч), в масс- спектре преобладает пик исходного пучка молекул ачота, Заметно приоут- гтпие и ионои атомарного азота, образующиеся R процессе лиссопиатпвной ионизации молекул, я также являюпгих Я ПрОП . КТиМ ПРЯМОЙ ИОНИЗаЦНИ ЧТОУЛрн-1гч компок.гнт . При осуществлении предложенного способа (фиг, Зб) в масс-спектре присутствует практически лишь атомарный компонент причем ионы , регистрируемые в это случае, возникают в процессе диссоциативной ионизап Ш,

Как видно из фиг, 2 и 3, данный способ позволяет отделить сигнал пfрроначачьногс атомного компонента пучка от сигкалл, несущего информацию о содержании молекулярно о компонента в исходном пучке.

Таким образом, данный способ позволяет определить содержание молекулярного компонента Б атомном пучке продуктов диссопнации молекул г. высокой степенью точности, поскольку влияние фонового атомарно- 1 о компонента пучка сводится к миниП.:

1 | Н Ч I

I1 П р М V

р

Способ определения оодс рт.чтн молекулярного компонента и ;мочм м пучке, пкчючлюшин пвол атс мног;1 ка, содержащего молекулярный компонент, и ионный источник масс-спектрометра, ионизацию частиц пучка я

д ионном источнике электронным , разделение: ионов анализатором масс- спектрометра по отношению наряда к массе и измерение тока ионоя на коллектор, отличающийся

5 тем, что, с целью повышения точности измерения содержания молекулярного компонента, исходный пучок нейтральных частиц коллимируют и вводят в ионный источник нормально средней

0 траектории ионного пучка, на входе в анализатор масс-спектрометра создают эквипотенциальную относительно области ионизации ионного источника область, а о содержании молекулярного

5 компонента судят по ьеличине тока фрагментов, образующихся в процессе диссоциативной ионизации молекулярного компонента.

: 2

.

;: . .

.N..4... V %..|......- ... . | %.,....,.

N

:о

.-.-. %. .

.

...r...

10

20

ФИГ 2

М,аел

1+Л+

ivTO

. A

... «.«N

N

.L«

e,

Л1

010

ФИГ.З

20

N$

V2

.,/Vft Л.

.S%%

«

«««.

30 М.о.е.м.