ВРЕМЯПРОЛЕТНЫЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТР Советский патент 1967 года по МПК H01J49/26 G01N27/60 G01N27/70 

Описываемое устройство относится к области масс-спектрометрии, в которой анализ массового состава производится при помощи безмагнитных приборов с разделением ионов разных масс вследствие разности времени пролета ионными пакетами онределенного расстояния. Разрешающая способность при этом определяется степенью сфокусированности пакетов у приемника. Вследствие наличия начальных энергий у ионов и разных мест возникновения ионов в источнике (что также эквивалентно разбросу по энергиям) ионные пакеты к концу дрейфа расплываются, максимально достижимая разрешающая способность у приборов с м не превышает 200-300.

Известные времяпролетные масс-спектрометры содержат импульсный ионный источник с тремя электродами, дрейфовое бесполевое пространство и приемник ионов.

Описываемый масс-спектрометр отличается от известных тем, что в конце дрейфового пространства установлено последовательно два сетчатых конденсатора с тормозящими электрическими полями, а в ионном источнике имеется четвертый электрод, установленный непараллельно по отношению к остальным электродам. Это позволяет значительно (до нескольких тысяч) увеличить разрешающую способность масс-спектрометра и исключить

попадание на приемник рассеянных ионов, вторичных электронов и ионов.

На фиг. 1 и 2 изображен описываемый массспектрометр.

Он состоит из ионного источника 1 с электродами 2-5, пространства дрейфа 6, сетчатых конденсаторов 7, 8 vi детектора 9 (плоский умножитель).

Конденсаторы с зазорами dr и d к создают тормозящие напряжения UT и UK. Время пролета в пространстве дрейфа и зазоре ат тем меньше, чем больше скорость иона. Время нролета в отражающем поле с зазором к, наоборот, при увеличении энергии ионов

увеличивается, так как время движения до остановки иона из закона изменення количества

движения mV dt будет , где

т - масса иона; q - заряд иона; V - его скорость. Полное время движения в конденсаторе dK будет 2 t.

Такнм образом, при онределенном соотношении параметров системы молсно изменение

времени пролета иона на пути L+dr при изменении его энергии скомпенсировать противоположным изменением времени пролета в отражающем ионе конденсатора

второго порядка малости) необходимо иметь два зазора с двумя независимо регулируемыми полями.

Таким образом, при выходе из области электрических полей ионный пакет может иметь практически ту же длительность, какую оп имел в начале дрейфа. Прием пакетов про 1зводится на плоский ириемпик-умпожитель 9.

Так как ири такой траектории ионов требуется, чтобы угол между плоскостью иопиого накета и вектором скорости ионов Vnomi. был отличен от 90°, то обычный импульсный ионный источник не приемлем.

В предлагаемой конструкции ионного источника с тремя зазорами зазор dg позволяет осуществить пространственную временную фокусировку ионов ири выходе ионов из источника. Наклонное положение электрода 5 отношению к остальным электродам позволяет получить изменение угла между плоскостью пакета и вектором Vnom. па величину а. Изменяя соотношение нанряжений LJ-, можно изменять угол а (нри Уз 0, а 0).

Предмет изобретения

1.Времяпролетный масс-спектрометр, содержаш,ий импульсиый ионный источнике тремя электродами, дрейфовое беснолевое пространство и приемник ионов, отличающийся тем, что, с нелью повышения разрешаюндей снособпости, в конце дрейфового пространства параллельно пакету ионов установлено последовательно два сетчатых конденсатора с тормозяш,нми электрическими полями.

2.Масс-спектрометр но п. 1, отличающийся тем, что, с целью получеиия узких плоских ионных пакетов в начале дрейфа с вектором скорости ионов, не нерпендикулярным плоскости пакета, в ионном источнике имеется четвертый электрод, установленный непараллельно по отношению к остальным электродам.

Г

/-ь

1Л.

Hh

ft-N и-Ц

п ,

-I

Г V

6/

Фиг.