ДИНАМИЧЕСКИЙ ПАНОРАМНЫЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТР Советский патент 1967 года по МПК H01J49/34 

Данное изобретение относится к области масс-спектрометрического анализа. Известный индикатор парциальных давлений - фарвитрон обладает нелинейной зависимостью выходного сигнала датчика и не позволяет осуществлять количественных измерений.

Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что генератор выполнен по схеме с преобразованием частоты и состоит из синхронизатора, включенного на вход задающего мультивибратора, выход которого соединен с формирующей цепочкой, состоящей из емкостей и сопротивлений, а выход формирующей цепочки через регулирующие потенциометры соединен с параметрическими диодами в резонансном контуре гетеродина, выход которого подключен к фильтру нижних частот, соединенного с усилителем выходного сигнала. Между катодом и анодом датчика расположен электрод, соединенный с выходом генератора, а сигнальный электрод датчика соединен со входом измерительного тракта через разделительную емкость. Это позволяет осуществить количественный анализ и создает равноправные условия по чувствительности и по разрещающей способности для ионов различных масс регистрируемого диапазона.

катод ионизатора масс-спектрометрического датчика; 2 - модулирующий электрод ионизатора; 3 - анод ионизатора; 4 - система электродов пространства дрейфа; 5 - сигнальный электрод датчика,- 6 - 5-сигкальн:,;й электрод датчика; 7 - блок питания массспектрометрического датчика; 8 - усилитель сигнала датчика; 9 - детектирующий блок; 10 - осциллографический индикатор; 7/ -

геиератор модулирующего напрялсения; 12 - синхронизатор; 13 - задающий мультивибратор; 14 - формирующая цепочка; 15 - регулирующие патенциометры; 16 -- резонансный контур гетеродина с параметрическими

диодами; 17 - гетеродин; 18 - фильт нижних частот; 19 - усилитель выходного сигнала.

На фиг. 2 изображены: / - теоретическая кривая сиепиального закона изменения частоты от времени; // - кривая изменения напряжения, управляемого законом изменения

частоты; /// - экспериментальная кривая

изменения частоты модулирующего напряжепия во времени.

На фиг. 3 приведена принципиальная схема

генератора 11 модулирующего напряжения со специальным законом изменения частоты от времени. сквозь модулирующий электрод 2 и, в силу выбранного распределения потенциалов, коле блются около сетчатого анода 3. Анод 3 за землен, катод 1 находится под потенциалом -100 S по отношению к аноду, максимальное напряжение на электродах пространства дрей фа примерно - 1 кв. На электрод 3 подается напряжение генератора 11, модулирующее ионизирующий электроиный ток по иптснспвиости. Напряжения сигнального электрода 5 усиливаются щирокополосным высокочастотным усилителем 8, детектируются блоком 9 и поступают на вертикальный вход индикаторного блока 10, на экране которого изображается спектр масс. Переход с одной регистрируемой массы на следующую осуществляется изменением частоты генератора 11 модулирующего напряжения до синхронизации с частотой колебаний следующей массы. Изменение частоты генератора модулирующего напряжения осуществляется в диапазоне частот 230,3 мгц 50 раз в сек. У реального датчика разрегиающая способность равпа примерно 20-30 во всем регистрируемом диапазоне, поэтому для реального датчика теоретическую кривую (фиг. 2) п)иходится корректировать либо расчетным, либо экспериментальным путем. Получение модулирующего напряжения со специальным законом изменения частоты во времени осуществляется в генераторе 11 (фиг. 1) следующим образом: синхронизатор 12 запускает задающий мультивибратор 13 и синхронизирует горизонтальную развертку осциллографического индикатора 10. Пмпульс мультивибратора 13 поступает на формирующую цепочку 14, состоящую из набора емкостей и сопротивлений. В формирующей цеиочке 14 импульс мультивибратора 13 преобразовывается в напряжение специальной формы (кривая П, фиг. 2). Напряжение с формирующей цепочки 14 через регулирующие потенциометры 15 поступает на параметрические диоды резонансного контура 16 гетеродина 17. Один регулпруюпхий потенциометр и параметрический диод для управления величиной опорной частоты гетеродина 17, второй регулирующий потенциометр и параметрический диод служат для управления величины девиации частоты от значения опорной частоты. Напряжение изменяющейся частоты с выхода гетеродина 17 - выделяется фильтром 18 нижних частот в диапазоне 23 0,3 мгц, усиливается выходным усилителем 19 и подается на модулирующий электрод 2 массспектрометрического датчика. Предлагаемый динамический панорамный масс-спектрометр обладает следующими техническими данными. 1)Диапазон рабочих давлений + торр. 2)Диапазон регистрируемых масс 2-100. 3)Разрещающая способность 20-30 на половине высоты пиков. 4)Нарущение количественного соотнощеиия между высотами пиков и соответствующими парциальными давлениями не презыщает 10-20% в диапазоне масс 10Н-100. 5)Быстрота действия : 50 апализов в 1 сек. 6)Регистрация спектра масс осуществляегся на экране электроннолучевой трубки. 7)Ток ионизации 1 ма, энергия ионизации 100 эв, максимальное напрял ение в пространстве дрейфа - 1,5 кв. 8)Диапазон рабочих давлений перекрывается тремя поддиапазонами с фиксированными режимами работы датчика, в которых обеспечивается линейность роста сигналов с точностью 10-f20o/(,; Iподдиапазон Ю. торр. IIподдиапазон 5-10 8-|-1 торр. IIIподдиапазон 5 торр. Предмет изобретения 1. Динамический панора.мный масс-спектрометр, содержащий датчик с катодом, аподом п сигнальным электродом, блок питания датчика, усилитель, детектирующий генератор и осциллографический индикатор, отличающийся тем, что, с целью осуществления количественного анализа, генератор выполнен по схеме с преобразованием частоты и состоит из синхронизатора, включенного на вход задающего мультивибратора, выход которого соединен с формирующей цепочкой, состоящей из емкостей и сопротивлений, а выход формирующей цепочки через регулирующие потенциометры соединен с параметрическими диодами резонансном контуре гетеродина, выход коорого подключен к фильтру нижних частот, оединенному с усилителем выходного сигнала. 2.Масс-спектрометр ио п. 1, отличающийся ем, что между катодом и анодом ионного исочника расположен электрод, соединенный с ыходом генератора. 3.Масс-спектрометр по п. 1, отличающийся ем, что сигнальный электрод датчика соедиен со входом измерительного тракта через азделительную емкость.

Ugnp SonblTlbl

15 Zff 30

60 70 S5 т

SO

иг2 t AW ГИГ

-ll||pf/w