МАСС-СПЕКТРОМЕТР Советский патент 1969 года по МПК H01J49/26 G01N27/60 

Изобретение относится к области :масс-спектрометрии и может быть использовано ъ быстродействующих безмагнитных масс-спектрометрах.

Однако в известных время-пролетных массспектрометрах для получения удовлетворительной разрешающей способности необходима большая длина области дрейфа.

Отличие предлагаемого устройства от известных заключается в том, что входной и -выходной электроды трубки пролета подключены к полюсам источника напряжения постоянного тока, причем полярность напряжения на выходном электроде совпадает со знаком заряда анализируемых ионов.

В область пролетной трубки может быть введена совокупность электродов, подключенных к делителю напряжения.

Трубка пролета может быть выполнена из материала с распределенным по длине сопротивлением, например, из высокосвинцового стекла.

Разрешающая способность предлагаемого устройства увеличивается при той же и даже меньшей длине траектории ионов в области разделения по сравнению с масс-спектрометром, содержапим трубку дрейфа.

Масс-спектрометр содержит источник ионов, состоящий из диафрагмы / со щелью, катода 2, ионизационной камеры 3 с двумя соосными щелями, коллектора 4 электронов, импульсной ионной сетки 5, ускоряющей ионной сетки 6. Область разделения ионов массспектрометра состоит из трубы 7 с линейным распределением активного сопротивления по длине, торцы которой имеют электрическое

соединение с ускоряющей сеткой 6 и тормозной сеткой 8. Масс-спе-ктрометр содержит также приемник 9 ионов-первый динод электронного умножителя. Труба 7 изготовлена из свинцово-силикатного стекла, специальным образом обработанного (изделие НИИ электровакуумного стекла), или из другого материала с аналогичными удельным сопротивлением и вакуумными свойствами.

Катод 2, диафрагма 1 и ионизациопная камера 3 образуют электронную пушку, формирующую электронный пучок в виде тонкой ленты. Пучок электронов проходит внутри ионизационной камеры параллельно сетке 5 на расстоянии So от нее и попадает на коллектор электронов 4. Электронная пушка источника ионов может работать как в режиме импульсного тока, так и в режиме постоянного, В зависимости от характера напряжения, подаваемого между диафрагмой / и катоИонизационная камера 3 и ионны сетки. 5 и 6 образуют ионную пушку. Плоский пакет ионов, образовавшийся при проходе электронного тока через ионизационную камеру, выталкивается из нее .полем Е , возникающим при подаче импульсного напряжения t/и на сетку 5, в ускоряющий про.межуток / между сетками 5 и 5. Поле EI в ускоряющем промежутке создается постоянным напряжением Lfy , приложенным между сеткой 6 и землей. Пройдя ускоряющий промежуток, ионы входят в область разделения с энергией

(S,E, +/,),

где е - заряд иона, SQ и / -соответстве.нно пути ионов в областях ионизадии и ускорения.

Благодаря линейному распределению сопротивления ло длине трубы 7 при подаче тормозного напряжения на ее торцы, затянутые сетками 6 Vi 8, Внутри трубы возиикаег коаксиальное электрическое поле Е.. Тормозное напряжение f/т подается от того же источника, что и ускоряющее, и устанавливается с помощью сопротивления R меньшим ускоряющего на минимальную величину, (не более 5-10 б), достаточную, чтобы ионы попали в приемник.

Так как потенциал первого ди.нода электронно.го умножителя (а в некоторых видах умножителей и .конец полеобразующей пластины с входным окном) отрицателен относительно Земли, ионы ускоряются перед попаданием на первый динод напряжением питания умножителя, равным нескольким киловольтам.

Время прохождения ионами тормозного промежутка L при условии

S,E,, равно

.-/;

2т

l(soB,) Благодаря тому, что время пролета иона

f

пропорционально 1/ -,.пакет ионов расслаивается на однородные группы, поочередно поступающие на коллектор ионов.

Величину выталкивающего импульсного напряжения и„ устанавливают такой, чтобы поле Е у , соз.даваемое им, удовлетворяло условию фокусировки ионов на расстоянии L от источника,

L S,K:HI5о Ko+YKo

где

lEi

+ 1.

Ко SoEs

Прлбор величины -, где S-ширина

камеры ионизадии, производят по наилучшему разрешению спектра масс, наблюдаемому, например, на экране осциллографа, развертка которого синхронизирована с генератором выталкивающих импульсов.

Второй вариант предлагаемого масс-анализатора отличается от первого только конструкцией полеобразующих электродов, создающих тормозное поле. Полеобразующие электроды выполнены из металла в виде пластин

с круглыми отверстиями. Между пластинами установлены втулки из свиндово-силикатного стекла (изделие НИИ электровакуумного стекла), имеющие необходимую величину сопротивления и образующие делитель напряжения на резисторах Ri- -Rn-i. Вся система пла.стин и втулок стягивается металлическими стЯЖками с .керамическими изоляторами. Делитель напряжения питается от источника, создающего ускоряющее на.пряжение.

Предмет изобретения

1.Масс-спектрометр с разделением ионов, различающихся отношением массы к заряду,

по времени пролета, со.держащий импульсный источник ионов, трубку пролета, ограниченную входным и выходным электродами, и приемник ионов, отличающийся тем, что, -с делью уменьшения габаритов прибора и повышения

разрешающей .способности, входной и выходной электроды трубки пролета подключены к полюсам источника напряжения постоянного тока, причем полярность напряжения на выходном электроде совпадает со знаком заряда анализируемых ионов.

2.Масс-спектрометр по п. 1, отличающийся тем, что в область пролетной трубки введена совокупность электродов, подключенных к делителю напряжения.

3. Масс-спектрометр по п. 1, отличающийся тем, ЧТО пролетная трубка выполнена из материала с распределенным по длине сопротивлением, например, из высокосвинцового стекла.

367