МАСС-СПЕКТРОМЕТР Советский патент 1970 года по МПК B01D59/44 G01N27/62 

Изобретение относится к масс-спектрометрам с анализирующими системами, содержащими неоднородные магнитные поля.

Известные масс-спектрометры с неоднородными аксиально-симметрическими магнитными полями имеют сравнительно большую длину пробега ионов и недостаточно высокую светосилу. Кроме того, для работы спектрометра необходима точность расчетного коэффициента неоднородности или требуемая форма границ поля.

Предлагаемый масс-спектрометр отличается тем, что магнитный анализатор имеет прямые границы, камера магнитного анализатора расположена вокруг вымораживающей ловушки, а между источником ионов и магнитным анализатором установлена формирующая сходящийся пучок ионов электростатическая линза, в фокусе которой расположен приемник ионов. Это позволяет повысить чувствительность и разрешающую способность устройства.

На фиг. 1 дана упрощенная принципиальная схема масс-спектрометра, состоящего на источника ионов 1, электростатической линзы 2, камеры анализатора 3, приемника ионов 4.

На фиг. 2 изображен масс-спектрометр в разрезе, содержащий внутренний магнитопровод 5, электромагнит 6, механизм подъема 7, камеру анализатора 3, вымораживающую ловушку 8.

В предлагаемом масс-спектрометре применен 270-градусный электромагнит с прямыми границами, в межполюсном зазоре которого создается неоднородное магнитное поле с коэффициентом неоднородности . Известно, что фокусировку ионов по направлению в таком приборе обычными методами (т. е. выбором соответствующих расстояний от источника и приемника до границ поля) осуществить

нельзя.

Известна особенность неоднородного магнитного поля с коэффициентом неоднородности и с прямолинейными входной и выходной границами, состоящая в том, что ион

массы /По, движущийся в этом поле по равновесной траектории, выходит из магнитного поля под тем углом к равновесной траектории, под которым он вошел в поле. Поэтому, если на вход такого анализатора направить

сходящийся пучск ионов из электростатической линзы, имеющей фокусное расстояние L, и поместить приемник ионов в такой точке за выходной границей поля, что длина пути ионов от линзы к приемнику ионов будет равна LJ то на приемник попадут все ионы массы /По, вышедшие из линзы.

Это свойство магнитного поля с коэффици.ентом неоднородности п 1 используется Е предлагаемом масс-спектрометре. Между ис

ного ПОЛЯ камеры анализатора 3 установлена электростатическая линза 2, фокусное расстояние которой равно длине пути ионов от линзы до приемника ионов 4.

Ионы из источника ионов I направляются в электростатическую линзу 2, с выхода которой сходяндийся пучск ионов поступает в сектор камеры анализатора 3, помещенный в неоднородное магнитное поле. После диснергиро)зания ионов по массам в этом поле ионы определенной массы фокусируются на приемнике ионов 4, расположенном у выходной границы магнитного поля.

Масс-спектрометр описываемой консгрукции позволяет использовать высокие дисперсионные свойства неоднородного магнитного поля с коэффициентом нео-днородности и прямыми границами (несложными в изготовлении), получить высокую разреигающую способность нри относительно большой светосиле прибора и работать с источниками, имеющими щирокую выходную цель.

Конструкция масс-спектрометра предусматривает возможность изменения дисперсии, диапазона масс и других основных параметров прибора. Для этой цели внутренний магнитопровод 5 электромагнита 6 снабжен механизмом подъема 7, позволяющим изменять высоту межнолюсного конусного зазора электромагнита и, следовательно, коэффициент неоднородности п магнитного поля. Соответствующее определенному значению п фокусное рас стояние электростатической линзы регулируют напряжением на линзе.

С целью уменьшения рассеивания пучка ионов при столкновении с молекулами остаточ ного газа и, следовательно, уменьшения крьн льев пиков ионного тока, камера анализатора 3, расположенная в межнолюсном зазоре электромагнита, выполнена в виде выступа внешнего корпуса вымораживающей ловушки (9. Этим обеспечивается эффективная откачка камеры анализатора па всей длине пути ионов от источника к приемнику.

Предлагаемый масс-спектрометр имеет небольшие габариты и простую конструкцию.

,Предмет изобретения

Масс-спектрометр, содержащий ионный ис.точник, регистрирующее устройство и магнитный анализатор, например 270-градусный с неоднородным магнитным полем, например, с п, отличающийся тем, что, с целью повыщения чувствительности и разрешающей способности, магнитный анализатор имеет прямые границы, камера магнитного анализатора расположена вокруг вымораживающей ловущки, а между источником ионов и магнитным анализатором установлена формирующая сходящийся пучок ионов электростатическая линза, в фокусе которой расположен приемник ионов.