СПОСОБ МАСС-СПЕКТРАЛЬИОГО АНАЛИЗА Советский патент 1970 года по МПК B01D59/44 G01N27/62 

Изобретение относится .к области массспектром етрического аиал|Иза.

Известные сиособы масс-сиектрального анализа с фотографической или электрометрической регистрацией иолов обладают рядом недостатко1в.

Целью изобретения является расширение аналитических возможностей ма.сс-снектрального оиособа за счет более совершенной системы регистрации анализируемых иолов.

Отличительной особенностью способа является то, что заряды, лроиор.циональные количест1ву, разделенных аю массе ионов, в течение всего вре.мени аналнза лаланливают на иовер.хности диэлектрической мишени и считывают одновременно или нс:следовательно с наколленнем лутем развертки новерхлостя Мише1ни электронным лучом. Предусмотрена вазможиость бомбардировки ионами шроводящей Промежуточной мишени с наканливанием на диэлектрической мишени вторичных электронов, эмиттированных с поверхности промежуточной минюни.

Предлагаемый сиособ позволяет повысить тойиость, чувствительность н быстроту алализа.

Устройство состоит из источника -ионов Д анализатора 2, сигнальной иластины 5, на которой укрепле(на диэлектрическая мишень 4, в напосредственной близости от которой расположен изолироваиный от мишени коллектор .вторичных электронов 5. Электронная пушка 6 снабжена откло;няюш,и,м устройством 7.

Сфокусирован(ные на новерхшость мишенн ионные лучки в течбн.ие всего времени аналнза передают соответствуюш.нм участкам лгишени заряды, горапордиональиые интенсивностн пучков и, таким образом, накапливают на ее поверхности цотенциальный рельеф, отображающий масс-стектр анализируемого вещества.

Мишень бомбардируется электронны.м лучом, который формируется н фокусируется Б виде ТОЧ1КИ либо в 1виде узкой линии, периендикулярлой нлоскости рисунка, на ее поверхность электронным лрожектором (электронной пушкой). С ло;мощью отклЯняющего устройства электронный луч носледовательно обегает (сканирует) поверхность мишени, перезаряжая элементарные участки ее ноперхности и приводя их лотенциал к лотеициалу коллектора электронов, н тем самым создает токи в цени коллектора и сигнальной пластины лронорциональные накопленным на лппненн зарядам.

Дов ,и их накопление в общем случае может осущестБЛЯться как последователыно, так и одновременно.

Рассмотрим работу прибора в ре 1-:име последовательного 1акоплен11я и считывания (см. фиг. 2).

Пусть ионный источник заперт, а электронный луч достаточной олотности за оди|н цикл электронной развертки потенциал всей рабочей 1П01верхности мишени .к потендиалу коллектора.

Выключвм электронную раз-вертку и от1фОбм источник ионов. С этого момента нач 1ется Процесс накопления зарядов на поверхности диэлектрической мишени. По истечении времени Т (-время иакооления) картина распределения зарядов q и, соответственно, цотенциалов f7j, вдоль поверхности |М,ишенИ цримет вид, показанный ina графике а. Закроем теперь ионный ;источ,ник и включим электронную развертку так, чтобы электронный луч начал ;пробегать .мишень от участка с коордршатой Хо в положительном направлении X.

Рассмотрим, токи в цепи коллектора электронов.-г:,;. (см. фиг. .2,6) и в цепи сигнальной пл астины ij, (см. фиг. 2, в). Вю время прохол дения лучом участка 1-1 мишени (см. фиг. 2, а), имеющего равновесный потенциал, перезарядки элементарных емкостей мишени не происходит, ток омещени-я в цепи сигналь1ЮЙ пластины равен |нулю, и весь ТОК электронного луча в виде тока вторичных электронов мищени течет .в цепи коллектора электронов.

Набегание электронного луча на участок мишени с q, накопленным от пучка ионов с массой т, сопровождается током в цбпи сигнальной пластины, величина которого пропорциональна на1КО|Плеиному заряду. Нетрудно видеть, что ток i j, в цепи сигналцной пластины и напряжение на нагрузке R представляют собой электрический сигнал массспектра анализируемого вещества.

Скорость электронной развертки ограничена только быстродействием устройства регистрации масс-спектра, причем .при условии, что ток электронного луча достаточен для полного перезаряда участка .MHHICHH за время его «пробегания, увеличение скорости не лриводит к уменьи;е11пю чувствптельности прибо)а, таК, как в031мож.носгь у.худи1ення отопления сигнал - шум за счет расширения полосы частот компенсируется увеличением тока сигнала в связи со снятием той же величины иахтленпого заряда за меньнгее время.

При малых скоростях развертки дл4 получения сигнала на переменном токе электронный луч может быть нромодулирован по интенсивности с частотой, нревышающей частоту высшей гармонической составляющей . сигнала масс-спектра.

Так как в лредлагаемом способе апал.иза, в отличие от изБестного способа, ннфар:мация о масс-опектре анализируемого вещества, в виде разделе|н.ных в пространстве ионных пучков накапливается на мишени и полностью нснользуется, чувствнтельность :масс-.опектрометра значительно .повышается при том же времени анал.иза.

В предлагаемом способе процесс регистрации ,прия:ЦИ1Пиально не связан во времени с анализом, и мн1ии1мальное время анализа ограничено только необходимостью получения заданной чувствительности.

И р ед м е т и з о б р е тени я

1.Способ масс-спектрального анализа веществ, в котором поток ионов .подвергают пространстве:Нно.му разделению в мапнитных и электрических нолях, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, чувствительности и быстроты анализа, заряды, яропорцпональные количеству разделенных но массам ионов, в течение всего времени анализа накапливают на поверхности диэлектрической мишени и счнтывают путем развертки поверхности этой м.ишенн электронным лучом.

2.Способ ло п. 1, отличающийся тем, что на поверхности диэлектрической м-ишени накапливают разделв|нные но массам ионы.

3.Способ по .п .1, отличающийся тем, что разделенными по массам ионам.и бомбардируют проводящую промежуточную ,мищень, а на диэлектрической мишени накапливают вторичные электроны, эмнттированные с поверхности иромеж1уточной мишени.

4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что считыва1ние накопленных на диэлектрической м,ише}1и зарядов производят одновременно с процессом накопления.

5.Способ но ЦП. 1-3, отличающийся тем, что считывание нако:пленных на диэлектрической мпшеии зарядов производят после окончания процесса накопления.

6.Способ по пгг. 1-5, отличающийся тем, что, с целью получения выходного сигнала па переменном токе, электронный луч модулируют по интенсивности.

Фие I