УСТРОЙСТВО для МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ГРУНТА ПЛАНЕТВСЕСОЮЗНАЯnATEHTHO-TEXKiflECHAflБИБЛИОТЕКА Советский патент 1971 года по МПК B01D59/44 

Изобретение относится к области массспектрометрического анализа, в частности, к исследованию космических тел, имеющих плотность атмосферы не выше 10 мм рт. ст.

Целью изобретения является создание такого устройства, которое позволило бы проводить исследования с наибольшей точностью и достоверностью.

Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что источник ионов снабн ен выходным отверстием, расположенным диаметрально противоположно входному. Ось отверстий перпендикулярна оси ионно-оптической системы масс-анализатора и совпадает с радиусом полусферы, центром которой является точка, лежащая на оптической оси источника высокоэнергетического пучка. Оптическая ось источника высокоэнергетического пучка может совпадать с оптической осью, проходящей через выходное и входное отверстия в камере источника ионов, что позволяет производить анализ грунта с меньшими затратами мощности.

Для снятия заряда с грунта устройство снабжено сетчатым электродом из тугоплавкого материала, вынесенным за пределы источника высокоэнергетического пучка и электрически соединенного с ним. Электрод быть присоединен к источнику высокоэнергетического пучка при помощи жесткой щтанги или пружинного элемента.

Устройство позволяет производить анализ грунта планет без загрязнения ионно-оптической системы масс-спектрометра продуктами испарения.

На фиг. 1 и 2 изображено предлагаемое устройство.

Устройство, состоит из источника высокоэнергетического пучка / и масс-спектрометра 2 с источником ионов 3, снабженным отверстиями 4 и 5, расположенными диаметрально противополол но; к источнику высокоэнергетического пучка присоединен сетчатый электрод 6 при помощи щтанги 7.

Оптические оси источника высокоэнергетического пучка и ионного источника, проходящие через входное и выходное отверстия, на фиг. 1 не совпадают, а па фиг. 2 совпадают.

Размеры входного и выходного отверстий выбираются таким образом, что продукты испарения проходят сквозь камеру источника ионов, не попадая на элементы ионно-оптической системы масс-спектрометра.

Устройство работает следующим образом. 3 Часть продуктов испарения через входное отверстие 4, расположенное в пределах «примой видимости к точке испарения, попадает в камеру источника ионов масс-спектрометра. Ионизация нейтральной компоненты про-5 дуктов испарения производится электронным ударом в источнике ионов масс-спектрометра. Ионы, образованные в источнике ионов в результате ионизации электронным ударом, и ионная компонента продуктов испарения, до-ю стигшая камеры источника ионов, затягиваются в область анализатора, где разделиются по массовым числам. В предлагаемом устройстве предусмотрены средства для модуляции высокоэнергетиче-i5 ского пучка по интенсивности. Мощность в импульсе выбирается такой, что за время действия импульса испаряемый участок нагревают до температуры, соответствующей интенсивному испарению, в то время как вы-20 бор значительной сквал ности импульсов дает возможность снизить среднюю потребляемую мощность при сохранении концентрации продуктов испарения в источнике массспектрометра, достаточной для проведения25 масс-спектрометрического анализа. В качестве устройства для модуляции пучка может быть применен специальный электрод (в случае применения источника высокоэнергетических заряженных частиц), запи-зо рающий поток частиц при подаче на него импульсного напряжения определенной полярности и амплитуды, либо устройство в системе питания (в случае применения источника электромагнитного излучения), обес-35 печивающее импульсный режим пучка электромагнитного излучения. Если масс-спектрометр расположен вне испаряющего пучка, например как он изображен на фиг. 1, то он может оказаться40 «в тени, экранированный неровностями рельефа от попадания продуктов испареппя, в результате чего проведение анализа окажется вообще невозможным. Более того, даже если поверхность грунта в месте испа-45 рения относительно ровная, в процессе выплавления грунта высокоэнергетическим пучком образуется непрерывно углубляющийся кратер, стенки которого сначала частично, а затем и полностью экранируют масс-спектро-50 метр. Поэтому при расположении элементов устройства, как показано на фиг. 1, анализ глубинных слоев принципиально невозможен. Задача устранения экранировки масс-спектрометра неровностями рельефа п стенками55 кратера решается в случае расположения масс-спектрометра за источником высокоэнергетического пучка, как показано на фиг. 2. 4 расстоянии от поверхности грунта и при наибольшей площади входного отверстия масс-спектрометра, В устройстве, изображенном на фиг. 2, технически обеспечивается возможность расположения масс-спектрометра на мичимальном, по сравнению с любым другим, расстояпием от точки испарения, что позволяет проводить анализ с минимальными затратами мощности, вследствие более эффективного использования продуктов испарения, В случае, если грунт планеты представляет собой электрически плохо проводящее вещество, процесс испарения грунта высокоэнергетическим пучком идет очень нестабильно с резкими колебаниями температуры бомбардируемого участка поверхности, Наличие в устройстве сетчатого электрода 6 из тугоплавкого материала, прижатого участку плавления грунта, устраняет возникщий поверхностный заряд, поскольку в этом случае имеется много точек грунта, контактирующих с поверхностью сетчатого электрода, электрически соединенного с источником высокоэнергетического пучка. Предмет изобретения Устройство для масс-спектрометрического анализа грунта планет с плотностью атмосферы не выще 10 мм рт. ст., содержащее источник высокоэнергетического пучка, источник ионов с входным отверстием и анализатор, отличающееся тем, что, с целью избежапия загрязнения иопно-оптической системы масс-спектрометра продуктами испарения, источник ионов снабжен выходным отверстием, расположенным диаметрально противоположно входному, ось которых перпендикулярна оси ионно-оптической системы масс-анализатора и совпадает с радиусом полусферы, центром которой является точка, лежащая на оптической оси источника высокоэнергетического пучка. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оптическая ось источника высокоэнергетического пучка совпадает с оптической осью, проходящей через выходное и входное отверстия в камере источника ионов, 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью снятия заряда с грунта, оно снабжено сетчатым электродом из тугоплавкого материала, вынесенным за пределы псточника высокоэнергетического пучка и электрически соединенного с ним. 4. Устройство по пп. 1-3, отличающееся тем, что сетчатый электрод присоединен к источнику высокоэнергетического пучка при помощи жесткой щтанги. 5. Устройство по пп. 1-3, отличающееся