ПРИЗМЕННЫЙ МАСС СПЕКТРОМЕТРВСЕСОЮЗНАЯПШКТНОч1ХНКМ?^НАЯБИБЛИО~Е:НА Советский патент 1972 года по МПК B01D59/44 G01N27/62 

Изобретение относится к области массспектрометрии.

Известный призменный масс-спектрометр состоит из источника и нриемника ионов, расположенных в фокальных плоскостях коллиматорной и фокусирующей линз/ и анализатора, создающего комбинированное двумерное .магнитное и электростатическое ноля, причем в качестве отклоняющего электростатического элемента используется цилиндрическая линза, которая служит одновременно как для ахроматизации системы, так и для фокусировки пучка в направлении, перпендикулярном К средней плоскости.

Для нормальной работы прибора необходимо, чтобы фокальная плоскость этой линзы совпадала с фокальной плоскостью магнитной линзы, образованной полем рассеяния магнита. В этом случае отклоняющее двумерное поле в целом образует телескопическую систему. При этом достигается наибольшее значение разрешающей способности и светосилы прибора. Из расчетов им:мерсионных, цилиндРических линз следует, что при соотношениях потенциалов на электродах линзы, необходимых для ахроматизации, ее фокусное расстояние оказывается очень коротким. Поскольку фокальная плоскость магнитных линз находится в глубиие межполюсного зазора, совмещение фокальных плоскостей магннтной и

электростатической линз в анализаторе невозможно без резкого увеличения габаритов последнего н усложнения его конструкции. Если же фокусы не совмещены, то разрешенне и светосила нрибора существенно уменьшаются.

Цель изобретения - увеличеиие светосилы и разрешающей способности, упрощение конструкции и уменьшение габаритов прибора.

Отличительной особенностью предлагаемого масс-спектрометра является использование в качестве электростатического отклоняющего элемента четырехэлектродной электростатической системы, работающей в режиме, близком к телескопическому.

На чертеже представлена схема предлагаемого масс-спектрометра.

Он содержит источннк / ионов, приемник 2 ионов, коллиматорную и фокусирующую линзы 3, магнит 4 и четырехэлектродную систему из электродов 5-7 и заземленного электрода, которым являются полюсные наконечники магннта 4. Электроды 5-7 и магнит 4 создают комбинированное двумерное отклоняющее поле. Двумерное поле представляет собой телескопическую систему, имеющую два промежуточных фокуса FI и F-i- Источник и приемник ионов иаходятся в фокальных плоскостях коллиматорной и фокусирующей линз. .F - фока в отклоняющее поле; (3 - угол выхода пучка из отклоняющего поля.

Uo, Uoc, Uic, и I - потенциалы четырехэлектродной телескопической системы, численно равные энергии исследуемых частиц, .выраженной в электроповольтах.

Выходящий из источника расходящийся пучок ионов формируется коллиматорной линзой в параллельный пучок, который поступает в отклоняющую систему магпита, выполняющую роль Призмы. Здесь пучок разлагается в спектр по массам. Параметры системы подобраны так, чтобы выполнялось соотнощение

sint Р V f/i

sin

При этом система становится ахроматичной, ионы разных энергий отклоняются и тот же угол и выходят из системы под углом, который не зависит от энергии частиц и определяется только их массой. Угловая диспер„,3

сия и т -- по массам определяется по dm

формуле:

Z): J-Agp-- l/ 2 cosp I/ и, )

Потенциалы f/oc. f/io на промежуточных электродах четырехэлектродпой системы подбираются из условий телескопичности. Отклоняющая система в делом телескопична с двумя промежуточными фокусами Fi и FZ. После прохождения через отклоняющую систему пучок ионов одинаковых масс остается параллельным. Попадая в фокусирующую линзу в ее фокальной плоскости, этот пучок снова фокусируется в точку.

Большая линейная дисперсия прибора по массам DI достигается выбором фокусного расстояния фокусирующей линзы в соответствии с формулой

.

Для обеспечения двумерности магнитного поля необходима экранировка его полей рассеяния. В предлагаемом масс-спектрометре

электроды 5-7 выполнены из магнитомягкого материала ти,па «армко. При этом они одновременно будут играть роль магнитного экрана. В этом случае отпадает необходимость в специальной экранировке магнитного поля со

стороны приемника ионов.

Предмет изобретения

1. Призменный масс-спектрометр, содержащий источник и приемник ионов, расположенные соответственно в фокальных плоскостях коллиматорной и фокусирующей линз, и анализатор, состоящий из магнитного и электростатического отклоняющих элементов, создающих комбинированное двумерное поле, отличающийся тем, что, с целью увеличения светосилы и разрещающей способности, анализатор выполнен в виде четырехэлектродной телескопической системы, одним из электродов которой являются полюсные наконечники магнита.

2. Масс-спекторометр по п. 1, отличающийся тем, что, с целью экранировки рассеянных полей, электроды отклоняющей системы выполнены из магнитомягкого материала.