СЕЛЕКТОР ИОНОВ Советский патент 1973 года по МПК H01J27/00 

1

Устройство относится к ионной технике, которая применяется в физике атмосферы, метеорологии, медицине и др.

В ионометрии большое значение имеет знание спектра ионов. Но .пока не созданы эффективные устройства, которые позволяли бы селектировать ионы, содержащиеся в газовых потоках и аэрозолях.

В предложенном устройстве повышена эффективность разделения заряженных частиц за счет формирования в селекторе бегущих волн электрического поля, перераспределяющих ионы Б пространстве (в пределах волны) в соответствии с их подвижностью.

На фиг. 1 схематично показан предложенный селектор, содержащий изолированные друг от друга и от корпуса / кольца 2, формирователь 3 бегущей волны электрического поля, ионный фильтр 4, синхронизатор 5 включения ионного фильтра.

Принцип действия селектора состоит в следующем. ЕСЛИ на вход селектора подан сгусток ионов, перемещаемый в корпусе потоком газа со скоростью Vo, то, воздействуя на этот сгусток бегущей волной электрического поля, движущейся со скоростью и, можно заставить

ионы двигаться со скоростью движения волны. Условие захвата иона волной:

+ kE,

где Е - мгновенная напряженность электрического поля в месте нахождения иона с подвижностью k.

Поскольку различные ионы обладают различной подвижностью, то они могут быть

распределены в пространстве в пределах волны, причем в различных частях волны будут находиться ионы с различной подвижностью. Из перераспределенного таким образо.м сгустка ионов при выходе его из селектора с помощью ионного фильтра пропускают ионы, находящиеся в определенном слое и обладающие определенной подвижностью.

Работает селектор следующим образом.

В момент поступления на вход селектора сгустка ионов на кольца 2 от формирователя 3 подается бегущая волна потенциалов ф, например, в виде изображенного на фиг. 2 для фиксированного момента времени распределения ф по кольцам с номерами Л (верхняя часть) и соответствующего ему распределе - ния напряженности электрического поля Е ( часть). В этом распределении максимальная амплитуда напряженности поля Е2(Ез), созданная первой полуволной электрических потенциалов, меньше максимальной

амплитуды напряженности ноля ((4), созданной второй полуволной электрических нотенциалов. Если электрическая волна движется слева направо, то на участке Я-/С будут собираться отрицательные ионы, а на участке Е-Ж - Положительные, причем на вершинах правой полуволны соберутся ионы, подвилсность которых

ll - Vn

мин -

U - VD

ь -

МИН

Ионы, ПОДВИЖНОСТЬ которых /гмин, ни на одном из участков волны ДК не смогут приобрести ско,рости, равной скорости движения волны. Волна обгонит такие ионы, и они попадут в зону действия волны АД. Поскольку максимальная напряженность поля внутри этой волны выше, .нежели в первой волне, то часть ионов, для которых справедливо неравенство

J7+Л/,-- и - Уд

(1) (2)

«мик-- ,

t, «мин осядут на участках а-Ь и с-d соответственно. И чем меньше разница между fi и EZ или ЕЗ и 4, тем Меньше величина А/г, тем выше разрешаюш,ая способность селектора. Перераспределенный сгусток ионов выносится волной к выходу из селектора. Синхронизатор о открывает и закрывает в определенные моменты времени фильтр 4, например, при подходе к нему точки Д волны открывается, а после прохождения точки А волны - закрывается. Тогда на выходе получают сгусток ионов с подвижностями мик-Afe и сгусток ионов с подвижностями мин - k, т. е. сгусток отрицательных и сгусток положительных ионов, разделенных в пространстве.

Предмет и- з о б р е т е н и я

Селектор ионО;В, состоящий из корпуса, формирователя бегушей волны электрического поля, ионного фильтра и синхронизатора, включения ионного фильтра, отличающийся тем, что, с делью повышения эффективности разделения заряженных частиц с разной подвижностью из потоков газа или аэрозолей, в корпусе расположен ряд изолированных друг от друга и от корпуса металлических колец, присоединенных к выводам формирователя бегуш,ей волны, а на выходе из корпуса помеш,ен ионный фильтр, подключенный к синхронизатору.

Фиг г