Времяпролетный масс-спектрометр Советский патент 1979 года по МПК G01N27/62 B01D59/44 

1

Изобретение относится к области масс-спектрометрии и может быть использовано в научных и практических целях для проведения массспектрометрических исследований различных веществ.

Известен безмагнитный времяпролетный масс-спектрометр с высокой разрешающей способностью (массрефлектрон), содержащий камеру анализатора, в которой размещены: импульсный источник ионов, камера дрейфа, детектор ионов и устройство компенсирующее разницу во времени пролета ионами разных энергий бесполевого пространства,- отражатель. Прибор имеет разрешающую способность, доходящую до нескольких тысяч на полувысоте массовых пиков, однако он имеет и недостатки, обусловленные тем, что оси двух участков траектории ионов ( от источника до отражателя и от отражателя до детектора) принципиально должны быть наклонены к главной оси симметрии прибора, в то время как плоскость ионного пакета должна быть всегда ей перпендикулярна. Эта особенность прибора создает ряд технических трудностей: увеличиваются поперечные размеры камеры анализатора; затрудняется использование систем, фокусирующих ионный .пучок; возникают трудности при неизбежно близком расположении импульсного источника и детектора ионов; становится практически невозможным создание приборов с малой длиной дрейфового пространства.

Цель изобретения - увеличение разрешающей способности безмагнитного времяпролетного масс-спектрометра без увеличения длины камеры дрейфа ионов.

Это достигается тем, что за источником в направлении, противоположном направлению на детектор, расположен отражатель, представлякщий из себя систему электродов с при- . ложенными постоянными потенциалами, обеспечивающими отражение ионов обратно сквозь источник в направлении на детектор. Такая система позволяет осуществить фокусировку второго порядка времени пролета ионов от источника до детектора по энергии, т.е. обеспечить равенство времени пролета ионами разных энергий (обусловленных равличием путей, проходимых ионами в поле выталкивающего импульса) с точностью до членов второго порядка малости. В частном случае за источником, в направлении, противоположном направлению на детектор, расположены по крайней мере четыре электрода с приложенными постоянными потенциала ми, удовлетворяющими условиям и« ималс; , где и -разность потенциалов между крайним электродом и выходным электродом ионизационной камеры; разность потенциалов между любым промежуточным электродом и выходным электродом ионизационной камеры; (JMMH - минимальная энергия ионов выходящих из ионизационной камеры; и/чакг максимальная энергия ионо выходящих из ионизационной камеры. С целью увеличения чувствительности за источником, в направлении противоположном направлению на дет тор, расположен один электрод с по тоянным потенциалом, удовлетворякхц условию и имакс. С целью уменьшения габаритов пр бора без уменьшения разрешающей способности установлен однозазорны источник и однозазорный отражатель ионов. . Отражатель может быть выполнен также двухзазорным. Схема прибора приведена на чертеже . В камере анализатора размещены ионизационная камера 1 источника, ускоряющие зазоры 2 и 3, участки 4 и 5 бесполевого пространства (дрейфа) 4 и 5, два зазора 6 и 7 отражателя, детектор 8 ионов. Образование ионов происходит в ионизационной камере 1 источника, из которой они выталкиваются прямоугольным импульсом .величиной U, ускорение ионов происходит в зазоре 3 разностью потенциалов 1/9 г 7 6 4 3 i после чего ионы проходят участок 4 бесполевого пространства и попадают в двухзазорный отражатель, В первом зазоре 6 отражателя происходит торможение ионов разностью потенциалов Uj . Во втором зазоре 7 отражателя ионы тормозятся до нулевой скорости в электростатическом поле, напряженность которого равна Ufdr , затем в этом же поле ускоряются в обратном направлении и вновь проходят указанные зазоры источника. После ускорения во втором ускоряющем зазоре 2 источника разностью потенциалов Ug ионы проходят второй участок 5 дрейфа и попадают на детектор 8. Потенциалы на электроды источника подаются в соответствии с вышеприведенными выражениями. Возможно осуществление нескольких вариантов конструкции импульсного источника и отражателя. Усложнение конструкции дает возможность создания приборов с большей разрешающей способностью, однако увеличение количества сетчатых электродов ведет к некоторому снижению прозрачности ионно-оптической системы. Формула изобретения 1.Времяпролетный масс-спектрометр, содержащий камеру анализатора, в которой размещен ионный источник, с одной стороны которого расположены по оси ионно-оптической системы камера дрейфа ионов и детектор ионов, отличающийся тем, что, с целью увеличения разрешающей способности, с другой сто-, роны источника расположены управляющий электрод и отражатель. 2.Масс-спектрометр по п.1, о тличающийс я тем, что отражатель выполнен однозазорным. 3.Масс-спектрометр по п.1, о тличающийся тем, что отражатель выполнен двухзазорным.