Магнитный многолучевой двухступенчатый масс-спектрометр Советский патент 1978 года по МПК G01N27/62 B01D59/44 H01J39/34 

та и самое широкое место области траекторий второй ступени.

Поскольку масс-спектрометр однолучевой, он сильно уступает в точности и экспрессности изотопных анализов двухлучевому масс-спектрометру 2. Масс-спектрометр 2 содержит источник постоянного ионного тока, модулятор с двумяускоряющими промежутками, присоединенный к высокочастотному генератору, выходную щель и коллектор первой ступени, щель вырезающую пакеты ионов, выходную щель второй ступени, выводной конденсатор, вторично-электронный умножитель и регистрирующие устройства (два) по числу одновременно принимаемых лучей

в таком .масс-спектрометре модулятор установлен так, что оба его ускоряющих промежутка; расположены симметрично по обе стороны плоскости 180-градусных фокусов первой ступени в силу чего плоскости фокусов первой и второй ступени совпадают. Выходные щели обеих ступеней расположены в этой плоскости.

Этот масс спектрометр двухлучевой Луч, содержащий малораспространенный изотоп;,- разделяется последовательно в двух ступенях, дважды проходя модулятор, а второй луч, содержащий основной изотоп, принимается на коллектор после прохождения только первой ступени. Расстояние между выходными щелями первой ступени, т.е. фокусами обеих лучей, определяется шириной и глубиной модулятора, которые, в свою очередь, определяются требованием однородности электрического поля и ускоряющих промежутках модулятора и расстоянием между ними. В известном масс-спектрометре минимальное расстояние между щелями первой ступени составляет 19 мм и при радиусе траектории 60 мм соответствует диапазону массовых чисел 1-5. . Поэтому двухлучевой анализ возможен только для водорода и гелия. Другие газы с большими массовыми числами в известном масс-спектрометре не могут быть анализированы двухлучевым методом, что сильно снижает точность и увеличивает время их анализа.

Для расшерения диапазона массовых чисел, увеличения точности и экспрессности анализов как чистых газов, так и газовых смесей в предлагаемом масс-спектрометре, ускоряннцие промежутки модулятора расположены сзади плоскости 180-градусных фокусов первой ступени, выходная щель второй ступени установлена в плоскости фокусов второй ступени под углом & к плоскости фокусов первой, определяемым зависимостью

S--. 1. .Ьь1

S- K---.

)

IM

где К - расстояние модулятора от плоскости фокусов первой ступени, бы.ч радиус выходной траектрории второй ступени, f - радиус траектории первой

Ступени, проходящей через модулятор.

Новое положение модулятора и новое положение выходной щели второй

0 ступени в плоскости фокусов, не совпадающей с плоскостью фокусов первой ступени не изменяет дисперсии, разрешающей способности и чувствительности масс-спектрометра. Диапазон же

5 -масс, в котором возможен двухлучевой анализ, увеличивается из-за того, что выходные щели первой ступени, установленные в плоскости фокусов ее, располагаются на расстоянии

0 одна от другой, не зависящем от размеров модулятора, значительно -меньшем, чем в известном масс-спектрометре и соответствующем меньшим расстояниям между фокусами более тяжелых масс.

5

На чертеже схематически показан предлагаемый масс-спектрометр, содержащий источник постоянного ионного тока 1 с выходной щелью S , присоединенный к блоку питания постоянным напряжением 2, модулятор 3 с двумя ускоряющими промежутками, присое-. диненный к высокочастотному генератору 4, коллектор ионов первой ступени 5, присоединенный к регистрирующему устройству б, выходные щели S и Sj первой ступени, щель & ,.вырезающую пакетыионов, выходную щель Sg второй ступени, выводной конденсатор 7 и вторично-.электронный умножитель 8, присоединенный к регистрирующему устройству 9,

Модулятор 3 установлен на расстоянии К от плоскости фокусов первой ступени, оба его ускоряющих промежут6ка расположены по одну сторону (сзади) от плоскости фокусов, а выходная щель Sg второй ступени установлена в плоскости фокусов, наклонной к плоскости фокусов первой ступени под углом, определяемым выражением (1).

0

Выходные щели s и 63 первой ступени, расположенные в плоскости фокусов первой ступени, находятся на расстоянии одна от другой, определяемом лишь ширинами самих щелей и равВном 1-2 мм при ширине щелей 0,1-0.3 мм.

Такое расстояние между щелями при радиусе траектории ионов 60-65 мм позволяет одновременно принимать два луча ионов в диапазоне масс от 1 до

о 140, т.е. вести двухлучевой анализ практически всех инертных и химически активных газов.

Ионы, входящие в модулятор, ускоряются в двух ускоряющих промежутках его, в двух фазах синусоидального на пряжения, различающихся на половину периода: время, за которое ионы пролетают средний - бесполевой промежуток. На коллектор первой ступени принимают луч ионов, содержащий основной изотоп, не требующий двойного разделения. На коллектор второй ступени (элек тронный умножитель) принимают луч ионов, содержащий редкий изотоп,, пос ле двойного разделения с высокой раз решающей способностью. Коллектор пер вой ступени может быть сделан подвиж ным для выбора пары одновременно при нимаемых лучей. Расширение диапазона массовых чисел, в котором возможен двухлучевой изотопный анализ, до 140 позволяет анализировать практически все газы как химически активные, так и инертные, двухлучевым способом, тем самым увеличивается точность и сокращается время анализов как чистых газов, так и смесей их. Формула изобретения Магнитный многолучевой двухсту-. пенчатый масс-спектрометр, содержащий источник постоянного ионного ток модулятор с двумя ускоряющими промежутками, присоединенный к высокочастотному генератору, выходную щель и коллектор .первой ступени, щель вырезающую пакеты ионов, выходную щель второй ступени, выводной конденсатор, вторично-электронный умножитель и регистрирующие устройства по числу одновременно принимаемых лучей, отличающийс я тем, что, с целью расширения диапазона масс, увеличения точности и экспрессности анализа, ускоряющие промежутки модулятора расположены сзади плоскости 180-градусных фокусов первой ступени, а выходная щель второй ступени установлена в плоскости фокусов второй ступени под углом к плоскости фокусов первой ступени, определяемым зависимостью tgfS Я btovx -IM где Н - сдвиг модулятора от плоскости фокусов первой ступени;f. - радиус выходной траектории ионов во второй ступени;т - радиус траектории ионов в первой ступени,.проходящей через модуляторИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Мамырин;Б.А./.ШУСТОВ ,Б.Н. ПТЭ № 5, стр. 135, 1962; 2.ГАвторское свидетельство СССР 167673, М,Кл. Q. 01 Я 27/02, 1962. ffm/fcfv a Грамг/г а маенитнуге полл I LfJ