Способ масс-спектрометрического анализа Советский патент 1991 года по МПК H01J49/26 G01N27/62 B01D59/44 

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и предиа начено для анализа по массам потоков ионов с энергиями порядка 100 кэВ/заряд в космическом пространстве.

В существующих лабораторных и космических масс-спектрометричёских приборах для определения масс ионов используется двойной анализ потоков частиц в электростатическом и магнитном полях.

В магнитном способе масс-аиализа: поток ионов движется минимум в двух .полях - электрическом и магнитном.

К недостат.кам магнитного масс- анализа следует отнести малую свртосилу прибора; необходимость тщателной юстировки МА относительно ЭСА; взаимовлияние рассеянного магнитного и электрического полей сложной геометрии на область внутри ) С Л, искажающих траекторий ионов йа выходе ЭСА; необходимость точной установки множества детекторов для ожидаемых масс или введения в МА перестраиваемого электрическбгс) поля; большой вес постоянных магнитов и ограниченная напряженность црля в них; большую электрическую Мощность, потребляемую электромагнитами.

Известен способ масс-спектромётрического анализа, по которому из потока ионов с помощью электростатического анализатора выделяют ионы С одинаковым отношением энергии. к заряду.

Однако такой способ обладает невысокой чувствительностью и сложность

.аппаратурной реализации.

Целью изобретения является повьш1ение чувствительности и .упрощение анализа.

Этодостигается тем , что поток вьщеленных ионов пропускает сквозь твердую мишень, в которой потери эяергйм ионов отличаются на величину, преньтающую дисперсиюих потерь, и определяют массы ионов путем сравШШй полученных потерь с известными для мишеней той же толщины и состава.

Поток ионов, монохроматизированных по E/q с помощью первого электpoe t Tit4ecK6ro ангшиэагора, Jf&bWfc aют сквозь твёрдую мигаёнь, умёньйай при этом в различной степени для кажДбгд Сйр энергию, измерйют эти уменьшения с помощью вторЪго электростатического или амплитудного анализатора и на основании результатов этих измерений отождествляют мЖсы регистрируемых ионов.

На че1ртеже привёдёйы энергетическяе спектры частиц. Прошедших сквозь

.. Г., ..n,-...... углеродную (а) и кремниевую (б) фольТй, йОлученйые при испытали п редлагаемого способа.

Потоки Протонов и однозарядных йойов гелия и кислорода с начальной энергией 100 KsB/q Пропускают сквозь мишени толщиной 500 А. ЭнергётйчёсКйе спектры частиц, прошедших сквозь углеродную и кр.емниевую фольги, измерены электростатическим анализатором Различные сорта ионов имеют различные энергетические потери, и возМожно их отождествление на основании характерных потерь: для Н, Н и О в углеродной мишени соответственно 17, 15 и 20 кэВ и в кремниевой мишени - 8,14 и 24 кэВ при толщине мишени 500 А.

Предпагаеь1ый способ может быть использован при разработке и изготдвлегйи миниатюрньпс масс-анализаторов, предназначенных для определенни сортов ионов газов, и после дополнительных исследований и для ионов твердапс веществ. За счет исключения магнитного поля из анализатора и миниатюризации детектора появляется возможность зондирования потока ионо без существенного его искажения. Области Применения безмагнитных массанализаторов, использующих предлагаемый способ, масс-сепарация ионного сслтава космической плазмы на аппаратах с ограниченным весом, потребляемой мощностью и габаритами устанавливаемой aппapaтypыj лабораторная масс-спёктрометрия ионных потбов с знei) порядка 100 кэВ, корпус,кулярная диагностика горячей плазмы.

:

f) ifl

. о,в o,s

ОЛ (, 00

СПОСОБ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИ- ЧЕСКОГО АНАЛИЗА, по которому из.<потока ионов с nofionibro электростатического анализатора вьщеляют ионы с одинаковыми отношениями энергии к заряду, отлич ающийс я тем, что, с целью повьпиения чувствительное тй и упрощения спбсоба, поток выделенных ионов пропускают сквозь твердую мишень, в которой потери энергии ионов отличайтея на величину, превышающую-дисперсию их потерь, и определяют массы регистрируемых ионов путем сравнения полученных потерь с извеСтныйи;^ тшя мишеней той же толщины и состава.