Ионный источник Советский патент 1986 года по МПК H01J37/08 G01N27/62 B01D59/44 

Изобретение относится к области технической физики и может быть применено в масс-спектрометрии, в частности в однопольных и квадрупольных масс-спектрометрах. Известны масс-спектромётрические ионные источники,, предназначенные для молекулярного и изотопного ана лиза газов, паров легколетучих веществ и жидкостей, которые являются различными модификациями ионного источника Нира с ионизацией электронным ударом. Основными элементами таких ионных источников являются катод, ионизационная камера и вытягивающий элек трод. Однако ввиду незначительной эф фективности и светосилы таких ионных источников, а также плоских фоку сирующих свойств при условии высоких требований кформированию потока ионов, инжектируемых в анализатор масс спектрометра в широком диапазоне давлений, такие ионные источники снабжается дополнительными элементами фокусирующими и коллимирующими . линзами, коллекторами электродов, различными экранами, отражателями и т,д. Наличие же в зоне ионизации деталей с развитой поверхностью при.водит к резкому увеличению собственного газоотделения, увеличению памя ти прибора на вещества предьщущих анализов и усложняет обезгаживание и очистку ионного источника, что снижает аналитические характеристики масс-спектрометра в целом, а иногда делает невозможньм количественный анализ в условиях высокого и сверхвысокого вакуума, Указанные недостатки частично устранены в ионном источнике для квадрупольного масс-спектрометра, содержащем анод, катод прямого накала и вытягивающий электрод, В этом ионном источнике камера ионизации о бразована цилиндри«1еским анодом, над которым расположен V-образный ускоряющий электрод, и вытягивающим электродом, расположенным снизу и имеющим в центре отверстие для выхода ионов в анализатор массспектрометра. Над ускоряющим электро дом расположены катоды прямого накаливания. Особенностью данного ионного источника является то, что цилиндрический анод вьтолняется таким образом, чтобы конфигурация его стенок соответствовала эквипотенциальным линиям электрического поля и в то же время прёдставляла собой сетчатую структуру. Ускоряющий электрод и анод имеют положительный потенциал относительно вытягивающего электрода, причем на ускоряющий электрод подан положительный потенциал относительно катодов. Электроны, эмиттируемые одним из катодов, ускоряются сеткой и попадают в камеру ионизации, где ионизируют нейтральные молекулы исследуемого газа. Благодаря соответствующей конфигурации электрического поля внутри камеры ионизации часть ионов вытягивается.ч.ерез щель в полость анализатора. Причем фокусировка осуществляется главным образом за счет симметричного электрического поля, образованного анодом и V-образным ускоряющим электродом. Довольно прозрачная и прерывистая поверхность ионного источника обуславливает меньшую степень загряэнения, а-также слабее искажает электрическое поле при загрязнении, чем в источниках, имеющих гладкие непрерывные стенки. Однако такая развитая и прерывистая структура ионного источника и большее количество поддерживающих крепежных элементов существенно усложняет очистку ионного источника, снижая тем самым его аналитические характеристики. Кроме того, V-образный ускоряющий электрод нарушает аксиальную симметрию, что ухудшает фокусирующие свойства и выдвигает высокие требования к юстировке всей системы, а обезгаживание V-образного ускоряющего электрода возможно лищь с помощью дополнительных устройств. Недостатком описанного ионного источника является также расположение катодой над выходной диафрагмой. Это приводит к тому, что часть электронов, ускоренных в промежутке катодускоряющий электрод и не столкнувшихся с молекулами нейтрального газа, ударяется о вытягивающий электрод или даже проникает в анализатор массспектрометраг. Оба эти фактора отрицательно сказываются на работе ионного источника и масс-спектрометра в целом, так как бомбардировка электронами вытягивающего электрода приводит к значительным локальным разогревам, влекущим за собой тепловые подвижки

ИОННЫЙ ИСТОЧНИК масс-спектрометра, содержащий анод, катод прямого канала и вытягивающий электрод, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и улучшения аналитических характеристик, анод выполнен в виде двухзаход- ной конической спирали, по оси которой расположено входное отверстие вытягивающего электрода, выполненного в виде полого цилиндра и снабженного устройством углового поворота. . ^ .••.'•.•сло>& qD ел li^ >&^ 0)\\/\>&' /^/^1/./ ^^\ч