Призменный масс-спектрометр с фокусировкой по энергии Советский патент 1980 года по МПК H01J39/36 

(54) ПРИЗМЕННЫЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТР С ФСЖУСИРСВКОЙ ПО ЭНЕРГИИ Целью изобретения является повышение разрешающей способности массспектрометра. Цель достигается тем, что в преа- лагаемом масс-спектрометре поверхности полюсов oтклof яющeгo магнитного элемента наклонены оруг по отношению к другу, так же как и поверхности электродов электростати ческих отклоняющих элементов, причем края полюсов и электродов представляют собой прямые линии, сходящиеся в одной точке. Поверхности полюсов отклоняющего магнита и поверхности электродов отклоняющих электростати ческих элементов лежат на плоскостях, пересекающихся по одной и той же прямой, причем электрические и маг нитные элементы лежат по разные стороны от плоскости, проходящей через эту прямую перпендикулярно к средней плоскости, а края полюсов и электродо представляют собой прямые линии, пер секающиеся в одной точке. Таким образом, электростатические элементы представляют собой электростатические клиновидные линзы, а маг™ нитные - магнитные клиновидные линзы Последние отличаются от магнитны 1пиновианых призм тем, что падающие ria них объемные параллельные пучки после отклонения в магнитном поле не сохраняют свою параллельность. Дв гранные углы между поверхностями ма нитных полюсов и поверхностями элект дов могут быть различны, но средние плоскости электростатических и магнитных клиновидных линз должны быть совмещены. В средней плоскости парал лельность падающего на всю систему отклоняющих элементов пучка сохраняется и после отклонения вследствие подобия траектории в электрических и магнитных полях, образованных клиновидными электродами и полюсами. Маг нитный отклоняющий элемент создает дисперсию по массе. Сохранение парал лельности объемного пучка при заданной величине магнитного поля обеспечивается подбором потенциалов на эле дах клиновидных электростатических линз. Кроме того, клиновидные электр статические линзы обеспечивают фокусировку по энергии и увеличение дисперсии по массе, обусловленной магни ным элементом. Для наиболее точной настройки масс-спектрометра целесооб 94 разно преаусмотроть в конструкции а- полнительные клиновидные ли)зы. На чертеже схематически изображен предлагаемый масс-спектрометр в про- акциях на среднюю плоскость xz и на перпендикулярную к ней плоскость .Масс-спектрсметр включает в себя источник 1 и приемник 2 ионов, колиматорную 3 и фокусирующую 4 ионные линзы, призму, состоящую из клиновидного магнитного отклоняющего элемента с полюснь1ми наконечниками 5, основных электростатических клиновидных линз с электродами 6, 7 и 6, 8 и дополнительных электростатических клиновидных линз с электродами 7, 9 и 8, 10. Ионный пучок, исходящий из каждой точки источника ионов, расположенного в фокалыюй плоскости коллиматорной линзы 3, преобразуется последней в параллельный пучок, поступающий в призму, которая разлагает его в спектр по массам, осуществляя одновременно его фокусировку по энергии и, сохраняя параллельность пучка ионов каждой массы на выходе из призмы. После прохождения призмы ионный пучок фокусируется линзой на щель приемного устройства, через которую таким образом проходят ионы в узком интервале масс. Изменяя нешряжешюсть магнитного поля, можно снять зависимость количества ионов в пучке от их массы, т. е. получить спектр по массам. Расчеты на ЭВМ показали, чТо параметры предлагаемого масс-спектрометра, при которых его разрешающая способность близка к оптимальной, следующие. Двугранный угол между поверхностями магнитных полюсов 5 , между поверхностями электродов . Углы g , Jg и -Jj между краями электродов клиновидных линз равны 2О , 2О , и 80 соответственно. Углы V и V между биссектрисами углов V, и V и осью Z равны соответстве шо 2О и 4О, угловая дисперсия отклоняющего магнитного элемента DO 3,9, а линейная дисперсия всего прибора равнаО 6{, что примерно в 2,5 раза превыщает линейную дисперсию прототипа. Соответственно будет больше и разрешающая способность предлагаемого масс-спектрометра. Ф о рмула изобретения Призменный масс-спектрометр с фо)к;усировкой по энергии, содержащий ис