Магнетронный масс-спектрометр Советский патент 1981 года по МПК H01J49/30 B01D59/44 G01N27/62 

- . . Изобретение относится к масс-спектрометрии, в частности к магнетронйЬ1М масс-спектрометрам и может быть использовано для анализа молекулярного и изотопного состава газов и паров, а также в качестве манометра для измерений парциальных давлений газов и паров в вакуумных системах.

По основному авт.св. № 764011 известен магнетронный масс-спектро.метр, содержащий источник ионов, расположенный с наружной стороны анализатора масс, анализатор масс и коллектор ионов, расположенный на оси анализатора.- В этом масс-спектр метре энергия ионов, идущих от истоника, расположенного снаружи анализатора масс, модулируется путем периодического изменения величины ускоряющего напряжения от специального источника переменного напряжения. Ионный ток- регистрируется по переменной составляющей в цепи коллектора, размещенного на оси симметрии анализатора масс 1.

Недостатком этого масс-спектрометра является относительно малая разрешающая способность,ограничивающая порог чувствительности прибора пр анализе малых примесей в газах.

Цель изобретения - повышение разрешающей, способности магнетронного масс-спектрометра.

Указанная цель достигается тем, что анализатор масс выполнен в виде улиты, имеющей множество лопастей криволинейной формы.

На. фиг.1 .схематически изображен один из возможных вариантов предлагаемого масс-спектрометра, разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Масс-спектрометр содержит нализатор 1 масс, коллектор 2 ионов, расположенный на оси симметрии анализатор масс, магнит 3 и источник 4 ионов. Анализатор 1 масс состоит из наружного сетчатого электрода 5 и криволинейных лопастей 6. Источник 4 ионов состоит из кольцевой ионизационной камеры 7 с прямоугольным продольным сечением, в торцах которо имеются круговые щели. 8 и 9, катода 10 и коллектора 11 электронов.Анализатор 1 масс,коллектор 2 ионов и источник 4 ионов находятся внутри корпуса 12,слжащего вакуумной камерой.Ионизационнар камера 7,катод 10 и коллектор 11 электронов подключены к источнику 13 питания.Коллектор 2 подключен к измерительному усилителю 14.

Масс-спектрометр работает следующим образом.

I Электроны, эмиттируемгле катодом проходят через ионизационную камеру и.попадают на коллектор 11 электронов. Молекулы газа в ионизационной камере 7 ионизуются электронами и под действием ускоряющего электрического поля, котороесоздается источником .13 между ионизационной камерой 7 и наружным сетчатым электродом 5 анализатора 1 масс, ускоряются и двигаются в направлении коллектора 2 по криволинейным траекториям под влиянием магнитного поля, создаваемого магнитом 3. Все ионы, попадающие в анализатор 1 масс из источника 4 ионов, имеют одинаковую энергию. Поэтому ионы с различными массами двигаются по траекториям с различной кривизной. При модуляции ускоряющего напряжения, которое подается от.источника 13 дитания на источник 4 ионов, траектории ионов изменяются таким образом, что ионы, заданной массы то пЪпадают,то не попадают на коллектор 2, создавая тем самым в измерительной цепи регистрирующего устройства переменный ток, пропорциональный количеству ионов данной массы, а, следовательно, и концентрации анализируемого компонента газо ой смеси.При этом рассеянные ионы и ионы с другими массами нейтрализуются на поверхности лопастей улиты б и не попадают на коллектор 2..

Введение таких лопастей сводит к минимуму попадание на коллектор рассеянных ионов и ионов с другими массами, что способствует повышению разрешающей способности масс-сп ктрометра.

Этот механизм действия позволяет существенно уменьшить интенсивность хвостов линий спектров масс основных компонентов анализируемой газовой смеси, тем самым обеспечивая возможность регистрации линий малых примесей, близких по массе к основным компонентам.

Высокая технико-экономическая эффективность предлагаемого магнетронного масс-спектрометра характеризуется сочетанием широкого диапазона измерений по массам и высокой чувствительности, -что обеспечивает возможность одновременной раздельной регистрации большого числа компонентов анализируемой газовой среды.Особое значение имеет применение предлагаемого масс-спектрометра для контроля окружающей воздушной среды. Для этой цели в настоящее время используются комплексы газо-анализаторов, включающих несколько специализированных приборов, каждый из которых предназначен для определения только одного компонента.Габариты и стоимость переносного масс-спектрометра во много (в 10 и более) раз меньше соответствующих показателей для комплекса газоаналитических приборов. Формула изобретения

Магнетронный масс-спектрометр по авт. св. № 764011, о т л и ч а ю щ. и и с я тем, что, с целью пот вышения разрешающей способности, анализатор масс выполнен в виде улиты, имеющей множество лопастей криволинейной формы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 764011, кл. Н 01 J 33/40, G 01 N 27/62, .1977.