Масс-спектрометр Советский патент 1981 года по МПК H01J39/42 

1

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для анализа веществ.

Известны масс-спектрометры, предназначенные для работы с пучками, ионов, имеющими значительный энергетический разброс, и основанные на разделении ионов в скроменных электрическом и магнитном полях l.

Однако эти приборы имеют большие вес и габариты магнитов вследствие громоздкости конструкций электродов, формирующих электрическое поле.

Наиболее близким к предлагаемому является масс-спектрометр,содержащий источник ионов, анализатор со скрещенными элект ическим и магнитным палями и детектор. Анализатором щзибора является область внутри вакуумной камеры, в которой сформированы электрическое поле при помощи двух групп электродов, симметрично установленных относительно средней плоскости анализатора, и магнитное црле при помощи электромагнита. Электроды выполнены в виде секторов цилиндров из тонкого проводящего материала, которые концентрично установлены в прорезях керамических траверс, причем одна группа электродов является зеркальным

отображением второй, а пространство между ними является рабочей областью анализатора 2.

Данный прибор имеет большие габариты и вес, так как использованная, конструкция электродов обуславливает большую величину зазора магнита, что ведет к увеличению размеров магнита и его веса. того, использова10ние описанной конструкции создает значительные трудности при ее изготовлении (сборке и юстировке прибора) и не обеспечивает высокой точности взаимного расположения электродов.

15

Цель изобретения - уменьшение габарита и веса прибора.

Указанная цель достигается тем, что в масс- спектрометре электрсщы анализатора выполнены в виде полос

20 пленки из проводящего материала в форме дуг концентрических окружное тей, нанесенных аа внутренние поверхности двух плоскопараллельных пластин из диэлектрика, а в промежутках

25 меидау электродами нанесена пленка из полупроводникового материала.

Диэлектрические пластины располагаются таким образом, чтобы группа электродов, нанесенных на одну плас30тину, являлась зеркальным отображением группы электродов, нанесенных на вторую пластину. Пленка, нанесенная в промежутках между электродами, из полупроводящего вещества, имеет большое удельное сопротивление по сравнению с материалом электродов. Выполнение электродов в виде пленок проводящего вещества, нанесенных на диэлектрические пластины, позволя ет значительно уменьшить ширину зазо ра магнита из-за малых толщин как электродов, так и лластин диэлектрика.. Нанесение пленок полупроводящего вещества между электродами необходимо для предотвращения накопления электрических зар5адов на поверхности диэлектрика и чтобы избежать искажений электрического поля анализатора. Кроме того, изготовление электродов в виде пленок возможно производить, например, напылением требуемых материалов на пластины из диэлектрика, что существенно упрощает изготов ление электродов. Использование при изготовлении электродов, например, фотолитографии значительно увеличива ет точность изготовления по сравнени с прототипом. На фиг. 1 изображена схема предла гаемого масс-спектрометра; на фиг.2 анализатор прибора, разрез. Масс-спектрометр состоит из источ ника 1 ионов, диспергирующего магнита 2, устройства 3 для формирования электрического поля, детектора 4, ва куумной камеры 5,блока б регистрации и блоков 7 и 8 питания, высоковакуумного 9 и форвакуумного 10 насосов. Устройство для формирования электрического поля выполнено в виде двух тонких пластин из диэлектрика 11, на внутренние поверхности которых нанесены электроды 12 путем напыления полос пленки металла в фор ме дуг концентрических окружностей. В промежутках между электродами 1 поверхность пластин 11 покрыта пленкой полупроводящего вещества 13. Пла тины 11 установлены параллельно одна другой, так что электроды на одной пластине являются зеркальным отражением электродов другой пластины Симметричные электроды поддерживаются под одинаковым электрическим потенциалом. Формирование требуемого электрического поля обеспечивается путем подачи на электроды 12 соответ ствующих потенциалов от блока 7 пит ния. Масс-спектрометр работает следующим образом. Ионы, образованные в источнике 1 ионов, разделяются по величине отноения массы к заряду в анализаторе со скрещенными электрическим и магнитным полями. После разделения ионы попадают в детектор 4, сигнал с котоого поступает в регистрирующий лок 6. Использование предлагаемой конструкции электродов позволяет уменьшить зазор магнита не менее чем в два раза, не изменяя при этом ширины рабочей области анализатора, что позволяет существенно уменьшить вес и габариты прибора. Разработанный с использованием предлагаемой конструкции электродов масс-спектрометр со скрещенными электрическим и магнитным полями, имеет симметричную оптическую схему со следующей геометрией: длины плеч 100 мм, радиус средней траектории 100 мм, угол сектора магнита 90°, диапазон измеряемых масс 600 а.е.м., разрешатацую способность по массам 600 при ширине щели источника 0,1 мм и энергетическом разбросе ионов 2%. В приборе использован постоянный магнит с зазором 16 мм и напряженностью магнитного поля 5000Э. Общий вес аналитической части прибора составляет 60 кг, вес магнита 15 кг, тогда как вес аналитической части известного масс-спектрометра МХ1304 со следующими техническими данными: диапазон масс до 150 а.е.м., разрешение 150-200, радиус средней траектории 100 мм составляет 750 кг. Формула изобретения Масс-спектрометр, содержащий источник ионов, анализатор со скрещенными электрическим и магнитным полями и детектор, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов и веса прибора, электроды анализатора выполнены в виде полос пленки из проводящего материала в. форме дуг концентрических окружностей, нанесенных на внутренние поверхности двух плоскопараллельных пластин из диэлектрика, а в промежутках между электродами нанесена пленка из полупроводящего материала. Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1.Успехи масс-спектрометрии. Под ред. Дж.Д.Уолдрона, М., изд-во Иностранной литературы, 1963, с. 55-75. 2.Дымович В.И. и др. Физическая электроника. Сборник, вып. 3, М., Атомиздат, 1966, с. 66-75 (прототип).