Способ юстировки магнитного масс-спектрометра Советский патент 1981 года по МПК H01J49/30 

(54) СПОСОБ ЮСТИРОВКИ МАГНИТНОГО МАСС-СПЕКТРОМЕТРА

Преалагаемое изобретение относится к аналитическому приборостроению, в частности к статическим масс-спектрометрам с магнитным анализатором, и может быть применено для точного определения масс ионов при анализе сложных органических соединений в научных исследованиях, в химической, пищевой промышленности, в области биологии. Известно, что юстировка масс-спектрометра является необходимым этапом получения заданных параметров как непосред ственно после изготовления и сборки, гак и в процессе проведения экспериментальных исследований, связанных с переборкой отдельных узлов масс-спектрометра. Необходимость в юстировке вызвана и неизбежной неточностью при изготовлении и сборка узлов масс-спектрометра, а также возможной неадекватностью расчетной модели реальной ситуации. Известен способ юстировки масс-спектрометра, основанный на передвижении В продольном и поперечном направлениях источника и детектора ионов. При этом щель источника совмещается с плоскостью объекта, а щель детектора - с плоскостью Изображения (l}. Однако реализация способа требует значительного усложнения вакуумной части прибора. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ юстировки магнитного масс-спектрометра с магнитными экранами, основанный на совмещении объекта и изображения с плоскостями щелей источника и детектора ионов. В данном способе осуществляют поворот магнита вокруг оси. Однако это не исключает необходимости в передвижении источника и детектора, поэтому применяются совместно с юстировочными перемещениями последних, вследствие чего эти способы обладают указанными недостатками, связанными со сложностью конструктивного обеспечения 2). Цель изобретения - упрощение гекнологии юстировки и расширения ее возмож ностей. Способ заключается в том, что при юстировке масс-спектрометра с магнитны ми анализаторами и экранами, основанной на совмещении плоскостей объекта и изобретения с плоскостями шелей источника и детектора ионов, фиксируют положения источника и детектора и независимыми перемещениями магнитных экранов осуществляют повороты и параллельные смещения эффективных границ магнитного поля в соответствии с формулами ,. хсГ-Д 4 -A,/cf, .. f.w Су Схc.f(f.ai ejsece,c(sec. tflieece - соответственно, поперечный снос и продольный сдвиг источника (детектора) ионов; X - соответсгвующее плечо анализатора; € - угол наклона соотве,тствующей эффективной границы;г - радиус осевой траектории в магнитном поле; V |СЛ - юстировочные угл пово- рота (в радианах) и величина параллельного смеще ния соответствующей эф- фективной границы; коэффициент преобразования перемещений эффектив ных границ в перемещения фокальных точек соответственно к источнику и при&мнику. На фиг. 1, 2 изображены геометричес кие построения, поясняющие способ юстировки магнитного масс-спектрометра. На фиг. 1, 2 обозначены источник 1 ионов, магнитный анализатор 2, приемник 3 ионов, магнитный экран 4, g и Q уг лы наклоЖ эффективных границ магнитного поля; т - радиус центральной окружности в магнитном поле; Х- и A.Q - рас стояния от эффективных границ до соответствующих плоскостей (обьекта 0 и изображения 0); Ч - угол поворота час тиц в поле анализатора. Геометрические построения (фиг. 1, 2) основаны на известном правиле Картана, согласно ко торому точки Ах,, О у. и А/1(фиг. 1) лежа а одной прямой, при этом иАяК-ормали к соответствующим эффективным раницам; точки 0, 02 - ортогональные проекции точек А и А на осевую линию. налитически это правило можно записать виае равенства F -i-Fj Jr , (1) .Л., Как уже указывалось, цель юстировкиовместить выходную щель источника ионов 1 с плоскостью объекта, и приемную щель приемника ионов 3-е плоскостью изображения, так чтобы центры этих щелей совпали соответственно с точками 0 и 0. Предлагаемый способ юстировки связан с независимыми перемещениями точек 0 и 0, при фиксированном положении щелей источника и детектора. Найдем соотношения между величинами изменения положения эффективных границ и перемещениями соответствующих фокальных точек О и OQ. Поскольку рассмотрения в области объекта и в области изображения будут идентичны, то достаточно рассмотреть процесс лишь в одной из этих областей. Рассмотрим сначала результат поворота эффективной границы на угол (фиг. 2а). Из (2) получаем (нижние индексы -1. 5 Поворот границы на угол 1) вызовет смещение фокуса на некоторую величину Д.+Д.. 5:-..) ) Иэ (3), (4), находим (; rt F-secl.-sec()sini) Х F.t«()J-(4-byF-t(f€) Из (5) можно получить приближенную формулу для оценки величины смещения Х) . Аналогичным образом исследуя результат параллельного смещения эффективной границы (фиг. 2), на некоторое расстояние , находим, что это смещение вызывает смещение- фокуса в продольном направлении Л и смещение фокуса в поперечном направлений ef .)eede «p -sece Таким образом, если центр щели источника (аегектора) оказался в точке O-i(Of не совпадающей с 0(), для совмешени О с О достаточно повернуть соотвеа-ст вуюшую эффективную границу на угол и сместить ее на величинусК.фиг. 1) АхС -ДуСГ /Л) ...X -v-AyCJ, « 55Г-;з59- rv Сх Использование предлагаемого способа юстировки по сравнению с существующим способом позволит существенно упростить конструкцию и стоимость устройства юстировки, а, следовательно, снизит и общую стоимость масс-спектрометра, снизить жесткие требования на изготовление отаельных элементов, что также приведет к снижению СТОИМОСТИ масс-спектро метра в целом и расширит возможности ЮСТИр(ЮКИ. Формула изобретения Способ юстировки магнитного массспектрометра с магнитными экранами, основанный на совмещении объекта и изображения с плоскостями щелей источника и детектора ионов, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии юстировки и расширения ее возможностей, фиксируют положения источника и детектора и независимыми пер мешени$о«ш магнитных экранов осушествл$ ,6 поворот и параллельнэе смешение эффеквных границ магнитного пюля согласно рмулам /С .-.хСГ-Д,сГ . Cf4()sece,. .l-sece е ДУ,АХ -соответственно, попереч ный снос и продольный сдвиг фокуса источника (детектора) ионов; Я - соответствующее плечо анализатора; . - угол наклона соответствующей эффективной границы, г - радиус осевой траектории в магнитном поле; -tf ,сА - юстировочные угол поворота (в радианах) к величина параллельного смещения соответствующей -а , фективной границы; коэффициенты преобразования перемещений - эффективных границ в перемещение фокальных точек соог)Ветственно к источнику и приемнику. Источники информации, привитые во внимание при экспертизе 1. Масс-спектрометр МИ-132О, Техеское описание я инструкция по эксплуции. 2. Масс-спектрометр МИ-ЗЗО4. Техеское описание и инструкция по эксплуции.