Масс-спектрометр Советский патент 1981 года по МПК H01J49/30 B01D59/44 

(54) МАСС-СПЕКТРОМЕТР

Изобретение относится к масс-спек рометрии заряженных частиц. Известны магнитные масс-спектрометры можно разделять на два основньпс класса: с однородными и неоднородными анализирующими магнитньп-ш полями. Известен статический масс-спектро метр, содержащий источник заряженных частиц, анализатор с однородным магнитным полем, представляющий собой секторный магнит и приемник. Спекторный магнит образован двумя плоскими полюсами с прямолинейными границами, направленными вдоль радиусов Величина удельной дисперсии (отношение линейной дисперсии к произведени электронно-оптического увеличения прибора на длину пути ионов от источ ника до приемника) секторного магнита на 1 % изменения массы составляет 1-3 мм/м D., Недостатком данного анализатора является низкая дисперсия. Увеличение дисперсии ведет к позра танию массы магнита пропорционально кубу радиуса средней траектории заряженных частиц. . Известен также призменный массспектрометр, анализатор которого представляет собой магнит с полюсами, имеющими форму прямоугольников, вытянутых в одном направлении. Величина удельной дисперсии призменного массспектрометра на 1% изменения массы равна 5-7 мм/м 2. Недостатками известного прибора являются сравнительно малая дисперсия и большие габариты, вследствие сильной вытянутости полюсов призмы в одном направлении, необходимой для обеспечения двумерности поля. Наиболее близким техническим решением является статический масс-спект-рометр с неоднородным анализирующим аксиально-симметричным магнитным нолем, содержащий источник ионов, аи;1лизатор в виде магнита, приемник ИОНОВ И -схему питания. Анализатор известного спектрометра образован двумя коническими полюсами, расположенными под углом друг к другу. Напряженность магнитного поля в них спащает от центра к периферии, а закон изменения поля определяется углом наклона полюсов и распределением плотности витков питающих катушек. Величина удельной дисперсии массспектрометров с неоднородным полем на 1% изменения массы составляет 6-7 мм/м ГЗ. Недостатком известного масс-спект рометра является сравнительно малая дисперсия. Кроме того, необходимость создания намотки со строго заданным законом распределения витков ведёт к погрешности в создании магнитного поля нулшой конфигурации, что дополнительно приводит к снижению дисперс Цель изобретения - повышение разр шающей способности.масс-спектрометра Цель достигается тем, что в массспектрометре заряженных частиц, содержащем источник ионов, анализатор в виде электромагнита, приемник ионо и схему питания, ярмо электромагнита анализатора выполнено в виде двух пластин, образующих прямой двугранны угол, и соединено с полюсом, располо женным симметрично относительно плос кости, проходящей через ребро двугранного угла и делящий его пополам причем ось источника ионов на входе в анализатор находится на расстоянии, составляющем 0,2-0,6 расстояния от ребра двугранного угла до полюса. Магнитное поле предлагаемого масс спектрометра имеет плоскость симметрии и меняется по линейному закону, возрастая от ребра двугранного угла к полюсу. На фиг. 1 приведена схема предлагаемого масс-спектрометра в горизонтальной (XOZ) и вертикальной (YOZ) плоскостях; на фиг. 2 - поперечное сечение анализатора предлагаемого масс-спектрометра. Предлагаемый масс-спектрометр заряженных частиц (фиг. I) состоит из источника 1 ионов, анализатора 2, фокусирующих астигматичных линз 3 и приемника 5 и схемы питания (не изоб ражена) . Магнитный анализатор 2 (фиг. 2) состоит из полюса 6 с обмот кой 7 и ярма 8, состоящего из двух пластин, образующих прямой двугран64ный угол, и магнитопровода 8, соединяющего двугранный .угол с полюсом. Работа предлагаемого устройства состоит в следующем. Пучок выходит из источника 1 ионов, ось которого расположена под углом 0-1,2 рад. к границе магнитного поля. При этом ось источника 1 ионов на входе в анализатор находится на расстоянии 0,2-0,6 расстояния от ребра двугранного угла до полюса. Затем пучок попадает в магнитный анализатор 2, в котором происходит разделение пучка по массам таким образом, что при данной силе магнитного поля ионы одинаковой массы попадают в приемник 5. При этом электростатические линзы 3 и 4 .осуществляют фокусировку по углу одновременно в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Предлагаемый масс-спектррметр заряженных частиц, обладая высокой дисперсией и разрешающей способностью, на порядок большей, чем у массспектрометров с однородным полем, и в два раза большей, чем у массспектрометров с неоднородным полем, имеет более простую конструкцию (анализатор однополюсного типа), а также меньшие габариты. Формула изобретения Масс-спектрометр, содержащий источник ионов, анализатор в виде электромагнита, приемник ионов и схему питания, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности, ярмо электромагнита выполнено в виде двух пластин, образующих прямой двугранный угол, и соединено с полюсом, расположенным симметрично относительно плоскости, проходящей через ребро двугранного угла и делящей его пополам, причем ось источника ионов на входе в анализатор находится на расстоянии, составляющем 0,2-0,6 расстояния от ребра двугранного угла до полюса. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Сысоев А.А. Чупахин M.G. Введение в масс-спектрометрию. М., Атомиздат. 1977. с. 38. 2. Кельман В.М. Карецкая С.П. Федулина Л.В. Якушев Е.М. Электроннооптические элементы призменных