Система питания электродов анализатора масс-спектрометра с гиперболическим полем Советский патент 1983 года по МПК H01J49/42 

(54) СИСТЕМА ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОДОВ АНАЛИЗАТОРА МАСС-СПЕКТРОМЕТРА С ГИПЕРБОЛИЧЕСКИМ ПОЛЕМ

1

Изобретение относится к масс-спектрометрии и может быть использовано для элементного и изотопного анализа вещества.

Известны масс-спектрометры с гиперболическим полем 1 с системой запитки полеобразующих электродов, содержащей полеобразующие электроды, источник питания полеобразующйх электродов и резонансную цепь, включенную между источником питания и полеобразующими электродами для создания гиперболического поля вида v V cosat ::f LJ.

Полеобразующие электроды масс-спектрометра включены в емкостную ветвь резонансного контура. На них за счет резонансных свойств контура выделяется увеличенное по амплитуде напряжение источника питания. При этом, чем меньще емкость,полеобразующих электродов, тем при прочих равных условиях больще амплитуда переменного напряжения, выделяемого на этих электродах, а следовательно, и диапазон массовых чисел элементов, исследуемых массспектрометром. Практически в действующих масс-спектрометрах параллельно емкости полеобразующйх электродов подключают конструктивные элементы, емкость которых может в несколько раз превосходить емкость полеобразующйх электродов. По этой причине диапазон массовых чисел существенно сужается. Из упомянутых конструктивных элементов, вызывающих сужение диапазона

5 массовых чисел, наибольщую долю паразитной емкости вносит электрический кабель, соединяющий полеобразующие электроды с остальными элементами резонансного контура, расположенными в источнике питания

10 полеобразующйх электродов.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является система питания электродов масс-спектрометра с гиперболическим полем, содержащая полеобразующие электроды, резонансный контур,

15 катущку индуктивности, соединительный кабель и источник питания полеобразующйх электродов 2.

Элементы резонансного контура в массспектрометре рассредоточены. Катущка

20 индуктивности расположена в источнике питания, в то время как полеобразующие электроды удалены от него на некоторое расстояние. Для подключения полеобразующйх электродов к катушке индуктивности коаксиальный радиочастотный кабель размещен так.

что собственная емкость кабеля включена параллельно емкости полеобразующих электродов.

В масс-спектрометрах такого типа длина соединительного кабеля около 2 м. Емкость кабеля такой длины примерно 100 пФ. Емкость полеобразующих электродов вместе с необходимыми конструктивными элементами в этом масс-спектрометре около 50 пФ. При этих условиях напряжение на электродах уменьшается примерно в три раза, следовательно, диапазон массовых чисел также уменьшается в три раза.

Цель изобретения - увеличение диапазона массовых чисел исследуемых элементов при неизменной мошности источника питания.

Поставленная цель достигается тем, что система питания электродов анализатора масс-спектрометра с гиперболическим полем, содержащая резонансный контур с катушкой индуктивности, соединительный кабель и источник питания, содержит в резонансном контуре дополнительную катушку индуктивности, расположенную в непосредственной близости от электродов анализатора, при этом соединительный кабель включен между катушками индуктивности.

На чертеже представлена схема системы питания электродов анализатора монопольного масс-спектрометра с гиперболическим полем переменным напряжением (элементы для запитки электродов постоянным напряжением на схеме не показаны).

Устройство содержит источник 1 питания полеобразующих электродов, параллельный резонансный контур, состоящий из конденсатора 2, катущек 3 и 4 индуктивности соединительного кабеля 5 и полеобразующих электродов 6 анализатора.

Конденсатор 2 образует емкостную ветвь контура. Катушки 3 и 4 включены последовательно с полеобразующими электродами 6 анализатора и образуют индуктивную ветвь контура.

Влияние емкости соединительного кабеля 5 оценивается по значению этой емкости, приведенной к зажимам полеобразующих электродов 6 анализатора. При условии, что емкость конденсатора 2 много больше емкости соединительного кабеля, значение

приведенной емкости определяется выражением.

пр С,()

где Cg - емкость соединительного кабеля 5; Ьз - индуктивность катушки 3, расположенной в источнике 1 питания; L - индуктивность катушки 4, расположенной возле полеобразующих электродов 6 анализатора.

0 Из указанной зависимости видно, что значение приведенной емкости уменьшается пропорционально квадрату отношения суммарной индуктивности контура к индуктивности катушки 3, расположенной в источнике 1 питания. Практически это отношение мо5 жет быть равным 3-4. при этом приведенная емкость уменьшается в 9-16 раз.

Введение в резонансный контур дополнительной катушки индуктивности, расположенной в непосредственной близости от полеобразующих электродов, и включение соединительного кабеля между катушками индуктивности позволяет за счет уменьщениЯ суммарной емкости контура и увеличения напряжения на полеобразующих электродах увеличить диапазон массовых чисел 5 масс-спектрометра при неизменной мощности источника питания.

Практически, при длине кабеля 2 м и отношении индуктивностей катушек , равном 3 диапазон массовых чисел увеличивается в 2-2,5 раза.

Формула изобретения Система питания электродов анализатора масс-спектрометра с гиперболическим Полем, содержащая резонансный контур с катушкой индуктивности, соединительный ка5 бель и источник питания, отличающаяся тем, что, с целью увеличения диапазона массовых чисел исследуемых элементов при неизменной мощности источника питания, в резонансный контур введена дополнительная катушка индуктивности, расположено ная в непосредственной близости от электродов анализатора, при этом соединительный кабель включен между катушками индуктивности.

Источники информации, с принятые во внимание при экспертизе

/

-Вт