Радиочастотный масс-спектрометр
РАДИОЧАСТОТНЫЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТР , содержащий ионный источник, размещенный на входе анализатора, состоящего из корпуса с размещенньаии в нем плоскими сеточными электродами i и тормозным электродом, подключенным к одному из выходов источника питания, коллектор, размещенный на выходе анализатора и подключенный к регистратору , и высокочастотный генератор, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности , в него дополнительно введены формирователь бегущей волны, делитель напряжения и конденсаторы, одним выводом подключенные к сеточным электродам, при этом вход формирователя бегущей волны подключен к выходу высокочастотного генератора, выход - к вторым выводам конденсаторов, а второй выход источника питания g подключен к делителю напряжения, высл ходы которого соединены с соответствующими сеточными электродами. с
„„SU„„
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
3(Я) Н 01 ) 49 40
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К A8T0PCK0IVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3407179/18-21 (22) 07.01.82 (46) 30.10.83. Бюл. М 40 (72) A.A. Кочеев, С. В. Суханов, и A.Ã. Игнатенко (71) Новосибирский государственный университет им. Ленинского комсомола (53) 621,384.6(088.8) (56) 1.Сысоев A.А., Чупахин М.С.
Введение в масс-спектрометрию. М., 1977, с. 114-118.
2. Патент США 9 2721271, кл. 250-419, опублик. 1956 (прототип) .. 4. (54) (57) РАДИОЧАСТОТНЫЙ МАСС-CIIEKTPOMETP, содержащий ионный источник, размещенный на входе анализатора, состоящего из корпуса с размещенными
:в нем плоскими сеточными электродами и тормозным электродом, подключенным к одному иэ выходов источника питания, коллектор, размещенный на выходе анализатора и подключенный к регистратору, и высокочастотный генератор, отличающийся тем, что, с целью повьыения разрещающей способности, в него дополнительно введены формирователь бегущей волны, " делитель напряжения и конденсаторы, одним выводом подключенные к сеточным электродам, при этом вход формирователя бегущей волны подключен к выходу высокочастотного генератора, выход — к вторым выводам конденсаторов, С а второй выход источника питания Е подключен к делителю напряжения, выходы которого соединены с соответствующими сеточными электродами.
1051619
Изобретение относится к электротехнике, а именно к приборам для исследования потока частиц, и может быть использовано для определения состава и структуры газов.
Наиболее эффективным устройством для иСследования газового. состава верхних слоев атмосферы являются . масс-спектрометры, установленные на спутниках и метеоракетах. В этом случае масс-спектрометр должен дей- 10 ствовать автоматически, иметь большой динамический диапазон и большое временное разрешение. Прибор должен иметь высокую надежность и прочность, чтобы не выйти из строя при больших 15 перегрузках, вибрациях, перепадах температур, должен работать в высоксм вакууме. Кроме того,, иметь малый вес и габариты, малую потребляемую мощность. Этим требованиям в наиболь-20 шей степени удовлетворяют радиочастотные масс-спектрометры.
Известен радиочастотный массспектрометр, имеющий источники питания, ионный источник, анализатор. высокочастотный и импульсный генерато ры, обладающий повышенной разрешающей способностью (2J .
Недостатком устройства является усложнение конструкции, вызванное необходимостью введения дополнительных электронных блоков, и сложность регулировки и эксплуатации.
Наиболее близким к предлагаемому . является радиочастотный масс-спектрометр, содержащий ионный источник, размещенный на входе анализатора, состоящего из корпуса с размещенными в нем плоскими сеточными электродами и тормозным электродом, подключенным к одному из выходов источника 40 питания, коллектор, размещенный на выходе анализатора и подключенный к регистратору, и высокочастотный генератор Я .
Недостатком указанного устройства 45 является относительно малая разре-. шающая способность, обусловленная ускорением ионов в пространстве анализа.
Цель изобретения — повышение раз- 50 решающей способности устройства.
Поставленная цель достигается тем, что.в радиочастотный .масс-спектрометр, содержащий ионный источник, размещенный на входе анализатора, состоящего из корпуса с размещенными в нем плоскими сеточными электродами и тормозным электродом, подключенным к одному из выходов источника питания, коллектор, размещенный на выходе анализатора и подключенный к ре- 60 гистратору, и высокочастотный генератор, введены формирователь бегущей волны, делитель напряжения и конденсаторы, одним выводом подключенные к сеточным электродам, при этом вход 65 формирователя бегущей волны подключен к выходу высокочастотного генератора, выход — к вторым выводам конденсаторов, а второй выход источника питания подключен к делителю напряжения, выходы которого соединены с соответствующими сеточными электродами.
На фиг.1 изображена блок-схема радиочастотного масс-спектрометра (без ионного источника); на фиг.2 создаваемое делителем при выключенном формирователе распределение потенциала вдоль анализатора для двух соседних сеточных каскадов (числами под графиком обозначены номера сеточных электродов в каскадах); на фиг.3 — распределение потенциала в одном из каскадов анализатора в течение времени от о до (4q+ 2 Г ), обеспечивающее дискретное движение участка нулевого электрического поля вдоль анализатора с усредненной по времени скоростью
Чср
Схема содержит корпус 1 и изолированные друг от друга и от корпуса
1 плоские сеточные электроды 2, делитель 3 напряженйя, подключенный к блоку 4 питания и соединенный с электродами 2 анализатора, формиро ватель 5 бегущей волны электрического поля, выполненный по схеме ион-ного разрядного сдвигового регистра, соединенный через конденсаторы б с электродами 2 анализатора, высокочастотный генератор 7, тормозной сеточный электрод 8, соединенный с блоком 4 питания, коллектор 9 ионов, соединенный с регистрирующей аппаратурой 10, моноэнергетичный поток ионов 11, поступающий из ионного источника на вход анализатора. устройство работает следующим . образом.
Моноэнергетичный поток ионов непрерывно поступает в анализатор. Делитель 3 напряжения, соединенный с электродами 2, создает в анализаторе распределение потенциала, показанное на .фиг.2. Формирователь 5 бегущей волны электрического поля с периодом
c=1/f, изменяет распределение потенциала в анализаторе, последовательно увеличивая потенциал электродов на величину hY . !.
Формирователь бегущей вблны электрического поля собран на логических микросхемах по схеме многоразрядного сдвигового регистра (делитель частоты) . В статическом режиме сигнал на каждом выходе формирователя может иметь либо состояние 0 ) (()з,и,-0), либо состояние 1 (Ue „,ðà× ) . В момент прихода -на вход формирователя очередного сигнала с высокочас-. тотного генератора происходит сдвиг
1051 61 9 в состоянии на выходах формирователя: в момент времени (o + 2Ф ) . В мо состояние с q .-ro переходит на (6+1) мент времени (ty + 29 ) поступление выход, а состояние с последнего вы- сигнала на электрод 2 прекращается
Ф хода переходит на первый; Таким об- его потенциал принимает. значение, Разом, если на вход формирователя задаваемое делителем, а сигнал его поступает сигнал с частотой 1, то 5 со следующего выхода формирователя сдвиг состояний на выходах происхо- поступ4ет на третий электрод (фиг.Э) дит с периодом = 1/f ., До момента и т.д. прихода первого сигнала с высокочас- В предлагаемом варианте устройст-. тотного .генератора состояния-на вы- ва применяется ионный источник Nier е ходах формирователя заданы автомати- !О в качестве формирователя бегущей волчески. Все это обеспечивает создание ны используется сдвиговый регистр электрического поля в одном межэлект- (делитель частоты), ВЧ-генератор родном промежутке в каждый данный ; выбран типа С-106, размеры анализамомент времени и продвижение такого тора 80„150, расстояние между сеткапромежутка в направлении коллектора 15 MH 7 ми, все 9 сеток имеют прозрач(фиг.3) . ность 98%, В момент времени 0 сигнал прямо- Таким образом, разрешающая способугольной формы длительностью и ность прибора повышается за счет тоамплитудой hV поступает с формирова- ro, что синхронные ионы при движении теля на первый электрод каскада. По- 20 в анализаторе не изменяют своей энертенциал корпуса 1 сравнивается с по- . гни следовательно состояние синхротенциалом электрода 2. Напряженность низма с электрическим полем не наруэлектрического поля в этом межэлект- шается;.постоянное электрическое родном промежутке в течение времени поле в анализаторе обеспечивает удаот î до o + 2 равна нулю (фиг.3) . 2 ление Рассеянных и не прошедших
Из ионов, проходящих первый электрод потенциальный барьер ионов, что приз момент времени tq, т.е.,скорость воцит к существенному уменьшению которых равна 5 /У, проходят второй объемного заряда в анализаторе, электрод в момент времени 1 + 2 . Предлагаемый масс-спектрометр
Это синхронные ионы они не теряют . использующий формирователь бегущей
1 30 своей энергии в первом межэлектрод- волны, выполненный на микросхемах, ном промежутке. В момент времени .. позволяет по сравнению с известным и (з + 2 c ) поступление сигнала на кор- УстРойством использовать ВЧ-генерапус 1 прекращается, его потенциал тор с пРоизвольной формой сигнала
I принимает значение, задаваемое дели- что дает возможность упростить электтелем, а сигнал со следующего выхода 35 ровную часть, прибора, непосредствеифо ьмирователя поступает на электрод . но подключать масс-спектрометр к
2 фиг.3), сравнивает его потенцййл мини-ЭВМ для управления работой и с потенциалом делителя 3, зануляет первичной обработки получаемой иннапряженность электрического поля формации. в этом межэлектродном промежутке на 40 время от (t + c ) до (Q + 2с ) . Та- Кроме этого, упрощается расчет .ким образом, ионы, проходящие первый характеристик анализатора, а разреэлектрод, в момент времени 1р и вто- шающая способность на полувысоте рой электрод в момент времени . массового пика (Я а) выше более, чем (t0 + 2 ) проходят третий электрод в 3 раза.
12У4 1 8 7
1051 619
Г 7 Кун
Puz. 7
Составитель С. Шитов
Редактор Ю. Середа Техред Л,Микеы. . корректор Л.Патай;
Заказ 8678/52 Тираж 703 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4./g
Р филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
