Ионный источник масс-спектрометра

 

1.ИОННЫЙ ИСТОЧНИК МАСССПЕКТРОМЕТРА , содержащий барабан с испарителями,. шаговый двигатель со статором и двухполюсным ротором с разными по величине полюсными зазорами , подключенный к источнику питания , о тлич ающий.ся тем, что, с целью упрощения конструкции и повьшения .точности индикации положения испарителей при повороте ротора , в него введен измеритель изменения индуктивности обмоток статора, число кЪторых равно числу испарителей . . , 2.Источник по П.1, о т л и - г чающийся тем, что измеритель изменения индуктивности обмоток ста- , тора содержит генератор тестовых сиг .налов, формирователи тока, дифферен- j циальные усилители С емкостными вхо- , дами, фазочувствительные выпрямители, детекторы и индикаторы, при этом в.ыход генератора тестовых сигналов подключен к входам формирователей тока, выходы каждого из которых подключены к паре соответствующих статорных обмоток, и к одному из входов фазочувствительных выпрямителей, другой вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего дифференциального усилителя с емкостными входами, подключенными к точкам .сое динения статорньпс обмоток и выходов формирователей тока, а выходы фазо (Л чувствительных выпрямителей подключены через детекторы к индикаторам, число которых равно числу испарителей. 3.Источник по П.1, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и процесса юстировки, он содержит один ионизатор, укреплен ный на изоляционной прокладке на вытягивающем электроде ионно-оптичес кой системы. О Оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (112 (1) Н 01 J 27/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 3389111/21 . 1 (22) 08.02.82 (46) 23.02.91. Бюль 1(7 (72) Л.Л.Чилипенко, В,Д. Смирнов и И.И.Басов (53) 621.384. 6 (088. 8) (56) Г.М.Мирианашвили и др. Ионный источник масс-спектрометра для одновременного анализа трех образцов твердой, фазы. ПТЭ, 1965, т.1,с.215.

С.Brunnee Amer Lab 1(10, 1978,. р. 141. (54)(57) 1.ИОННЫЙ ИСТОЧНИК МАСССПЕКТРОК:ТРА, содержащий барабан с испарителями,.шаговый двигатель со статором и двухполюсным ротором с разными по величине полюсными зазорами, подключенный к источнику питания, о т л и ч а ю щ и й.с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения точности индикации положения испарителей при повороте ротора, в него введен измеритель изменения индуктивностн обмоток статора, число которых равно числу испарителей.

2.Источник по п.l, о т л и— ч а ю.шийся тем, что измеритель

Изобретение относится к области

",масс-спектрометрии и может быть испоЛьзовано при изотопном анализе об-. разцов твердой фазы. х

Известен ионный источник масс спектрометра для изотопного анализа образцов твердой фазы, рассчитанный

2 изменения индуктивности обмоток ста-, тора содержит генератор тестовых сигналов, формирователи тока, дифферен-,. циальные усилители с емкостными вхо-; дами, фазочувствительные выпрямители, детекторы и индикаторы, при этам выход генератора тестовых сигналов подключен к входам формирователей тока, выходы каждого из которых подключены к паре соответствующих статорных обмоток, и к одному из входов фазочувствительных выпрямителей, другой вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего дифференциального усилителя с емкостными входами, подключенными к точкам,coe.—

C динения статорных обмоток и выходов Ж формирователей тока, а выходы фазочувствительных выпрямителей подключены через детекторы к индикаторам, число которых равно числу испарителей.

3.Источник по п.I о т л и ч а ю — Я щ и и а я тем, что, с целью упрощения конструкции и процесса юстировки, он содержит один ионизатор, укрепленный на изоляционной прокладке на вытягивающем электроде ионно-оптической системы. на одновременную загрузку нескольких (трех) образцов . Источник содержит > ионизатор и поворотный диск с испарителями, положение которого относительно ионизатора изменяется с помощью храпового механизма, гибкбго .троса и сильфона. Недостатком дан1074303

20 ного источника является низкая достоверность результатов измерений из-за отсутствия информации о действительном положении испарителей. Это при водит к погрешностям анализа, вызванным либо ошибкой оператора при определении начального положения испарителей» либо, ложным срабатыванием л кранового механизма. 10 Извес 1ен также. ионный источник масс-сйемтрометра, содержащий бара"баН с испарителями,:, шаговый двигатель со статором и двухполюсным ротором с разными по величине.полюснымы зазорами, подключенный к источнику питания. Положение нспарителей контролиРуется визуально через смотровое окно, которым оснащен источник.

Недостатками прототипа являются

I сложность конструкции и невозможность его использования в серийных приборах. Это обусловлено применением нескольких (по числу проб) ионизаторов и наличием смотрового окна, 25 установка которого на серийных массспектрометрах без серьезной их переделки невозможна. Кроме этого, неизбежный Разброс характеристик иониза-,,торов и различия в их пространствен- 30

:ном положении, возникающие при повоI

:ротах барабана, требуют тщательной юстировки источника для получения заданной точности анализов.

Целью изобретения является упрощение конструкции, повышение точности индикации положения испарителей при повороте ротора и упрощение процесса юстировки источника.

Цель достигается там, что в ионный 40 источник масс-спектрометра, содержа-ч-.. щий барабан с испарителями, шаговый двигатель со статором и двухполюсным ротором с разными по величине полюсными зазорами, подключенный к источнику 45 питания, введен измеритель изменения индуктивности обмоток статора, число которых равно числу испарителей, кроме того измеритель изменения индуктив-. ности обмоток статора содержит генеРатор тестовых сигналов, формировате.— ли тока, дифференциальные усилители с емкостными входами; фазочувствитель-. ные выпрямители, детекторы и индикато- ры, при этом выход генератора тестовых сигналов подключен ко входам формиро, вателей тока, выходы каждого из кото: рых подключены к паре соответствующих статорных обмоток, и к одному из входов фазочувствительных выпрямителей," другой вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего дифференциального усилителя с емкост-„ ными входами, подключенными.к точкам соединения статорных обмоток и выходов формирователей тока, а выходы фазочувствительных выпрямителей подключены через детекторы к индикаторам, число которых равно числу испарителей, а также ионный источник масс спектрометра содержит один ионизатор, укрепленный на изоляционной прокладке на вытягивающем электроде ионно-оптической системы.

На фиг.1 и 2 схематически представлена конструкция источника; на фиг.3 — структурная схема измерителя изменения индуктивности обмоток статора.

Ионизатор 1 с помощью изоляционных прокладок 2 жестко установлен относительно вытягивающего электрода

3 ионно-оптической системы источника.

Ленты испарителей 4 по числу одновременно наносимых образцов (например, шесть) точечной сваркой крепятся к барабану 5, смонтированному в источнике так, чтобы одна из лент (рабочая в данный момент) параллельна ленте ионизатора и расстояние между ними составляет 1,5 мм. Поворот барабана осуществляется встроенным в него шаговым двигателем 6. Выводы шагового двигателя подсоединены к свободным электродам на цоколе источника.

Выводы обмоток 7-12 шагового двигателя 6 соединены с источником 13 питания и с входом устройства сигнализации положения испарителей 4. Источник питания 13 шагового двигателя обеспечивает в каждый момент времени подачу напряжения на две обмотки, расположенные на статоре двигателя диаметрально противоположно. Измеритель 14 содержит генератор 15 тестог вых сигналов, формирователи 16-18 тока, дифференциальные усилители 1921 с емкостными входами, фазочувствительные выпрямители 22-24, детекторы 25-30 и индикаторы 31-36. Количество обмоток шагового двигателя соответствует количеству одновременно анализируемых образцов (например, шесть), Ротор двигателя выполнен двухполюсным с разными по величине полюснымн зазорамы. Измеритель вместе с блоком пита-: ния монтируется в стандартном блочном

107 каркасе, который устанавливается непосредственно в серийный масс-спектрометр.

Устройство работает следующим образом, Пусть в данный момент барабан повернут так, что s рабочем положении находится первая лента испарителя и производится анализ первого образца. При этом напряжение с источника питания 13 подается, допустим, на обмотки 7, 8 шагового двигателя.

Тестовые сигналы, представляющие собой переменное напряжение прямоугольной формы, с выхода генератора

15 поступают на .входы формирователей

1б-18 и далее на обмотки 7-8, 9-10 и 11-12 шагового двигателя. Падение напряжения на обмотках при прохож. дении по ним сформированного тока тестовых сигналов зависит от величины индуктивности обмоток. В свою очередь, индуктивность обмоток 7-12 зависит от положения ротора шагового двигателя и в рассматриваемый момент времени будет наибольшей для обмоток

7 и 8, так,как магнитный поток их замыкается через ротор, находящийся в зоне притяжения этих обмоток.

Однако из-за различий в межполюсных зазорах, обусловленных конструкцией ротора, одна из обмоток 7-. 8, например обмотке 7, имеет большую индуктивность и, следовательно, большее падение напряжения, чем обмотка

8, в то время как индуктивности и падение напряжения обмоток 9, 10, 11 и 1 2 равны между собой. В результате на выходе дифференциального усилителя 19 сигнал не равен н йчю, а на выходе усилителей 20 и 21, сигналы равны нулю. Этот сигнал преобразуется фазочувствительным выпрямителем 22 в сигнал определенной (например, по.ложительной) полярности и поступает на вход детекторов 25 и 2б, один из которых (например, детектор 25) пропускает сигналы положительной полярч303 6 ности, а другой — отрицательной. Прн этом индикатор 31 сигнализирует о том, что в данный момент в рабочем положении находится первый испаритель и анализируется первый образец. Индикаторы 32-Зб не горят.

При подаче напряжения от источника 13 питания на следующую пару об10 моток 9 и 10 ротор шагового двигателя поворачивается на 60, устройство сигнализации аналогичным образом вы- . дает информацию на световое табло о том, что испаритель находится во втоt> ром, положении, и анализируется второй образец и так pàëåå включительно до поворота на 120О, соответствующего третьему положению испарителя.

При повороте ротора на 180О напря20 жение питания подается снова на обмотки 7, 8, но в этом случае большую индуктивность будет иметь обмотка 8, и на.выходе фазочувствительного выпрямителя 22 сформирован сигнал отрица25 тельной полярности, который через детектор 2б поступит на индикатор

32, соответствующий четвертому положению испарителя, !

30 Таким образом, применение в данном источнике измерителя изменения индуктивности обмоток позволяет получить достоверную информацию о действительном положении анализируе>алых образцов в любой момент времени;.без применения смотровых окон и связанного с этим существенного изменения конструкции серийных массспектрометров. При этом предлагае40 мое устройство не требует использования .каких-либо дополнительных датчиков положения и линий связи, что дает возможность легко реализовать его в существующих приборах. Наличие

4 одного неподвижного ионизатора обеспечивает упрощение конструКцив источника и процесса его юстировки, что йозволяет более просто достичь вы-. сокой точности проведения анализов.

1 0743 03

Техред Л. Сердюкова, . Корректор M.Ìàêñèìèøèíåö.Редактор О,Юркова аказ 873 Тираж 306 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101