Магнитная система энергомассанализатора

 

1. МАГНИТНАЯ СИСТЕМА ЭНЕРГОМАСС -АНАЛИЗАТОР A, содержащая расположенные ПО обе стороны от медианной : : плоскости два полюсных наконечника с прямолинейными входной и выходной границами, каждьш из которых образован вращением параллельной медианной плоскости прямолинейной образующей относительно точки пересечения входной и выходной границ полюсных наконечников , отличающаяся тем, что, с целью повышения разрешающей способности и чувствительности в широком диапазоне масс и энергией исследуемого пучка, расстояние прямолинейных образующих внутренней поверхности полюсного наконечника от медианной плоскости меняется в зависимости от угла их поворота относительно оси, проходящей через точку пересечения входной и выходной границ полюсных нае конечников перпендикулярно медианной W плоскости.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ)<

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„1089670 (д1) Н 01 Т 49/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3307108/18-21 (22) 26.06.8 1 (46) 30.04.84. Вюл. ¹ 16 (72) Г.M.Òðóáà÷ååâ и P.Н.Галль (53) 62 1.384.6(088.8) (56) 1 Кельман В.M. Явор С.Я. Электронная оптика. Л., "Наука", 1968, с.365-366.

2. Herzog R. ОЬег einen neunen

Massenspektrographen mit Amastigmatischer AbbiIdung Z. Mat, 8a, 191 (1953). (54)(57) i. МАГНИТНАЯ СИСТЕМА ЭНЕРГОМАСС-АНАЛИЗАТОРА, содержащая расположенные по обе стороны от медианной плоскости два полюсных наконечника с прямолинейными входной и выходной границами, каждый из которых образован вращением параллельной медианной плоскости прямолинейной образующей относительно точки пересечения входной и выходной границ полюсных наконечников, отличающаяся тем, что с целью повышения разрешающей способности и чувствительности в широком диапазоне масс и энергией исследуемого пучка, расстояние прямолинейных образующих внутренней поверхности полюсного наконечника от медианной плоскости меняется в зависимости от угла их поворота относительно оси, проходящей через точку пересечения входной и выходной границ полюсных на- д конечников перпендикулярно медианной ® плоскости.

1 ОЯ с б,70 с I iк рй пл Оскс« ти:

2. Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что расстояние прямолинейных образующих от медианкой плоскости меняется непрерывно.

Изобретение относится к электрокнооптическим и ионно-оптическим устройствам и может бать использовано в маг-нитных масс-спектрографах. 6 -спекlpoметрах, сепараторах и други: . а-нит.ных анализаторах варях;сккых --Iîc =!Iè

Известно устройство, содерхса.: : c расположенные по обе стороны от изд.;"анной плоскости два палюскых наконечника с прямолинейными входной и выходной границами. В указы-:ном ройстве частицы с различной энергией и массой двигаются Но различным:--р-,— ,говым траекториям, за счет чего осуществляется их разделение по "-:кергиям и массам(1 ).

Однако данное устройство характеризуется недостаточной разрешающей

0 способностью и чувствительностью к я роком диапазоне масс и энергий, Наиболее близка к предлага=--ой магнитная сисгема энергомасс-*ата тиз- .— тора, содержащая расположен-ыз -:с обе стороны от медианной плоскости дка полюсных наконечника с прямолинейными ВхОднОй и ВыходнОЙ границами... ка-0

Дый из KoTopblx образован Вращением Ва раллельной медианной плосксстк :;ply;::lc линейной образующей относитель:-:о точк:: пересечения входной и Выходной границ полюсных наконечников(2).

В известной системе наконечники сОздают ОднОрОднОе ПОле,, кяпряжеккос ть которого постоянна на -::.þáoè л —:че,, лежащем в медианной плоскости и прохо-!. дящем через точку пересечения Входк "й и выходной границ.

Характерным для pBHHGA системы является невозможность исключения сфер.":; ческой аберрации для Всего диана- она ан.ализируемьж масс или энергий,„. наличие аксиальных и хроматических аберраций иэображения, небольшая дисперсия и светосила магнитного анализа тора. В результате этого ке удается получить в широком диапазоне масс и

3, .".истсма го п.1, о т л и ч а юц а я я тем, что расстояние прямо.«ккейкых образующих ат медианной плоскости меняется скачкообразно.

2 энергий достаточную величину разрешающей способности и чувствительности системы, что и является ее основным кедостатком.

Н .",: Из.брсте":ия — повышение разреэющек «HÎC «0íocò II H чувствительносУС «ОГ:Ства В ШИРОКОМ ДИанаЗОНЕ =HE гий исследуемого пучка.

Нос:::влеккая цель достигается тем, В ÿl IIIãã÷îiI сис геме энергомасс.. алкз-; тора., содержащей расположенные .ro обе =-тopoHb От медианной плоскости

:,ка полюскых наконечника с прямоли.:.-Йкыми Входной и выходной грани-!

;- :,, каждьн из. которых образован вра.

„,=.:-Нем .П вЂ” араллельной медианной плоскос. и. Пр моликейкой образующей относи ..:Iiко точки пересечения входной и ...,,дной границ полюсных наконечник.: вЂ,. ра сто. -:Hc прямолинейных об-ующих Внутренней поверхности поюского ка:cllå гпика от медианной плос ти . екяется в зависимости от угла говорста относительно оси, про:-«,-,ащей чере- точку пересечения

Вхэ,п.кой и выходкой границ полюсных

-.:.,ХСКЕ тЬИКОВ 1ЕРПЕКДИКУЛЯРКО МЕДИ:(роме того,, расстояние прямолиней;=;л:-. г бр аз ующих от медианной плоскост". еняется непрерывно. iри этом расстояние прямолинейных у.щ-I;» от медиакной плоскости ме-!

-,е!ся скагкообразно.

На фи .,1 показаны проекции на .":,, .аккую плоскость границ полюс:-,:го какокечкика и ход траекторий с ек;ром","т-ра со скачкообразным изме=.кием расстояния образующей от меди:-".;.::n.I плоскости, на фиг.2 — разрез ,! ; к фиг.1 (сечение полюсов магнита плоскостью,, перпендикулярной ме)Э

-,1Hå! ïHОй плоскости) ка фиг 3 ход

«;:.:-ХтoDBA, поясняющий исключение

: феричесео 1 аберрации, 1089670

Y>>=-cas 6(2г 5«> О

3 о

У, =-<(r >2, В предлагаемой магнитной системе для увеличения дисперсии и светосилы и уменьшения аберраций изображения исполЬзуется неоднородное магнитное поле. Простейшим вариантом та- 5 кого поля является поле со скачком напряжейности на луче pQ . На фиг.1 введены обозначения. Н „ г „ — напряженность и радиус кривизны осевой траектории в области рс«, (до скачка 10 напряженности), «« г — соответствующие значения в области дарг (после скачка), К вЂ” коэффициент изменения напряженности поля

Π— половина угла поворота осевой траектории.

При этом луч рч, является биссектрисой угла каг

Предлагаемая магнитная система представляет собой дипольный магнит, на вход которого подается бипараплель ный пучок заряженных частиц. Границы полюсных наконечников магнита. образованы прямыми линиями, проходящими через точку p:ру входная и pl Вы g5 ходная границы. Выходная граница одно. временно является линей фокусов. Напряженность поля Н является постоян ной на любом луче, проходящем через точку р и лежащем в медианной плоскости: Н-Н« в области рс««, (до скачка напряженности) и Н-Н, в области (после скачка) . В отличие от всех известных устройств в предлагаемой системе имеется азимутальная вариа35 ция поля относительно точки p — скачок напряженности поля на луче р

Скачок напряженности создается путем придания специальной формы p÷óòpåííåé поверхности полюсных након. > :;.,ков.

Внутренняя поверхность образуется путем вращения луча, параллель:-:ого медианной плоскости, вокруг точки, проекция которой на медианную плоскость совпадает с точкой р. При этом в области чр 1, луч отстоит от медианной плоскости на расстоянии а в области Я,,«".г — на расстоя нии k (фиг. ). «!а прямой pq, межполюсной зазор изменяется скачкооб50 разно, высоты «>,: и 1 связаны соотношением h 2 кq

Расстоянием о.. точки р до точки встречи траектор>п произвольной заряженной частицы с выходной границей 55 анализатора представляется в виде рг+ (д + д

3 35

Если используется чисто однородное поле, то К-1, г 1-ги

r рг =2 sin 8

О

Y = со520/s«ng

Из условия фокусировки первого поряд ка У5 =0 следует 6 =Р/4, при этом рг=г Я

Таким образом, 1 О, т.е. фокусировка второго порядка не имеет места.

Для вариантов со скачком напряженности К вЂ” 1 услови" Y 10 может быть реа.н.зовано в широком интервале углов 8 . При этом появляется дополнительная степень свободы, которая позволяет реализовать фокусировку второго порядка. Рассчеты показывают, что для К=1, 15 и 8 =39, 16 выполняется условие Yq= „„=0, при этом рг=1,31ео °

На фиг.3 показана фокусировка параллельно пучка для варианта с

К = 1,15 и С = 39,16. 1ля сравнения привепен вариант с К вЂ” 1 и 6=45 а

В магнитной системе с чисто однородным полем и углом поворота пучка

90 (левый пучок на фиг.3) траектории заряженных частиц представляют собой дуги окружности радиуса 0, которые, пересекаясь с выходной границей магнита, создают хорошо различимую сферическую аберрацию S

В магнитной системе со скачком напряженности (правый пучок) траектории заряженных частиц составлены из двух дуг окружностей разных радиусов. В области Р траектории являются дугами окружности радиуса 01р

В точке встречи траектории с лучом ра, радиус дуги увеличивается скачком и становится равным 02р . В области «ъг траектории являются дугами окружности радиуса О 2 . Как явствуР ет из графических построений, .увеличение радиуса приводит к тому, что в точке фокуса г сферическая аберрация исключается. Поскольку радиус:01 выбирается произвольным образом, исключение сферической аберрации имеет место на всей линии фокусов pt. (на фиг.3 для удобства построений показана только половина пучка ь >0) .

Применение изобретения дает возможность увеличения разрешающей способ3 1089670 6 ности и светосилы— — основных харак- мого диапазона масс или энертеристик магнитных спектрографов— гий при прямолинейной линии фоодновременно для всего анализируе- кусов.

Составитель В.Краснопольский едактор М.Рачкулинец Техред В.Далекорей Корректор А.Ильин

Заказ 3518 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4