Масс-спектрометр

 

МАСС-СПЕКТРОМЕТР по авт.св. 270330, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения его разрешающей способности и чувствительности без увеличения габаритов .анализирующей системы, в него введена дополнительная аксиально-симметричная магнитная призна с коэффициентом неоднородности магнитного поля {| 1, которая расположена между источником ионов и электростатической линзой, а параметры призмы определяются условием . ,«г,И2, где р , И, - радиус центральной траектории ионов и соответствуищая ему напряженность магнитного поля дополнительной призмы; j.Mg - аналогичные параметры основной призмь.

ав а1)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

CCCNICeI

- РЕСПУБЛИИ заев

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОР

ИСН ВВНС

ОПИСАНИЕ .ИЗОБРЕТ

Н ВВТСВСНСМУ СВНСВТВНВСТВУ с (61) 270330 (21) 3580910/2421 (22) 18. 04. 83 (46) 07.12.84. Бюл. В 45 (72) А;С.Кузема, О.P.Савин, И.ЕВГринько, А.К.Дудченко и И.С.Лялько (71) Институт коллоидной химии и химии воды им.А.В.Думанского и

Сумский завод электронных микроскопов им..50-летия ВЛКСМ (53) 621.384(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

 270330, кл. Н 01.J 49/28, 1966. (54) (57) МАСС-СНЕКТРОМЕТР . по авт.св.  270330, о т л и ч à ю щ и й- с я тем, что, с целью повышения его разрешающей способности и чувствительности без увеличения габаритов ,анализирующей системы, з него введена дополнительная аксиально-симметричная магнитная призма с коэ4фициентом неоднородности магнитного поля н =1, которая расположена между источником ионов и электростатической линзой, а параметры призмы определяются усло- вием ; FCHi v282, где г,, Н, - радиус центральной траектории ионов и соответствующая ему напряженность магнитного поля дополнительной призмы I

,"2 - аналогичные параметры основной призмы.

Ф 1128

Изобретение относится к областй масс-спектрометрии, в частности к масс-спектрометрам с анализирующими системами, содержащими неоднородные аксиально-симметричные магнитные 5 поля, изменяющиеся по закону и

Н = Н (- ) и может быть использоО ван для химического и изотопного анализа веществ и материалов, а также в качестве масс-сепаратора при разделении изотопов.

По основному авт,св. и 270330 известен масс-спектрометр, содержащий ионный источник ионов, регистрирупицее устройство и магнитный анализатор, например 270-градусный с неоднородным магнитным полем, например с h- = 1, причем магнитный анализатор имеет прямые границы. Камера магнитного анализатора расположена вокруг вымораживающей ловушки, а между источником ионов и магнитным анализатором установлена формирующая сходящийся пучок ионов электро-. 25 статическая линза, в фокусе которой расположен приемник ионов и .

Разрешающая способность такого масс-спектрометра зависит от геометрического увеличения анализирующей системы, которое определяется величиной отношения длины пролета иона от линзы до приемника ионов к длине лролета иона от источника ионов до 35 линзы. Например, в промьпиленном призменном масс-слектрометре

МХ-.2301, и котором реализована известная-ионно-оптическая система, разрешающая способность не превы- 4О шает 1000 из- а геометрического увеличения анализирующей системы, равного 2. Для того, чтобы величина, геометрического увеличения была меньшей или равной единице, источник <5 ионов приходится удалять от электрической линзы на некоторое расстояние, большее или равное длине пролета иона от линзы до приемника ионов.

На участке источник ионов — линза 50 фокусировка ионного пучка не производится, в результате ухудшается транспортировка ионов в анализирующей системе и снижается чуствительность масс-спектрометра. 55

Цель изобретения — повьппение разрешающей способности и изотопической чувствительности масс-спектро1

308 2 метра беэ увеличения габаритов его анализирующей системы.

Эта цель достигается тем, что в устройстве дополнительно установлена аксиально-симметричная магнитная призма с коэффициентом неоднородности магнитного поля И = 1, которая расположена .между источником ионов и электростатической линзой, а параметры призмы определяются из условия

,Н, * PzH„, где г, и Н, — радиус центральной траектории ионов, и соответствующая ему напряженность магнитно го поля дополнительной призмы;

Й Н вЂ” аналогичные параметры основной призмы

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого массспектрометра.

Устройство содержит последовательно расположенные источник 1 ионов, дополнительную аксиально-симметричную магнитную призму 2, электростатическую линзу 3, основную магнитную призму 4 и приемник 5 ионов..

Масс-спектрометр работает следующим образом.

Ионы,,вьппедшие из ионного источника 1 в виде расходящегося пучка, поступают в дополнительную магнитную призму 2 и разделяются в ее неоднородном магнитном поле по величине отношения массы иона к его заряду. Ионы регистрируемой массы М движутся но центральной траектории, поскольку геометрические и. физические параметры дополнительной призмы выбраны такими,, что выполняется основное уравнение магнитного масс-спектрометра

2 2 о (444)zU

М = (2) где Мо вЂ, массовое число иона, ат.м.;

IJ — напряжение, ускоряющее ионы, В; г< — радиус центральной траектории, см;

Н1 - напряженность магнитного поля, .Э.

После прохождения дополнительной магнитной призмы предварительно раз

2 4 2

М (14+) Составитель И. Некрасов

Редактор А. Шишкина Техред,А.Ач Корректор О ° Билак

Заказ 9072/39 Тираж 682 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

3 1 деленный по массам ионный пучок поступает в электростатическую фокусирующую систему (линзу нли систему

% линз), которая преобразует расходящийся ионный пучок в сходящийся, -т.е. фокусирует его на коллектор приемника ионов. На пути движения к приемнику ионы проходят неоднородное магнитное поле основной магнитной призмы, в котором они еще больше разделяются по величине отношения массы иона к его заряду. Параметры основной магнитной призмы выбраны такими, что соблюдается условие, при котором ионы регистрируемой массы

М движутся по центральной траекто- рии

Поскольку левые чнсти уравнений (2) и (3) равны, получаем условие (1) согласования параметров дополйительной и основной магнитных призм.

Регистрацию ионов различных масс в предлагаемом масс-спектрометре можно осуществить либо путем измене ния ускоряющего ионы напряжения, либо путем изменения напряженйости магнитных полей обеих призм. В пос- . леднем случае электромагниты призм следует подключать к общему источнику питания в целях уменьшения влияния флуктуаций магнитных полей призм на разрешающуюспособность массспектрометра.

Разрешающая способность предла" ,гаемого масс-спектрометра в 1,5 раза

128308 4

1 выше, чем известного, при той же длине пролета иона от источника ионов к приемнику. Повышение разрешающей способности происходит за счет увеличения дисперсии по массам анализируюшей системы. Одновременно в

1 5-2 раза улучшается и абсолютная чувствительность масс-спектрометра за счет аксиальной фокусировки

lO ионного пучка неоднородным магнитным . полем дополнительной призмы на участке траектории ионный источник-— электроотатическая фокусирующая система.

Изотопическая чувствительность масс-спектрометра повышается в

7-8 раз вследствие разделения ионов основной массы и примесной массы в дополнительном масс-анализаторе.

Предлагаемый масс-спектрометр не критичен к выбору геометрических параметров, поскольку изменение любого из этих параметров может быть скомпенсировано регулировкой фокус25 ного расстояния электростатической фокусирующей системы путем. изменения потенциалов на ее электродах. Поэтому анализирующая система предлагаемого масс-спектрометра не требует

3б механической юстировки, на аналитические характеристики прибора не влияют поля рассеяния магнитных призм и пространственный заряд о ионного пучка, что упрощает техно3 логию изготовления и эксплуатацию такого масс-спектрометра.

Предлагаемый масс-спектрометр имеет небольшие габариты и простую конструкцию.