Космический масс-спектрометрический зонд

 

КОСМИЧЕСКИЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЙ ЗОНД, содержащий источник -высокоэнергетических заряженных частиц , масс-анализатор и детектор, отличающийся тем, что, с целью повышения .точности измерений, в него введены измеритель поте нциала корпуса зонда и регулируемый источник напряжения, вход которого соединен с измерителем потенциала корпуса зонда, а выход - с корпусом масс-анализатора , изолированного от корпуса зонда. О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ се р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ф(Р" r

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3747543/24-21 (22) 24.04.84 (46) 07.02.87. Бюл. М 5 (71) Институт космических исследований АН СССР (72) Г.Г.Ианагадзе и P.З.Сагдеев (53) .621,384 .6 (088 .8) (56) Г,Вернер, Введение во вторичноионную масс-спектрометрию, В сбор, Электронная и ионная спектрометрия твердых тел, под редакцией Л.Фирменса, Дж. Вэнника и В.Декайсера. / Перевод с английского. М.: Мир, 1981, с. 345-348.

Авторское свидетельство СССР

У 295572, кл. Н 01 J 49/26, 1971, ÄÄSUÄÄ 1190849 А (5D 4 Н 01 J 49/34 (54) (57) КОСМИЧЕСКИЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЙ ЗОНД, содержащий источник

-высокоэнергетических заряженных частиц, масс-анализатор и детектор, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерений, в него введены измеритель потенциала корпуса зонда и регулируемый источник напряжения, вход которого соединен с измерителем потенциала корпуса зонда, а выход — с корпусом масс-анализатора, изолированного от корпуса зонда.

49 2

1 1 1908

Изобретение относится к области космического приборостроения и может быть использовано для дистанционного масс-спектрометрического.анализа поверхностей космических объектов, лишенных атмосферы.

Целью изобретения является повышение точности измерений космическим масс-спектрометрическим зондом за счет автоматического поддержания по- 10 тенциала масс-спектрометра, изменяющегося под действием заряда анализируемых ионов.

Функциональная схема устройства представлена на фиг.1, 2.

На борту космического зонда 1 располагаются источник 2 заряженных частиц, включающий в себя компенсатор, измеритель 3 потенциала корпуса зонда 1, источник напряжения 4 и массанализатор 5. Стрелками отмечены соответственно потоки инжектируемых 6 и вторичных 7 ионов, характеризующие массовый состав исследуемого объек.та 8.

При этом источник заряженных частиц инжектирует компенсированный поток частиц. Измеритель 3 потенциала представляет собой непроводящую штангу с измерительными электродами. Источник напряжения 4 своим входом соеJ динен с измерителем потенциала 3, а выходом - с масс-анализатором 5.

Устройство работает следующим образом (рассматривается пример, когда 35 воздействие на исследуемый образец проводится с помощью пучка ионов, компенсируемых потоком электронов) °

Зонд с устройством на борту подлетает к.исследуемому объекту на рас- @ стояние несколько десятков метров и двигается с небольшой относительной скоростью. На исследуемый объект направляется пучок ускоренных.до 2 кэВ ионов током. 1 мА с помощью источ- 45 ника 2. Высаживание на коллекторе масс-анализатора 5 вторичных ионов приводит к появлению потенциала на зонде, который смещает энергетическое распределение вторичных ионов. 50

Измеритель 3 потенциала, опреде.лив величину потенциала зонда, управляет источником напряжения 4, который, в свою очередь, смещает на необходимую величину потейциал корпуса прибора относительно корпуса зонда 1 или "энергетическое окно" энергоанализатора, необходимое для компенсации разности потенциалов между зондом и невозмущенной плазмой, В этом случае ионы первичного пучка выбивают вторичные ионы, которые, двигаясь к зонду, регистрируются с помощью масс-анализатора 5, установленного на борту зонда 1, в необходимом энергетическом диапазоне.

1.

Пример. Инжекция ионов привела к зарядке зонда до потенциала+20 В.

Спектр вторичных ионов, выбитых первичными, хорошо известен и находится в интервале энергии 0-30 эВ, с максимумом на 15 эВ. Если масс-анализатор был настроен на этот интервал (с Е„ „ 15 эВ + 10X) то при наличии потенциала на объекте весь спектр сместится в сторону меньших энергий.

Однако, если имеется информация о . величине потенциала и на оторванный от корпуса зонда прибор подать -20 В, то при полете к прибору вторичные ионы .зонда попадут в масс-анализатор без изменения первоначальной энергии.

Предлагаемое устройство не требует фиксации места воздействия или фокусировки пучка для обеспечения высокой плотности энергии, так как в рассматриваемом случае пучок не испаряет вещество, а вызывает вторично ионную эмиссию, которая происходит при любой плотности пучка. В этой связи дистанция между зондом и объектом может быть значительной (до 300 м).

Таким образом, предлагаемое устройство способно проводить масс-спектрометрический анализ поверхности космических тел без посадки на него на дистанции до 300 м. Глубина анализа для значений энергии пучка (5 кэВ) и массы бомбардирующего ио+ о на .(Ar ) составляет 5 +10 А. Устройство пригодно для проведения ко,личественного анализа всех элементов от водорода до урана, а также изуче,ния молекулярной структуры органических молекул.

1 190849

Редактор Т.Юрчикова

Техред,И..Попович

Корректор Л.Пилипенко

Заказ 7828/2 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Ужгород, ул, Проектная, 4