Способ времяпролетной масс-спектрометрии
Использование: относится к массспектрометрии. Сущнрстъ изобретения: в источнике 1 ускоренные ионы направляются в первое бесполевое пространство . Разделенные на пакеты ионы подвегаются воздействию переменного во времени отражающего поля. После прохождения второго бесполевого пространства ионы фокусируются в плоскости детектора. 2 ил. ел
(51)5 Н 01 1 49/40
1 .y1 0 i)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ФЙА"р 14 -.4":
ЪВМве =
Ю \
° °
° °
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО иЗОи%текиям и ОткРытиям
flpH- Гкнт сссР (21) 4659812/21 (22) 09.03.89 (46) 30.05;92. Бюл. И 20 (71) Научно-исследовательский технологический институт (72) Д.E.Ииловзоров, Г.А.Шерозия и R .À. Ièùëà êîâ (53) 621-384(088.8) (56) Thorinard N., Payne N.G., Wright М.С. and Schitt Н.W. Noble
gas atom cainting using RIS and T0F
mass spectrometry. Inst. Phys. Gont.
Й 71; Knoxville, 1984, Tenn., 1б-20
April, 1984.
ЖЭТФ, 1973, т..64, вып. I, с.82-89.
Иамырин Б.А., Каратаев В,И., Юпикк Д.В., Загулин В.А. Масс-рефлек" трон. Новый безмагнитный времяпролетный масс-спектрометр с высокой раз" решающей способностью.
Изобретение относится к масс-спектрометрии и может быть использовано при элементном анализе ионных пучков.
Цель изобретения - повышение разрешающей способности и расширение диапазона анализируемых масс.
На фиг, 1 изображена схема устрой" ства для реализации предлагаемого способа на фиг. 2 - график функции у U(t), где U - потенциал отражающего поля, t - время.
Устройство содержит источник 1, представляющий собой плоский конденсатор, состоящий из электрода 2 и сетки 3.
Из источника 1 частицы направляются через сетку 3 в первое бесполевое
„„SU„„1737560 А 1
2 (54) СПОСОБ ВРЕИЯПРОЛЕТНОЙ НАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ (57) Использование: относится к массспектрометрии. Сущность изобретения: в источнике 1 ускоренные ионы направляются, в первое бесполевое пространство. Разделенные на пакеты ионы подвегаются воздействию переменного во времени отражающего поля..После прохождения второго бесполевого пространства ионь фокусируются в плоско.сти детектора. 2 ил.
МаМ пространство 4. После пролета бесполе. ваго пространства частицы разделяются на ионные пакеты с определенным отно-. шением г /g и далее попадают в от- СЛ
1. 1 ражающую систему 5, где на них действует отражающее поле.
Находясь в отражающем поле, частицы одного ионного пакета, отразившись, приобретают -различные энергии на выходе из него," причем те частицы, которые имели большую по сравнению с другими частицами пакета энергию, приобрели меньшую энергию, а более нмедленные" частицы приобрели .большую энергию. Отражающая система 5 состоит из сетки 6, через которую проходят ионы, и пластины 7, на кото3 173 рую подается переменный электрический потенциал в виде последователь" ности импульсов для последователь" ности пакетов с определенным отношением m /g . Время подачи импульсов
"1
i-r o сорта определяется ка к
П1, 4й е - 1(- — — )
2Е SВременная протяженность пакетов растет с ростом протяженности беспо" левого пространства и определяет длительность подаваемых импульсов как
1Ф
1а (A e,)Y2e,/дЯ -1)
После того, как пакеты были подвергнуты воздействию электрического поля в отражающей системе 5, они направляются в бесполевое пространство 8, где их временная протяженность сокращается по мере движения, и сфокусированные таким образом пакеты ионов попадают на детектор 9.
Потенциал отражающего поля выбирается.таким, чтобы быстрые и медленные частицы одного ионного пакета с отношением Й,/g, имея начальный.раз" брос по энергиям, получали различные приращения энергии после отражения, причем ЬU - AU1 = QF, где 6U<— приращение энергии частиц, которые, .имели в первом бесполевом пространстве меньшую скорость, а AU . - приращение энергии частиц, имевших боль" шую скорость. Таким образом, конкретной величине 6Е ставится в соответствие определенный вид Функции U(t).
Величина, реализующая это соответствие - функционал вида
d Й (А — -+ — -)
dt< dt где А и В - величины, зависящие от
m;,Я, 1.
В этом случае временная протяженность пакета на входе в отражающее поле компенсируется временной протяженностью пакета при пролете второго бесполевого пространства.
Временная. протяженность пакета ионов при прохождении пролетного пространства равна где 1 — длина бесполевого пространства, 7560 д Е,- величина энергетического ,разброса частиц одного ионного пакета h E,=- Eq - Е,;
i 2 + E = -----;--- - средняя энергия
1 частиц пакета ионов, Bg, Е1 — энергия быстрой и медленной частиц.
0 t — 0 t = о t — разница во временных протяженностях пакета ионов на входе в отражающее поле и на выходе из него оценивается как !2
n 2Sm; (2 Г. + д ) Уд. + (2 ". 15 где S — протяженность отражающего 20 полевого пространства (фиг.2). 3а начальный момент времени t = О принимается момент образования ионов в источнике 1, между электродом 2 и 25 сеткой 3. Все времена отсчитываются от этого момента. Ширина пакета ионов на входе в отражающую систему определяется из следующих соображений. Пусть t<, «ф t — времена пролета пространства 4 (от источника ионов до системы отражения) частицами одного пакета, обладающими энергиями Е< и Е, причем Е <- Е = 6Е > 0, где g Е - разброс по энергиям частиц одного па35 кета. Время t<=L< . (i= 12), 2h Тогда 4о Г Е, Приравнивая второ" сомножитель в правой части равенства (1) к bЕ, (ЬЕ,а Г ) получим 02 АЬ "фр- ° dE, (2), Так как bt. = At- At + At, N б ! ate, то, приравнивая значение шириУчитывая, что F. - f = 6Е,. и Е = Е + F /2 - получим Е = Е, + gf /2 и Е = Е - Q F /2. Подставляя значения F< и Е< в выражения для A t и преобразуя его, получим Формулу 1И At = — г=- — — — 2 L(m 6Е) 8I(z ЕзР д,е, (1) 50 1 — — к — 16ь, 5 173 7560 ,ны пакета до отражения Дс и после него b,t, можно определить величину разброса частиц по энергиям EZ который необходимо создать для фокусировки частиц в плоскости детектора.(Рассмотрим общий случай, когда длина дрейфового пространства L до системы отражения и длина Ь2 дрейфового пространства от системы отражения до детектора не равны. В этом случае Так как длина бесполеяого дрей(1)()вого пространства должна быть вйбрана с. условием, что временной промежуток между пакетами, образующийся в процессе дрейфа, должен быть большем, чем временная протяженность пакета в области фокусировки, т.е. Ь Д = — —-2 (и, Ею 2 ъ Д dm ш Pl то для длины Ь получим: 15 f.)2bt ° U R Ег W2 Ь(ДЕ =(— ) Е1 . 2 п1 — 2с где К йп и Формула изобретения Способ времяпролетной масс-спектрометрии, заключающийся в последовательном разделении однозарядных частиц в первом бесполевом пространстве на пакеты ионов с определенной массой, направлении частиц в отражающее попе, отклонении частиц в отражающем поле,,направлении во второе бесполевое пространство и последующей регистрации выходного сигнала, о т л и ч а ю щ и " с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности и расширения диапазона 35 анализируемых масс, потенциал отражающего поля 0; для пакетов ионов определенной массы выбирают из условия где ДЕ; - начальный разброс по энергиям частиц в пакете ионов (Дж), А 1/81;; il2 ЬП1 - -- - — bK — временная про1 23аязи тяженность пакета на входе в систему отражения, су в 2S .Гш О т- (1 + -- ) ТВ %2 временгде Е,. Е - средние энергии одного пакета ионов до системы отражения и после нее. В случае, если L< -" L2, ДЕ2 = ь (Ег/E1) ь ) ДЯ1., откуда при выполнении условий Е = Е1, bE1((Е; (i= т =1,2) следует, что ДЕ = ДЕ,. В этом случае вид функции, описывающей за" висимост ь потенциала, подаваемого иа электрод отражающей системы от времени, находится из равенства (f 1,. 1 (((r)de — J u(c)dr. = О (4) 2+ ( т, где b, t †- . ширина пакета ионов на входе вотражающую систему", — момент времени в который Э частица пакета ионов с:: наибольшей скоростью ("быстрая" частица) достигает системы отражения, t, ht" — времена пребывания быстрой и медленной (частицы с наименьшей скоростью) частиц в системе отражения. В случае Ь Е, Ф b)E, h.E1 - ДЕ = Ь Е, это равенство записывается в .виде п ЬЕ4 = J 1T(t)dt — U(t)dt (5) т,tbt Ь, где и > 2 Ь1 ЬE = ДЕ 1 -(- ) При этом получим ДМ; Г И; (ная протяженность пакета на выходе из системы отражения, с Ь вЂ” протяженность бесполевого пространства, удовлетворяющая неравенству 1737560 L R S где R Ьm S — протяженность отражающего поля, и; t е средняя энергия пакета ионов, Дж; масса частицы, кг, время, с; заряд электрона, К.
