Динамический панорамный масс-спектрометр

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Содиалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства 4

Кл, 42l, 3/09

Заявлено 03.1V.1965 (№ 1001076!26-25) с присоединением заявки Мв

Приоритет (. и, блик:,вано 13.Х1.1967. Бюллетень .". 23

МПК С Оlп

УД!, 621.384,8(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий три Совете Министров

С СР

Дата опi бликования описания 2-1.1.1968

Авторы изобретения

Л. М. Блюмкин, Л. H. Линник и С. В. Цицарин

За ли:тель

ДИНАМИЧЕСКИЙ ПАНОРАМНЫЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТР

Данное изобретение относится к области масс-спектрометрического анализа. Известный индикатор парциальных давлений — фарвитрон обладает нелинейной зависимостью выходного сигнала датчика и не позволяет осуществлять количественных измерений.

Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что генера — îð выполнен по схеме с преобразованием частоты и состоит из синхронизатора, включенного на вход задающего мультивибратора, выход которого соединен с формирующей цепочкой, состоящей пз емкостей и сопротивлений, а выход формирующей цепочки черсз регулирующие потенциометры соединен с параметрическими диодами в резонансном контуре гетеродина, выход которого подключен к фильтру нижних частот, соединенного с усилителем выходного сигнала. Между катодом и анодом датчика расположен электрод, соединенный с выходом генератора, а сигнальный электрод датчика соединен со входом измерительного тракта через разделительную емкость. Это позволяет осуществить количественный анализ и создает равноправные условия по чувствительности и по разрешающей способности для ионов различных масс регистрируемого диапазона.

Динамический панорамный масс-спектрометр схематически показан на фиг. 1, где 1— катод ионизатора масс-спектрометрического датчика; 2 — модулирующий электрод ионпзатора; 8 — анод понизатора; 4 — система электродов пространства дрейфа; 5 — сиг5 нальньш электрод датчика; б — 5-спгнальн .;й электрод датчика; 7 — блок питания массспектрометрического датчика; 8 — усилитель сигнала датчика; 9 — детектирующий блок;

10 — осциллографический индикатор; 11

10 генератор модулирующего напряжения; 12— синхронизатор; 18 — задающий мультивибратор; 14 — формирующая цепочка; 15 — регулирующис патенциометры; 1б — резонансный контур гетеродина с параметрическими

15 диодами; 17 — гетеродин; 18 — фильт нижних частот; 19 — усилитель выходного сигнала.

На фиг. 2 изображены: 1 — теоретическая кривая специального закона изменения частоты от времени; П вЂ” кривая изменения на20 пряжения, управляемого законом изменения частоты; П1 — экспериментальная кривая изменения частоты модулирующего напряжения во времени.

На фиг. 3 приведена принципиальная схема

25 генератора 11 модулирующего напряжснпя со спсциальным законом изменения частоты от времени.

Работает динамический панорамный массспектрометр следующим образом: электроны, 30 эмиттируемые катодом 1 (фиг. 1), проходят

205363

Предмет изобретения

1. Динамический панорамный масс-спектрометр, содержащий датчик с катодом, анодом и сигнальным электродом, блок питания датчика, уснлитсль, дстектиру!ощий генератор и осциллографический индикатор, отличающийся тем, что, с целью осуществления количественного анализа, генератор выполнен по схеме с преобразованием частоты и состоит из синхронизатора, включенного на вход задающего мультивибратора, выход которого соединен с формиру1ощей цепочкой, состоящей из емкостей и сопротивлений, а выход формирую1цей цспочки через регулирующие потенциометры соединен с параметрическими диодами в резонансном контуре гетеродина, выход которого подкл!о!си к фильтру нижни. . частот, соединенному с усилителем выходного сигнал».

2. Масс-спсктромстр по и. 1, отличающийся тем, что между катодом и анодом ионного источника расположен электрод, соединенный с выходом генератора.

3. Масс-спектрометр по п. 1, отличающийся тем, что сигнальный электрод датчика соединен со входом измерительного тракта через р а здел ит ел ьную ем кость. сквозь модулирующий электрод 2 и, в силу выбранного распределения потенциалов, колеблются около сетчатого анода 8. Анод 8 заземлен, катод 1 находится под потенциалом — 100 в по отношению к аноду, максимальное 5 напряжение на электродах пространства дрейфа примерно — 1 кв.

На электрод 8 подается напряжение генератора 11, модулирующее ионизирую1ци1! электронный ток по интенсивности. 10

Напряжения сигнального электрода 5 усиливаются широкополосным высокочастотным усилитслем 8, детектируются блоком 9 и поступают на вертикальный вход индикаторного блока 10, на экране которого изображает- 15 ся спектр масс.

Переход с одной регистрируемой массы на следующую осуществляется изменением частоты генератора 11 модулирую!цего Iiaripsr?«ения до синхронизации с частотой колебаний 20 следующей массы. Изменение частоты генератора модулиру1ощего напряжения осуществляется в диапазоне частот 230,3 !!гц 50 раз в сек.

У реального дат !ика разрсш!11о1цая способ- 25 ность равна примерно 20 — 30 во всем регистрир емом диапазоне, поэтому для реального г ) ) дат II!K» reopeTII !секу!» «рпв) 10 (фпг. ) Прiiходится корректировать либо расчетным, либо экспериментальным путем.

Получение модулирующего напряжения со специальным законом изменения частоты во времени осуществляется в генераторе 11 (сриг. 1) следующим образом: синхронизатор (n

12 запускает зада1ощий мультивибратор 1) и 35 синхронизирует горизонтальную развертку осциллографического индикатора 10. Импульс мультивибратора 18 поступает на формирующую цепочку 14, состоящую из набора емкостей и сопротивлениш. В формпруюшсй цепоч- 40 ке 14 импульс мультивибратора 18 преобразовывается в напряжение спсциальной формы (кривая П, фиг. 2). Напря?кение с формиру1огцсй цепочки 14 через рсгулирующис потенциометры 15 поступает на параметрические 45 диоды резонансного контура 16 гстсродина

17. Один регулирующий потенциомстр и параметрический диод служит для управления величиной опорной частоты гетеродина 17, второй регулирующий потенциометр и пара- 50 метрический диод служат для управления величины девиации частоты от значения опорной частоты. Напряжение изменяющейся частоты с выхода гетеродина 17 — выделяется фильтром 18 нижних частот в диапазоне 28 55

0,3,яг!1, усиливается выходным усилителем 19 и подастся на модулирующий электрод 2 массспсктрометрического датчика.

Предлагаемый динамический панорамный масс-спектромстр облад»ет слсдуюгцими техническими данными.

1) Диапазон рабочих давлений 10 8+

+ 10 торр.

2) Диапазон регистрируемых масс 2 — 100.

3) Разрешающая способность 20 — 30 на половине высоты пиков.

4) Нарушение количествснного соотношеп11я мс?кду яь!СОГ?1 ми пиков 1! С007вс77 тв 1 IÎщими парциальными давлениями нс превышает 10 — 20% в диапазоне масс 10+100.

5) Быстрота действия: 50 анализов в 1 сек.

6) Регистрация спектра масс осуществляется на экране электроннолучевой трубки.

7) Ток понизаци1! 1 ма, энергия ионизации

100 эв, максимальное напряжение в пространстве дрейфа — 1,5 кв.

8) Диапазон рабочих давлений перекрывается тремя поддиапазонами с фиксированными режимами работы датчик», в которых обеспечивается линейность роста сигналов с точностшо 10+20%:

1 поддиапазон 10 . 10 торр.

11 поддиапазон 5 ° 10 8+ 1 ° 10 6 торр.

III поддпапазон 5 10 + 1 10 торр.

205363

Рб/Х

Составитель И. В. Алимова

Редактор В. Д. Пенькова Текред Т. П. Курилко Корректоры: С, А, Башлыкова и Н. В. Черняк

:Заказ 4249/! Тираж 535 Подписное

ЦгтИИРИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, д. 2