Головка анализатора ионов с поперечным обтеканием

Изобретение относится к аналитической химии. Технический результат изобретения: обеспечение возможности минимизировать избыточные потери в газовом тракте, а также устранить причины избыточного уширения пиков ионного тока. Сущность: головка анализатора ионов содержит внутренний и внешний цилиндрические электроды с анализируемым промежутком между ними, входной и выходной участки газового тракта и изоляторы. Входной и выходной участки газового тракта выполнены как узкие щели во внешнем электроде, ориентированные вдоль образующей цилиндрической поверхности внешнего электрода. Изоляторы выполнены в виде сплошных узких колец с осевым размером, существенно меньшим величины анализируемого промежутка. 2 ил.

 

При анализе ионов в газовом потоке, воздействуя на них периодическим электрическим полем, асимметричным по полярности (см. а.с. №966583, приоритет от 10 марта 1980 г.; а.с. №215076, приоритет от 21 сентября 1983 г.; а.с. №268180, приоритет от 16 марта 1987 г.), возникает вопрос о минимизации потерь при вводе газа с ионизированной пробой в анализирующий промежуток и выводе газа из него. Цель состоит в том, чтобы устранить избыточные потери ионов при переходе от входного канала газового тракта к анализирующему промежутку и затем к выходному каналу газового тракта. Целью также является устранение причин уширения пиков ионного тока.

В качестве прототипа берется головка анализатора ионов с цилиндрической геометрией. При общепринятой продольной схеме обтекания газ движется вдоль образующей цилиндрической поверхности, т.е. параллельно оси электродов. Так как для достижения большей разрешающей способности эффективными оказываются анализирующие промежутки (зазоры) с отношением большего радиуса к меньшему, близким к единице, то протяженность переходного участка от входного канала газового тракта до анализирующего промежутка сравнима с радиусом внутреннего электрода, причем на переходном участке электрическое поле отлично от нуля. Изоляторы имеют отверстия (прорези) для пропуска потока газов с ионами пробы.

Недостатком схемы продольного обтекания является уширение пика тока ионов данного сорта, что связано с наличием участков с усложненной геометрией. Это приводит к появлению "карманов" в газовом тракте, внезапных расширений и сужений газового потока.

Недостатком схемы продольного обтекания является также необходимость пропускать поток газа с ионами сквозь изолятор (изоляторы), что вызывает концентрирование электрических полей.

Поставленная цель достигается тем, что входной участок газового тракта, подводящий газовый поток с ионами к анализирующему зазору, выполняется в виде узкой щели во внешнем электроде, ориентированной вдоль образующей цилиндрической поверхности, причем площадь поперечного сечения щели приблизительно равна площади поперечного сечения анализирующего зазора.

Поставленная цель достигается также тем, что выходной участок газового тракта, выводящий газовый поток с ионами из анализирующего промежутка, выполняется в виде узкой щели во внешнем электроде, ориентированной вдоль образующей цилиндрической поверхности, причем площадь поперечного сечения щели приблизительно равна площади поперечного сечения анализирующего зазора.

Кроме того, этими мерами существенно упрощается технология обеспечения точности анализирующего промежутка (зазора). Упрощается конфигурация изоляторов, что позволяет уменьшать их размеры, при этом избегая концентрирования электрических полей, а следовательно, уменьшает паразитные емкости между электродами.

На фиг.1 изображена головка анализатора ионов с поперечным обтеканием. На фиг.1 поз.1 - внешний электрод с цилиндрическим отверстием, сочлененный или выполненный заедино с корпусом анализатора ионов; поз.2 - внутренний цилиндрический электрод, размещенный с зазором в цилиндрическом отверстии электрода поз.1; поз.3 - анализирующий промежуток (зазор), величина которого определяется разностью радиусов внешнего и внутреннего электрода; поз.4 - выходной участок газового тракта; поз.3 - изоляторы в виде узких колец, обеспечивающие электрическую прочность и задающие точность анализирующего промежутка (зазора); поз.6 - входной участок газового тракта; поз.7 - стрелки, указывающие направление движения газового потока с анализируемыми ионами.

На фиг.2 изображен фрагмент сечения головки, перпендикулярного оси электродов, включающий переходную область. На фиг.2 поз.1 - внешний электрод с цилиндрическим отверстием; поз.2 - внутренний электрод; поз.3 - анализирующий промежуток (зазор); поз.6 - входной участок газового тракта; поз.7 - стрелки, указывающие направление движения газового потока с анализируемыми ионами; буквой а обозначена переходная область между входным участком газового тракта (поз.6) и анализирующим промежутком (поз.3).

Газовый поток вместе с ионизированными примесями поступает во входной участок газового тракта 6, что обозначено стрелкой 7. Ионы с газовым потоком от входного участка через область (фиг.2) поступают в анализирующий промежуток 3. В предлагаемом техническом решении промежуточная область а предельно минимизирована. Исполнение входного канала 6 в виде узкой щели минимизирует осевые составляющие потока газа, что устраняет причины избыточного уширения пиков ионного тока.

Ионы, отвечающие правилу отбора, проходят через анализирующий промежуток и поступают в выходной участок газового тракта 4.

Переходная область между анализирующим участком и выходным участком газового тракта также минимизирована, поэтому потери ионов также уменьшены.

Заметим, что в данном техническом решении необходимость пропускания газового потока сквозь изоляторы отпадает.

Головка анализатора ионов с поперечным обтеканием, содержащая внешний и внутренний цилиндрические электроды с анализирующим промежутком между ними, входной участок газового тракта, выходной участок газового тракта, изоляторы, отличающаяся тем, что для поперечного обтекания электродов газовым потоком входной и выходной участок газового тракта выполнены как узкие щели во внешнем электроде, ориентированные вдоль образующей цилиндрической поверхности внешнего электрода, а изоляторы выполнены в виде сплошных узких колец с осевым размером, существенно меньшим величины зазора.