Циклический масс-спектрометр газовых частиц

Изобретение относится к приборостроению, средствам автоматизации и системам управления, а именно к области космических исследований, и может быть использовано в ходе натурного эксперимента для измерения элементного состава собственной внешней атмосферы космического аппарата. Технический результат - расширение диапазона исследуемых масс с увеличением разрешающей способности. Циклический масс-спектрометр газовых частиц содержит приемник ионов, три тороидальных дефлектора, блок обработки ионных спектров и заземленные сетки, дополнительно снабжен ионным источником, подключенным к блоку обработки спектров, выталкивающей сеткой, подключенной к генератору выталкивающих импульсов, отклоняющим электродом, подключенным к генератору отклоняющих импульсов, генератором отклоняющего напряжения тороидальных дефлекторов, подключенным к внешним отражающим электродам, генераторы напряжений подключены к устройству синхронизации, тороидальные дефлекторы расположены друг за другом и обеспечивают циклический пролет ионов. В пространстве дрейфа установлены выравнивающие сетки и фокусаторы, представляющие собой квадруполи или фокусирующие кольца. 1 ил.

 

Изобретение относится к приборостроению, средствам автоматизации и системам управления, а именно к области космических исследований, и может быть использовано в ходе натурного эксперимента для измерения элементного состава собственной внешней атмосферы космического аппарата.

Известен прибор пылеударный масс-спектрометр (патент RU 2235386 С2, МПК H01J 49/40, опубл. 27.08.04), содержащий мишень, четыре тороидальных отклоняющих системы и приемник ионов.

Недостатками прибора являются единичное использование каждого дефлектора при пролете ионных пакетов и фиксированный диапазон исследуемых масс.

В качестве прототипа выбран пылеударный масс-спектрометр (патент RU 2326465 С2, МПК H01J 49/40, опубл. 20.01.08), содержащий полусферическую мишень, заземленную сетку, четыре приемника ионов, четыре тороидальных дефлектора, каждый из которых состоит из внутреннего отражающего и внешнего отражающего электрода, источник напряжения, блок обработки ионных спектров, блок индикации, полусферическую сетку, цилиндрическую сетку, параболический отражатель и параболическую сетку.

Недостатком прототипа является фиксированные отклоняющие напряжения, а следовательно, ограниченный диапазон исследуемых масс.

В основу изобретения поставлена задача улучшения функциональных характеристик прибора (расширение диапазона исследуемых масс с сохранением или увеличением разрешающей способности прибора).

Задача решается тем, что циклический масс-спектрометр газовых частиц, содержащий приемник ионов, три тороидальных дефлектора, каждый из которых состоит из внешнего отражающего электрода и внутреннего отражающего электрода, блок обработки ионных спектров и заземленные сетки, согласно изобретению дополнительно снабжен ионным источником, подключенным к блоку обработки спектров, выталкивающей сеткой, подключенной к генератору выталкивающих импульсов, отклоняющим электродом, подключенным к генератору отклоняющих импульсов, генератором отклоняющего напряжения тороидальных дефлекторов, подключенным к внешним отражающим электродам, генераторы напряжений подключенны к устройству синхронизации, тороидальные дефлекторы расположены друг за другом и обеспечивают циклический пролет ионов, в пространстве дрейфа установлены выравнивающие сетки и фокусаторы, представляющие собой квадруполи или фокусирующие кольца.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство определения элементного состава газов, состоит из блока обработки спектров 1, подключенного к устройству синхронизации 2 и приемнику ионов 3, источника ионов 4, подключенного к устройству синхронизации 2, генератора выталкивающих импульсов 5, подключенного к ускоряющей сетке 6 и устройству синхронизации 2, генератора отклоняющих импульсов 7, подключенного к отклоняющей сетке 8 и устройству синхронизации 2, генератора отклоняющего напряжения тороидальных дефлекторов 9, подключенного к внешним обкладкам- тороидальных дефлекторов 10 и устройству синхронизации 2, заземленных обкладок тороидальных дефлекторов 11, заземленного электрода отклоняющего промежутка 12, выравнивающих сеток 13, а также фокусаторов 14.

Устройство работает следующим образом. Блок управления 1 подает управляющую команду в устройство синхронизации 2, команда содержит необходимые данные, включающие в себя уровни напряжений на внешних обкладках тороидальных дефлекторов 10, а также расчетное время подачи отклоняющего импульса. Устройство синхронизации 2 подает управляющий импульс источнику ионов 4, источник ионов ионизирует вещество внутри ускоряющего промежутка (между выравнивающей сеткой 13 и ускоряющей сектой 6). После чего устройство синхронизации 2 подает команду на генератор выталкивающих импульсов 5, который, в свою очередь, подает выталкивающий импульс на ускоряющую сетку 6. Также устройство синхронизации 2 подает команду на генератор отклоняющего напряжения 9, в соответствии с которой задается уровень напряжения на внешних обкладках тороидальных дефлекторов 10. Ионы, вылетев из ускоряющего промежутка, попадают в первый тороидальный дефлектор, внутри которого происходит сепарация ионов по массам. Ионы, не отвечающие заданному на обкладке 10 напряжению, оседают на одной из обкладок тороидального дефлектора, остальные ионы проходят через тороидальный дефлектор, выравнивающую сетку 13, которая обеспечивает равномерность поля в пространстве дрейфа, через фокусирующую систему 14, через еще одну выравнивающую сетку 13 в следующий тороидальный дефлектор, далее, ионы тем же путем пролетают через еще два тороидальных дефлектора и вновь попадают в первый, таким образом их траектория замыкается и цикл повторяется снова. При достижении расчетного времени подачи отклоняющего импульса устройство синхронизации 2 подает сигнал генератору отклоняющих импульсов 7, который в свою очередь передает отклоняющий импульс на отклоняющую сетку 8, пучок ионов разворачивается в приемник ионов 3. Варьируя напряжение на внешних обкладках тороидальных дефлекторах 10, а также расчетное время подачи отклоняющего импульса, можно производить сканирование масс во всем представляющем интерес диапазоне масс, при этом увеличивая время подачи отклоняющего импульса с сохранением заданного уровня напряжений на внешних обкладках тороидальных дефлекторов 10, можно увеличить время пролета ионов соответствующей массы, что в свою очередь позволяет увеличить разрешающую способность в данной области спектра.

Циклический масс-спектрометр газовых частиц, содержащий приемник ионов, три тороидальных дефлектора, каждый из которых состоит из внешнего отражающего электрода и внутреннего отражающего электрода, блок обработки ионных спектров и заземленные сетки, отличающийся тем, что дополнительно снабжен ионным источником, подключенным к блоку обработки спектров, выталкивающей сеткой, подключенной к генератору выталкивающих импульсов, отклоняющим электродом, подключенным к генератору отклоняющих импульсов, генератором отклоняющего напряжения тороидальных дефлекторов, подключенным к внешним отражающим электродам, генераторы напряжений подключенны к устройству синхронизации, тороидальные дефлекторы расположены друг за другом и обеспечивают циклический пролет ионов, в пространстве дрейфа установлены выравнивающие сетки и фокусаторы, представляющие собой квадруполи или фокусирующие кольца.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области анализа смесей химических соединений на основе разделения ионов, выведенных из приосевой зоны, в линейной радиочастотной ловушке с газовым потоком вдоль оси этой ловушки по отношениям массы к заряду и на базе различий в устойчивости ионов к столкновительно-индуцированной диссоциации.
Метод масс-спектрометрического секвенирования пептидов и определения их аминокислотных последовательностей основан на фрагментировании в ионном источнике масс-спектрометра между соплом и скиммером молекулярных ионов пептидов под воздействием электрического поля управляемой величины и на последующем анализе масс-спектров фрагментов.

Изобретение относится к области электронной и ионной оптики и масс-спектрометрии, где используется движение заряженных частиц в статических и переменных двумерных линейных электрических полях, и может быть использовано для усовершенствования конструкций и технологий изготовления устройств пространственно-временной фокусировки и масс-разделения заряженных частиц.

Изобретение относится к области масс-анализа потоков ионов, эмиттируемых с поверхности твердого тела под воздействием первичного излучения, и может быть использовано для улучшения аналитических свойств масс-спектрометров, используемых для исследования объектов твердотельной микро- и нано-электроники методами вторично-ионной и лазерной масс-спектрометрии.

Изобретение относится к разделению ионов в линейной радиочастотной ловушке с газовым потоком вдоль оси этой ловушки на базе различий этих ионов в энергиях появления, в массах, зарядах, подвижности, сечениях захвата медленных электронов и метастабильно возбужденных частиц, а также в эффективности образования путем перезарядки на ионах буферного газа при воздействии на эти ионы переменных и постоянных электрических полей, создаваемых внутри ловушки, в том числе и зарядами ионов с относительно малыми m/z, сфокусированных вокруг оси ловушки.

Изобретение относится к области газового анализа, а именно к технике генерации заряженных ионов в воздушной среде или в других газах, и может быть использовано в качестве источника ионов в спектрометрах ионной подвижности, масс-спектрометрах и других аналитических приборах.

Изобретение относится к области оптики заряженных частиц и масс-спектрометрии, а именно к радиочастотным системам транспортировки и манипулирования заряженными частицами.

Изобретение относится к области энергетики, а именно к технологии получения заряженных частиц больших энергий, и предназначено для применения в области ядерной физики и технологии. Технический результат - повышение плотности энергии потока заряженных частиц. Способ осуществляется путем выполнения во времени последовательности процессов: генерации потока заряженных частиц, ускорения, фокусировки, замедления и дефокусировки, причем процессы в указанном порядке осуществляются периодически с частотой изменения величины магнитного поля, а вывод потока частиц на мишень происходит за счет изменения индукции магнитного поля на стационарной траектории в сторону увеличения или уменьшения. Все перечисленные процессы осуществляются под действием одного и того же переменного аксиально-симметричного магнитного поля бетатронного типа, параметры которого позволяют проводить процессы в согласованном режиме и определяются следующим образом: индукция магнитного поля в области стационарной траектории уменьшается пропорционально расстоянию ρ от оси симметрии по закону В ~ ρ-α, где α=0,5, индукция магнитного поля В0 на стационарной траектории, окружности радиуса ρ0, составляет половину среднего значения магнитного поля Bcp внутри этой окружности B0=0,5·Bcp; частота изменения В0, в зависимости от вида ускоряемых частиц - электронов или ионов, составляет ν=105-109; изменение B0 во времени подчинено условию периодичности B(t+2T)=B(t), B(t+T)=-B(t), где T=ν-1 - полупериод изменения величины индукции магнитного поля. 3 ил.

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при изготовлении спектрометров электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Спектрометр содержит сигнальный 1 и гетеродинный 2 генераторы СВЧ, измерительный аттенюатор 3, смеситель опорного 4 и сигнального 5 каналов, циркулятор 6, измерительный резонатор 7 с элементом перестройки его резонансной частоты 8, УПЧ опорного 9 и сигнального 10 каналов, фазочастотные дискриминаторы 11 и 12, делители частоты 13 и 14, синхронные детекторы 15 и 16, опорный генератор 17, устройство синтеза частот 18, трехпозиционный переключатель 19, импульсный модулятор фазы 20, усилитель переменного тока 21 и импульсный демодулятор 22. Технический результат - повышение точности работы системы автоподстойки частоты сигнального генератора и резонансной частоты измерительного резонатора. 1 ил.

Изобретение относится к области спектрометрии ионной подвижности. Технический результат - увеличение разрешающей способности анализатора, например, по ионной подвижности в широком диапазоне времени открывающего затвор основного импульса. Особенностями способа являются эпюры напряжений, подаваемых на электропроводящие нити затвора, или их комбинация. Применяемые эпюры напряжений или их комбинация позволяют сузить ионный пакет (импульс) по времени на полувысоте за счет «поджатия» заднего фронта ионного пакета и увеличить его интенсивность, не влияя на состояние заряженных частиц. 9 ил.
Наверх