Источник ионов

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.05.75 (21) 2136663/25 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25.11.76. бюллетень № 43 (45) Дата опубликования описания 30.03.77 (51) М. Кл.2 H 01 3 3/04

Хосударственнюй комитет

Сонета Министров СССР оо ленам изобретений н открытий (53) УДК 621.387.424 (088.8) (72) Автор изобретения

В. В. Калыгин (71) Заявитель (54) ИСТОЧНИК ИОНОВ

Изобретение может иопользоваться в массслекгрометрии, а также в технологии эле ктромагнитного разделения изотопов.

Извесгны источ ни ки лоно в с поверхностной ио:i. èçàöèåé.

Наиболее близкий к изобретению источник содержит испаритель пробы, иопизатор, выполненный в виде полого цилиндра, соединенного с положительным выводом источника питания и снабженного электрически связанным с цилиндром формирующим электродом, присоединенным к отрицательному выводу источника питания. В этом источнике формирующий элекгрод создает в объеме нонизатора «на клонный потенц иальный желоб», та к что образующиеся на эк вилотенциальной,поверхности ионизатора ионы выводятся из него, не претерпевая больше столкновений со стенками ио н изатора, что позволяет при большой длине ионизатора дооиться большого коэффициента иапользовання пробы и свести разброс ионов по энергиям до тепло вого.

Наиболее существенным недостатком известного источника ионов является его сравнительно невыаокая эффектив:-!Ость при пеоольших длинах понизатора, обусловленная невозможнс стью создания на формирующем электроде больше-о перепада напряжения, при одновременном обеопечении его:высокой герметической .прозрачноспи.

Низкая механическая прочность осевого электрада вызывает определенные трудности в работе и приводнт к усложнению конструкции иопизатора.

Цель изобретения —,повышение эффектизно"ги и упрощение с он струкц и и источника»онов.

Это достигается тем, что он снабжен диэлектрической шайбой, закрывающей без зазоров по внугреннему диаметру упомянутого цилиндра выходное его отверстие и снабженной центральным отверстием, формирующий электрод

15 выполнен в виде слоя тугоплавкого металла, например вольфрама, нанесенного «а торцовую поверхность указанной шайбы, присоединенного к источнику питания у края отверстия,в шайбе, а к цилиндру — у наружного

20 края шайбы, причем диаметр отверстия в шайбе и длина полости в цилиндре составляют, соответственно, 0,1 — 0,15 и 0,8 — 1,2 от радиуса полости в цилиндре.

На фпп. 1 прнввдена схема предлагаемого

25 источника ионов; на фиг. 2 показаны рассчитанные на ЭВ,Ч траектории ионов, образу огцихся на стенках ионизатора, в координатах, отнесенных к радиусу ионизатора; на фиг, З.представлена рассчитанная на ЭВМ за30 видимость раднуса области, на которую преп536541 мущественно фиксируются образующиеся на стенках ионизатора ионы, от длины ионизатора, отнесенной к его радиуоу. .Предлагаемый источн ик (см. фиг. 1) состоит из иопарителя 1 пробы, ион изатар", 2, соединителыной трубки 8, диэлектрической шайбы 4 с формирующим электродом, вытягивающе.-о электрода 5 и формирователя б пучка ионав. Вытягивающий электрод 5 введеч для увеличения эффективности вывода сфокуси рованных у входного отверстия ионов. Он помещен на небольшом расстоянии от электрода и имеет относительно ионизатора 2 такой потечциал,,который обеспечит поле, достаточное для вытягивания, ионов в области выходного отверстия. Формирующий электрод иолизатора выполнен неэквипотенциальным из материала с высоким эле ктричеоким сопротивлением в виде слоя тугопла вкаго металла, например вольфрама, папыленного на диэлектрическую 20 шайбу, или из тонкой фольпи. Для обеспечения достаточного перепада на пряжения на фармиру>ющем электроде его подключают к отрицательному полюсу источника пита|ния ка|к можно ближе к центру, т. е. у края центрального от ве рстия для вывода ионов. Для достижения большего перепада н апря женгия фп рмирующий элеKT род может быть выполнен в виде сетки такой же формы, как и шайба 4, причем внешняя,праница этого электрода-сет- 30 ки .имеет контакт с ианизаторам 2.

Предлагаемый источник работает следующим об разо.м.

После,п ропре ва ионизатора 2 любым изве стным методом падают напряжение на формирующий электрод. При нагревании и спарителя 1 с,про бой пары вещества, пробы попадаloT на внутреннюю, поверхность ионизатара 2.

Здесь атомы претерпевают м ноток ратное столкновение с ионизнрующей поверхностью и при

40 малой величине >пл>ощади:выходного отверстия имеют большую вероятность ионизации до вылета из ионизатора 2. Фармирующий электрод создает в объеме ион|изатора 2 такое поле, ко—.oipoe фокусирует образующиеся ионы в область выходного отверстия. Поле вытягиваю.цего электрода 5,прони кает в объем иовизато ра 2 через выходное отверстие фо рмирующего электрода и увеличивает эффективность Bhlвода офо ку>сирован ных в область выходного отверстия ионов, что поз валяет уменьшить площадь выходного отверстия и увеличить коэффициент и"пользования пробы ионизатора.

Расчет показывает, что эффективность ионизат>ора спре деляется соотношением: I1— а+р где а —,коэф фициенT поверхностной ионизации вещества пробы, Р= — > р где з — площадь ионизирующей поверхности ион из а то р а.

Таким об разом, для элементов с а = 10 вполне реально досгичь,коэффициента HOIIIoльзования пробы т > 0,5.

Ф о ip м у л а и з о б ip е т е |н,и я

Источник ионов с паверхностной ионизацией, содержащий испаритель пробы, ионизатор, выполненный в виде полого цилиндра, соедине нлого с положительным вьпводом источника питания и снабженного электрически связанным с цилиндром формирующнм электродом, присоединенным к отрицательному выводу указанного источника питания, о т л и ч а ищ:и и ся тем, что, с целью повышения эффекти виости и упрощения консTlp)IKUии, он снабжен диэлектр ичеокой шайбой, закрывающей без зазоpов по внутреннему диаметру у помянутого цилиндра выходное его отверстие и снабженной центральным отверстием, формирующий электрод выполнен в виде слоя тугопла:вкого металла, на пример вольф рама, нанесенного на торцовую поверхность указанной шайоы, присоединенного к,источнику питания у края отверстия в шайбе, а к цилиндру -- у наружного края шайбы, причем диаметр отверстия в шайбе и длына полости в цилиндре составляют, соопветственно 0,1 — 0,15 и 0,8—

1,2 от радиуса полости в цилиндре.