Устройство для масс-спектрометрического анализа

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ м 997136

Союз Советскик

-Социалистическик

Республик (6!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 2 5057 9 (21) 2771 583/18-25 с присоединением заявки Йо р1 М gl з

Н Ol J 49/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 1 50283 Бюллетень Мо (33) УДК 621.384.8 (0SS.8) Дата опубликования описания 150283 .

A.A. Виршерт, T.Ï. Вислобокова, В.И. Карпо

: и Г.М. Смирнов (72) Авторы изобретения (2f 3 Заявитель (54) УС1РОИС1ВО-ДЛЯ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

Изобретение относится к вакуумной масс-спектрометрии, а именно к приб0рам с магнитным отклонением пучков ионов, и может найти применение для анализа состава газа в вакуумных citeтемах.

Известны устройства для масс-спект. рометрического анализа .остаточных газов в вакуумных системах, в которых . молекулы газа иониэируются, после чего их разделение по массе производится при дрейфе ионов в йостоянном магнитном поле fl).

Эти масс-спектрометры содержат корпус, снабженный соединительным патрубком с фланцем, с помощью которого йри-. бор -подсоединяется и к обследуемой вакуумной системе. Корпус известных приборов имеет вид плоской коробки с двумя глухими патрубками, в которых смонтированы соответственно источник ионов и коллектор ионов. Основная. часть корпуса, имеющая вид плоскойкоробки, помещена в зазоре между по- . люсами постоянного магнита, расположенного снаружи.

Известно .также устройство для массспектрометрического анализа, содержащее источник магнитного поля, выполненный в .Миде цилиндрического магнита, снабженного полюсньми наконечниками (2j .

Недостатком этого устройства является невысокая точность при анализе, обусловленная низкой разрешающей способностью, определяемой радиусом траектории ионов ° В этой конструкции траектории ионов проходят внутри магнитопровада, что ограничивает радиус траекторий.

Цель изобретения: — повьк.ение точности при анализе остаточных газов в герметичных сосудах.

Цель достигается тем, что в устройстве для масс-спектрометрического анализа, содержащем источник магнитного поля, выполненный в виде цилиндрического магнита, снабженного полюсныни наконечниками, цилиндрический магнит расположен на глухом присоединительном фланце, полюсные наконечники выполнены в виде круглых шайб с наружной отбортовкой, а источники ионов и коллектор, ионов расположены в зазоре между отбортовками наконечников.

На фиг. 1 приведено устройство общий вид; на фиг. 2 — то же, сечение

А-A на фиг. 1.

Устройство содержит технологическую вакуумную камеру 1 с фланцевым со9971 3 б единением, состоящим из присоединительного и съемного фланцев 2 и 3 соответственно. В рабочем состоянии фланцы 2 и 3 стянуты системой болтов

4. На внутренней поверхности съемного фланца 3 смонтирован постоянный магнит 5 цилиндрической формы. На ,торцах магнита 5 закреплены тарельча,тые полюсные наконечники б и 7. Вся магнитная система, включающая магнит

5 и полюсные наконечники б и 7, крепится к фланцу 3 с помощью шпильки 8 и гайки 9. Шпилька 8 вварена во фланец 3. В зазоре между внешними краями полюсных наконечников б и 7 расположены источник 10 ионов, коллектор

11 ионов и магнитный масс-анализатор

12. Магнитный масс-анализатор 12 представляет собой пространство с однородным магнитнь м полем. Это пространство имеет вид полукольца, ограниченного параллельными плоскостями внешних краев полюсных наконечников б и

7, а также выходной щелью источника

10 ионов и входной щелью коллектора

11 ионов ° Входная щель источника 10 ионов и входная щель коллектрра 11 ионов расположены в зазоре между полюсными наконечниками 6 и 7 диаметрально противоположно друг другу. Тем самым угол поворота ионов в предлагаемом приборе соответствует 180 С. ЗО

Для увеличения напряженности поля в области магнитного масс-анализатора

12 часть внешних краев полюсных наконечников 6 и 7 в нерабочей зоне прибора в принципе может быть среза- 3$ на.

Центры выходной щели источника 10 ионов и входной щели коллектора 11 ионов расположены на одинаковом расстоянии от оси симметрии масс-спектрометра 12 на середине ширины внешних краев полюсных наконечников 6 и 7.

Масс-спектрометр имеет электричес« кие вводы 13 и 14, смонтированные на фланце 3. Эти вводы предназначены для подвода питающих напряжений к источнику 10 ионов и выводу ионного тока от коллектора 11 ионов

Предлагаемое устройство работает

50 следующим образом.

Молекулы разреженного газа, находящиеся в технологической вакуумной камере 1, попадают внутрь источника

10 ионов. масс-спектрометра 12,где они ионизируются под действием электронов, эмиттируемых- накаленным катодом.

Источник ионов обеспечивает получение моноэнергетических ионов. Чере выходную щель источника 10 ионов мо- g{) ноэнергетические ионы выталкиваются в магнитный масс-анализатор 12. Попав в однородное магнитное поле масс-анализатора 12, моноэнергетические ионы начйнают двигаться по дугам окружнос-65 тей с радиусом кривизны R, следующим образом зависящим от массы ионов:

1 47 ° 10 4V М с (см)

В

l где Ч вЂ” разность потенциалов, под действием которой ускоряются ионы в источнике ионов (В) )

М вЂ” массовое число иона (а.е.м.)

 — магнитная индукция в магнитном масс-анализаторе 12 (В б/M ) .

Те ионы, радиус кривизны траекто,рии,которых совпадает со средним раФдиусом внешних краев полюсных наконечников б и 7, попадают на входную щель коллектора ll ионов и регистрируются соответствующим усилителем пос.тоянного тока. Остальные ионы рассеиваются в пространстве и не попадают на коллектор 11 ионов.

В выбранной конструкции масс-спектрометра 12 происходит поворот ионов на 180 во время их пути от источника 10 ионов до коллектора 11 ионов.

При таком повороте на коллектор 11 ионов попадают не только ионы, вьиаедшие из источника 10 ионов по нормали к его выходной щели, но также и под некоторым (небольшим) углом к этой . нормали. Граница возможных траекторий ионов одной массы, выходящих as источника 10 ионов и фокусируемых магнитным масс-анализатором 12 на входной щели коллектора, изображена на чертеже штрих-пунктирными линиями.

Данное устройство для масс-спектрометрического анализа позволяет также повысить. пропускную способность между источником ионов и технологической вакуумной камерой. Это повышает достоверность регистрации парциаль ных давлений газовогопроцесса,протекающего в технологической вакуумной камере.

Формула изобретения устройство для масс-спектрометри -. ческого анализа, содержащее источник магнитного поля, выполненный в виде цилиндрического магнита, снабженного полюсными йаконечниками, источник ионов и коллектор ионов, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности при анализе остаточных газов в герметичных сосудах, цилиндрический магнит расположен на глухом присоединительном фланце, полюсные наконечники выполнены в виде круглых шайб с наружной отбортовкой, а источник ионов и коллектор ионов расположены в зазоре между отбортовками наконечников.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лекк Дж. Измерение давления в вакуумных системах ° М., Мир, 1966, с. 161.

2. Авторское свидетельство СССР

9270330@ .кл. G 01 N 29/62,1966(прототип).

997136

Составитель В. Качанов

Техред A.Áàáèíåö Корректор И. Демчик.

Редактор М. Дылын

Тираж 701 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, .Ж-35, Рауьккая наб., д. 4/5

Закаэ 946/72

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4