Времяпролетный масс-спектрометр

 

Изобретение относится к научному приборостроению , в частности к области исследования массового и изотопного состава вещества, т.е. к масс-спектрометрии. Целью изобретения является повышение точности анализа, что достигается путем уменьшения влияния многократно заряженных ионов. Перед детектором 1 расположена сеточная сборка 2. Внутри области дрейфа между сеточной сборкой 2 и выходной сеткой 3 рефлектора соосно расположены защитная подложка 4, мишень 5 и цилиндрические электроды 6 и 7. За сеткой 8 рефлектора расположены фокусирующий объектив 9 и лазер 10. Изобретение позволяет создать переносной лазерный масс-анализатор для широкого класса научных и прикладных задач, включая защиту окружающей среды . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Н 01 J 49/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/ ф (21) 4411609/21 (22) 29.02,88 (46) 07,05.92. Бюл. М 17 (71) Институт космических исследований

АН СССР (72) Г.Г.Манагадзе (53) 621.384(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1095272, кл. Н 01 J 49/40, 1984, Авторское свидетельство СССР

N 1651327, кл. Н 01 J 49/40, 1987. (54) ВРЕМЯПРОЛЕТНЫЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТР (57) Изобретение относится к научному приборостроению, в частности к области исследования массового и изотопного состава

„„ Ц „„1732396 А1 вещества, т.е. к масс-спектрометрии. Целью изобретения является повышение точности анализа, что достигается путем уменьшения влияния многократно заряженных ионов, Перед детектором 1 расположена сеточная сборка 2. Внутри области дрейфа между сеточной сборкой 2 и выходной сеткой 3 рефлектора соосно расположены защитная подложка 4, мишень 5 и цилиндрические электроды 6 и 7. За сеткой 8 рефлектора расположены фокусирующий обьектив 9 и лазер 10. Изобретение позволяет создать переносной лазерный масс-анализатор для широкого класса научных и прикладных задач, включая защиту окружающей среды. 1 ил.

1732396

Изобретение относится к научному приборостроению, преимущественное направление его использования — исследование массового и изотопного состава вещества, т.е, масс-спектрометрия.

Целью изобретения является повышение точности анализа за счет уменьшения влияния многократно заряженных ионов, На чертеже представлена схема предлагаемого прибора.

Перед детектором 1 расположена сеточная сборка 2. Внутри области дрейфа между сеточной сборкой 2 и входной сеткой 3 рефлектора соосно расположены защитная подложка 4, мишень 5 и цилиндрические электроды 6 и 7. 3а сеткой 8 рефлектора расположены фокусирующий объектив 9 и лазер 10, На прибор подают следующие напряжения; при анализе ионов с энергией 150—

200 эВ средняя сетка сборки 2 имеет потенциал + 150В. сетка 8 находится под потенциалом 200 В, сетка 3 — под нулевым потенциалом. как и мишень 5, и подложка 4.

На электроды 6 и 7 подается напряжение, например, 30 и 50 В соответственно, При этом в связи со сложностью проведения расчетов зависимости фокусного расстояния иммерсионной линзы от соотношения потенциалов на электродах наиболее оптимально подбирать эти величины экспериментально. Объектив 9 обеспечивает фокусировку лазера 10 в пятно диаметром 20-150 мкм при удельной мощности

-10 er/ñì .

Масс-спектрометр работает следующим образом, Ионы, образованные на мишени 5, разлетаются в первом приближении изотропно и часть из них, двигаясь вдоль дрейфового участка; попадает сначала в фокусирующее поле иммерсионной линзы, включающую электроды 6 и 7, и далее в тормозящее поле рефлектора, ограниченного сетками 3 и 8.

Отраженные ионы, вновь двигаясь вдоль дрейфового участка, испытав воздействие фокусирующего поля иммерсионной линзы и пройдя сквозь сеточную сборку 2. попадают на детектор 1. Взаимное расположение мишени 5, подложки 4 и электродов 6 и 7. а также напряжение на них можно подобрать такими, что ионы, вылетающие внутри угла

30, фокусируются на защитную подложку, а на детектор попадают ионы прсимущественно одной кратности.

Возможны и другие варианты, отличающиеся взаимным расположением мишени, подложки и иммерсионной линзы вдоль дрейфового участка. Это дает возможность в зависимости от поставленной задачи оптимизировать наиболее важные физические характеристики прибора, например высокую чувствительность, максимальное разрешение и т,д.

5 Согласно проведенным предварительным оценкам для характерных размеров дрейфового участка -15 — 20 см и рефлектора

5 — 7 см можно достичь массового разрешения 300 и трансмиссии -10, 10. Для создания прибора не требуются детекторы ионов специальной конструкции с отверстием в середине, которые не вы пускаются. Во время работы с прибором не требуется сложное перемещение мишени в

15 вакууме. Полностью линейная конфигурация прибора существенно уменьшает ее габариты в целом. Указанные факторы примерно в три раза упрощают конструкцию прибора, создавая реальные условия

20 для его серийного производства.

Наличие иммерсионной линзы, способной собирать периферийные ионы, а также возможность подбора ее характеристик и расположения так же, как и возможность

25 подбора взаимного расположения и размеров мишени и подложки, дают возможность увеличить чувствительность и дополнительную степень свободы для обеспечения повышения избирательности. Упрощается и

30 обработка данных и отождествление спектров.

Технологичность одновременно с высокими физическими характеристиками, малые габариты и простота эксплуатации дают

35 возможность при использовании изобретения создать переносной лазерный массанализатор для широкого класса научных и прикладных зада«, включая защиту окружающей среды, 40 Формула изобретения

Времяпролетный масс-спектрометр, содержащий соосно расположенные источник ионов, фокусирующую электростатическую систему, расположенную в пространстве

45 дрейфа, и рефлектор. отличающийся тем. что. с целью повышения точности анализа за счет уменьшения влияния многократно заряженных ионов, фокусирующая электростатическая система выполнена в

50 виде иммерсионной линзы, источник ионов выполнен лазерным и размещен за рефлектором. а между детектором и мишенью источника ионов соосно им установлена защитная подложка, при этом выполняются

55 следующие условия:

dM + dn < — D, 1 где d> — диаметр мишени, м;

dn — диаметр подложки, м;

D — диаметр детектора, м.