SU801137A1 - Масс-спектрометр - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к масс-спектрометрии , в частности к масс-спектрометрам дл  изотопного анализа. Чувствительность и изотопическа  чувствительность относ тс  к основным характеристикам масс-спектрометров , в частности масс-спектрометров дл  изотопного анализа. Они определ ют количество вещества, требуемое дл . анализа, и точность проводимых измерений. Известны масс-спектрометры, имеющие источник ионов, статический магнитный анализатор, приемник ионов, в которых дл  увеличени  чувствительности и изотопической чувствительности применен наклонный вход ионного пучка в магнитный анализатор. Это позвол ет увеличить про: ускание анализатора и, соответственно, повысить чувствительность масс-спектрометра. Одновременно частично устран етс  рассе ние ионов на станках камеры анализатора и повышаетс  изотопическа  чувствительность 1j. Однако такие масс-спектрометры характеризуютс  большими заберраци ми ионно-оптической системы и, следовательно , худшей формой линии масс спектра. Кроме того, рассе ние на стенках камеры анализатора устран етс  не полностью, и поэтому не реализуетс  максимгшьна  изотопическа  чувствительность, возможна  дл  этих масс-спектрометров. Известен масс-спектрометр, содержащий источник ионов, статический анализатор и приемник ионов, в котором дл  повьшени  чувствительности и изотопической чувствительности примен етс  собиргдаща  ионно-оптическа  система, расположенна  межДУ источником ионов и масс-анализатором . В таких масс-спектрометрах при небольшой высоте ионного пучка, например в случае источников ионов с поверхностной ионизацией, осутцествл етс  полное пропускание ионного пучка через камеру анализатора без столкновений ее со стенками и, таким образом, реализуетс  полна  изотопическа  чувствительность с одновременно высоким значением общей чувствительности 2. Однако в масс-спектрометрии часто встречаютс  случаи, когда описанные выше устройства оказываютс  малоЭ (511)ектизными, например в случае

газовых источников ионов с электронной бомбардировкой. Ионный пучок, формируемый такими источниками, имеет , как правило, большой размер в вертикальном направлении. При этом размер пучка в кроссовере после прохождени  описанной выше ионнооптической системы оказываетс .больше высоты камеры анализатора и из-з рассе ни  на ее стенках изотопическа  чувствительность резко уменьшаетс . Аналогична  ситуаци  возникае и в случае масс-спектрометров с наклонным входом ионного пучка в массанализатор . Дл  увеличени  изотопической чувствительности в обоих случа х примен етс  коллимаци  ионного пучка диафрагмами, установленными на входе камеры анализатора, что вызывает уменьшение чувствительности масс-спектрометра в несколько раз.

Цель изобретени  - повышение общей и изотопической чувствительности масс-спектрометров.

Указанна  цель достигаетс  тем, что между источником ионов и массанализатором помещены две последовательно расположенные собирающие в вертикальной плоскости линзы и коллиматор вертикального размера ионного пучка, расположенный между ними.

Эффект применени  данной системы обусловлен тем, что при заданных размерах пучка частиц максимальное токопропускание обеспечиваетс  в слчае ограничени  размеров пучка в кроссовере и месте наибольшего сечени . При такой коллимации отсекаютс  крайние лучи ионного пучка, имеющие максимальные координ-аты и углы расходимости и, как правило, малую интенсивность. Однако указанна  коллимаци  невыполнима, если вертикальный кроссовер пучка, формируемого источником ионов, расположен в труднодоступном месте и  вл етс  мнимым. Поэтому в предлагаемом массспектрометре -при помощи собирающей линзы искусственно создают действительный вертикальный кроссовер в легкодоступном месте, производ т в нем коллимацию пучка, а затем сформированный пучок транспортируют через масс-анализатор. Транспортировк ионного пучка осуществл етс  другой собирающей линзой. Коллиматор вертикального размера пучка устанавливаетс  между этими линзами в месте кроссовера ионного пучка, а второй коллиматор - вблизи одной из линз.

На фиг. 1 представлен предлагаемый масс-спектрометр; на фиг. 2 вариант выполнени  собирающих линз.

Между источником 1 ионов и массанализатором 2 установлены две поспедовательно расположенные линзы 3 и 4, между которыми установлена диаФрагма 5,  вл юща с  коллиматором ионного пучка в вертикальном направлении . Диафрагма 5 расположена в месте кроссовера пучка, который формируетс  линзой 3. Диафрагма б, ограничивающа  ионный пучок-в мете его максимального сечени , устанавливаетс  вблизи любой из линз, например перед линзой 3. Пучок ионо прошедший камеру 7 масс-анализатора регистрируетс  приемником 8 ионов. Собирающие линзы 3 и 4 могут быть выполнены, например, в виде одиночных линз (фиг. 2), и тогда роль диафрагмы 6 может выполн ть первый заземленный электрод линзы 3 или 4.

Предлагаемый масс-спектрометр работает следующим образом.

Пучок ионов, выход щий из источника ионов, попадает в линзу 3, при этом диафрагма 6 отсекает крайние лучи, обладающие максимальным углом расходимости. Как правило, дол  ионного тока, заключенного в них, незначительна , а при прохождении через масс-анализатор ионы вызывают максимальное рассе ние на стенках камеры 7 анализатора. Так как линза 3  вл етс  собирающей, то после прохождени  через нее ионный пучок фокусируетс  в месте его кроссовера, диафрагма 5 отсекает крайние лучи пучка, имеющие максиматьные координаты в вертикальном направлении.

После прохождени  кроссовера ионный пучок вновь расходитс  и попадает в собирающую линзу 4, котора  производит вторую фокусировку ионного пучка с целью его максимальног пропускани  через камеру анализатора . При большой длине камеры анализатора и малой ее высоте оптическа  сила линзы 4 должна быть такова, чтобы место второго фокуса ионного пучка находилось примерно в середине камеры анализатора. Проход  камеру 7 масс-анализатора, ионный пучок раздел етс  по массам, и ионы выделенной массы попадают в приемник 8 ионов, где регистрируютс  системой регистрации масс-спектрометра . Пучок ионов, сформированный линзой 3 и диафрагма ми 5 и 6, фокусируетс  линзой 4, при этом осуществл етс  полное пропускание ионного пучка камерой анализатора при отсутствии рассе ни  на ее станках, т-.е. при высокой изотопической чувствительности масс-спектрометра.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает наибольшее токопропускание при заданных размерах камеры анализатора и заданной высоте ионного пучка, выход щего из источника ионов. При этом чувствительность масс-спектрометра увеличиваетс  в 2-3 раза по сравнению с известными устройствами при полно;- предотвращении попадани  ионов на стенки камеры анализатора.

Claims (2)

1.Cross W.-Rev.Sci .Jusfг . 22, Q 1951. p. 717.

2.Авторское свидетельство СССР по за вке 2459747,кл.С 01 N 39/34, 1977 (прототип).

К Системе регистрации

Риг.