CH549867A - Anordnung zur definierten beeinflussung eines elektrischen fokussierfeldes bei einem massenanalysator. - Google Patents

Description

  
 



   Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur definierten Beeinflussung eines elektrischen Fokussierfeldes bei einem Massenanalysator mit einer aus Permanentmagnet, Joch und Polschuh bestehenden Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes und mit einem Hochspannungsplattenpaar zur Erzeugung eines senkrecht zum Magnetfeld stehenden elektrischen Feldes.



   Die Erfindung betrifft also die definierte Beeinflussung eines in einem Massenanalysator verwendeten elektrischen Fokussierfeldes, das von einem geladenen Plattenpaar erzeugt ist und dem in senkrechter Richtung ein durch einen Permanentmagneten über Polschuh und ein Joch erzeugtes Magnetfeld überlagert ist.



   Massenanalysatoren oder Massenspektrographen werden eingesetzt, um teilchenförmige Materie bezüglich ihrer Massen zu analysieren.



   In der Fokussiereinrichtung eines solchen Analysators wird das elektrische Feld durch die Form der Magnetpole, die sich aus den Magnetfeldbedingungen ergibt, verzerrt und muss entsprechend korrigiert werden.



   Es ist allgemein bekannt, Störungen im Verlauf elektrischer Felder durch an Spannungsteilerketten gelegte Elektrodenanordnungen zu beseitigen oder abzuschwächen.



   Es sind auch solche Homogenisierungsanordnungen bekannt, bei denen der Feldkorrektur dienende Potentialgefälle durch schlecht leitende Schichten bestimmter Leitwerktskonfiguration erzielt werden.



   Beide Lösungen sind insbesondere in Massenanalysatoren für die Raumfahrt ungeeignet, weil sie durch ihren Eigenverbrauch den Hochspannungskonverter und die begrenzten Stromquellen ungebührlich belasten. Zudem weisen sie häufig zu grosse Streukapazitäten auf.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die geringen Energieverbrauch, geringe Streukapazitäten und gute Hochspannungsfestigkeit verbunden mit mechanischer Festig keit aufweist.



   Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs be schriebenen Art dadurch gelöst, dass in dem zu beeinflussenden Bereich auf den Polschuh des Magneten eine hochspannungsfeste Isolierschicht aufgebracht ist, auf welcher mehrere Bandleiter senkrecht zum magnetischen und zum elektrischen Feld verlaufend mit gegenseitigem Abstand aufgebracht sind, die an gestufte Vielfache einer Grundspannung liefernde Abgriffe einer Greinacherkaskade gelagert sind, welche einen Teil des als Spannungsquelle des Analysators dienenden Hochspannungskonverters bildet, und dass die Bandleiter mit einer hochisolierenden Deckglasur oder einem isolierenden Decklack überzogen sind. Die Bandleiter sollen möglichst schmal ausgebildet sein.



   Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Isolierschicht aus Oxidkeramik und die Deckglasur aus hochspannungsfester Glasschmelze hergestellt und die Bandleiter in Dickfilm-Technik als Edelmetall-Leiterbahnen von bestimmter Breite auf die Isolierschicht aufgebracht.



   Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Isolierschicht aus einem isolierenden Kunststoff und der Decklack aus einem geeigneten hochspannungsfesten Kunststoff, vorzugsweise aus Kunstharzlack besteht. Die Halterung kann bei vorteilhafter Ausbildung der Isolierschicht samt Bandleitern als auswechselbares Teil durch Berylliumbronzefedern erfolgen, die am Polschuh befestigt sind und die Isolierschicht einrasten lassen oder festklemmen.



   Wenn die Restwelligkeit der Spannung aus der Kaskade sehr gering sein soll, so genügen bei der erfindungsgemässen Anordnung sehr kleine, den Abgriffen nachgeschaltete Siebglieder, um die angestrebte Glättung in jedem Falle zu erreichen.



   Die Spannungszuführung zu den Leitern erfolgt nach einer ebenfalls vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung über Leiter, die über die Stirnseiten der Polschuhe zugeführt werden, so dass die Geometrie und damit das Magnetfeld der Polschuhe nicht gestört wird. Der Raum oberhalb und unterhalb des Jochs bietet sich vorteilhaft zur Unterbringung der Hochspannungselektronik an. Diese sollte, wenn es auf grösste Ausgabefreiheit ankommt, als grossflächige, zweidimensionale Schaltung in Dickfilm-Technik ohne das übliche Vergiessen oder Überziehen (coating bzw. potting) ausgeführt sein.



   In der einzigen Figur der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Im Fokussierteil 1 des Massenanalysators wird das elektrische Feld durch Elektroden 23, 24 und das Magnetfeld durch einen Magneten 3 mit einem Polschuh 4 erzeugt. Eine Hochspannungselektronik 2 zur Hochspannungserzeugung ist als HV-Konverter mit Greinacherkaskade 16 ausgeführt, wobei die Kaskade Abgriffe 11 bis 15 besitzt und eine Grundspannung   V0    aus einem Wechselrichter 20 als Impulsfolge über einen Transformator an die Kaskade gelangt.



   Am Ausgang der aus N-Gliedern bestehenden Kaskade steht eine Spannung N   V0    zur Versorgung der Potentialund Zylinderplatten des Analysators zur Verfügung. Auf den Polschuh ist eine Isolierschicht 5 aufgebracht, die an ihrer Oberfläche senkrecht zur Richtung beider Felder verlaufende Bandleiter 6 bis 10 trägt. Die Bandleiter sind in einen Decklack bzw. eine Deckglasur eingebettet, so dass Koronaerscheinungen wirksam verhindert werden. Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der Dickfilm-Technik zur Aufbringung von Edelmetall-Leiterbahnen, wodurch sich auch geringe Streukapazitäten der Bandleiter ergeben. Die Isolierschicht ist hierbei vorteilhaft eine Al2O3-Keramikschicht, die Glasur eine der bekannten Glasschmelzen mit entsprechenden Hochspannungseigenschaften.

  Das Substrat aus Oxidkeramik oder Kunststoff kann mit Berylliumbronzefedern am Polschuh festgeklemmt oder rastend gehaltert werden. Um die Homogenität des Magnetfeldes nicht zu stören, erfolgt die Zuführung der Spannung zu den als Potentialschienen die nenden Bandleitern über die Stirnseiten der Polschuhe 4.



  Der Raum oberhalb und unterhalb eines Jochs 18 eignet sich besonders zur Unterbringung der Hochspannungselektronik, um kurze Leiterwege zu erzielen.



   PATENTANSPRUCH



   Anordnung zur definierten Beeinflussung eines elektrischen Fokussierfeldes bei einem Massenanalysator mit einer aus Permanentmagnet, Joch und Polschuh bestehenden Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes und mit einem
Hochspannungsplattenpaar zur Erzeugung eines senkrecht zum Magnetfeld stehenden elektrischen Feldes, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zu beeinflussenden Bereich auf den Polschuh (4) des Magneten (3) eine hochspannungsfeste
Isolierschicht (5) aufgebracht ist, auf welche mehrere   Bandlei    ter (6 bis 10) senkrecht zum magnetischen und zum elektri schen Feld verlaufend mit gegenseitigern Abstand (x) aufge bracht sind, die an gestufte Vielfache einer Grundspannung   (VO)    liefernde Abgriffe (11 bis 15) einer Greinacherkaskade (16) gelegt sind, 

   welche einen Teil des als Spannungsquelle des Analysators dienenden Hochspannungskonverters (2) bil det, und dass die Bandleiter (6 bis 10) mit einer hochisolieren den Deckglasur (17) oder einem isolierenden Decklack (17)  überzogen sind.



   UNTERANSPRÜCHE
1. Anordnung nach Patentanspruch dadurch   gekennzeich    net, dass die Isolierschicht (5) aus Oxidkeramik, insbeson 

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.



   

Claims (1)

1. **WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **.

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur definierten Beeinflussung eines elektrischen Fokussierfeldes bei einem Massenanalysator mit einer aus Permanentmagnet, Joch und Polschuh bestehenden Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes und mit einem Hochspannungsplattenpaar zur Erzeugung eines senkrecht zum Magnetfeld stehenden elektrischen Feldes.

   Die Erfindung betrifft also die definierte Beeinflussung eines in einem Massenanalysator verwendeten elektrischen Fokussierfeldes, das von einem geladenen Plattenpaar erzeugt ist und dem in senkrechter Richtung ein durch einen Permanentmagneten über Polschuh und ein Joch erzeugtes Magnetfeld überlagert ist.

   Massenanalysatoren oder Massenspektrographen werden eingesetzt, um teilchenförmige Materie bezüglich ihrer Massen zu analysieren.

   In der Fokussiereinrichtung eines solchen Analysators wird das elektrische Feld durch die Form der Magnetpole, die sich aus den Magnetfeldbedingungen ergibt, verzerrt und muss entsprechend korrigiert werden.

   Es ist allgemein bekannt, Störungen im Verlauf elektrischer Felder durch an Spannungsteilerketten gelegte Elektrodenanordnungen zu beseitigen oder abzuschwächen.

   Es sind auch solche Homogenisierungsanordnungen bekannt, bei denen der Feldkorrektur dienende Potentialgefälle durch schlecht leitende Schichten bestimmter Leitwerktskonfiguration erzielt werden.

   Beide Lösungen sind insbesondere in Massenanalysatoren für die Raumfahrt ungeeignet, weil sie durch ihren Eigenverbrauch den Hochspannungskonverter und die begrenzten Stromquellen ungebührlich belasten. Zudem weisen sie häufig zu grosse Streukapazitäten auf.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die geringen Energieverbrauch, geringe Streukapazitäten und gute Hochspannungsfestigkeit verbunden mit mechanischer Festig keit aufweist.

   Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs be schriebenen Art dadurch gelöst, dass in dem zu beeinflussenden Bereich auf den Polschuh des Magneten eine hochspannungsfeste Isolierschicht aufgebracht ist, auf welcher mehrere Bandleiter senkrecht zum magnetischen und zum elektrischen Feld verlaufend mit gegenseitigem Abstand aufgebracht sind, die an gestufte Vielfache einer Grundspannung liefernde Abgriffe einer Greinacherkaskade gelagert sind, welche einen Teil des als Spannungsquelle des Analysators dienenden Hochspannungskonverters bildet, und dass die Bandleiter mit einer hochisolierenden Deckglasur oder einem isolierenden Decklack überzogen sind. Die Bandleiter sollen möglichst schmal ausgebildet sein.

   Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Isolierschicht aus Oxidkeramik und die Deckglasur aus hochspannungsfester Glasschmelze hergestellt und die Bandleiter in Dickfilm-Technik als Edelmetall-Leiterbahnen von bestimmter Breite auf die Isolierschicht aufgebracht.

   Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Isolierschicht aus einem isolierenden Kunststoff und der Decklack aus einem geeigneten hochspannungsfesten Kunststoff, vorzugsweise aus Kunstharzlack besteht. Die Halterung kann bei vorteilhafter Ausbildung der Isolierschicht samt Bandleitern als auswechselbares Teil durch Berylliumbronzefedern erfolgen, die am Polschuh befestigt sind und die Isolierschicht einrasten lassen oder festklemmen.

   Wenn die Restwelligkeit der Spannung aus der Kaskade sehr gering sein soll, so genügen bei der erfindungsgemässen Anordnung sehr kleine, den Abgriffen nachgeschaltete Siebglieder, um die angestrebte Glättung in jedem Falle zu erreichen.

   Die Spannungszuführung zu den Leitern erfolgt nach einer ebenfalls vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung über Leiter, die über die Stirnseiten der Polschuhe zugeführt werden, so dass die Geometrie und damit das Magnetfeld der Polschuhe nicht gestört wird. Der Raum oberhalb und unterhalb des Jochs bietet sich vorteilhaft zur Unterbringung der Hochspannungselektronik an. Diese sollte, wenn es auf grösste Ausgabefreiheit ankommt, als grossflächige, zweidimensionale Schaltung in Dickfilm-Technik ohne das übliche Vergiessen oder Überziehen (coating bzw. potting) ausgeführt sein.

   In der einzigen Figur der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Im Fokussierteil 1 des Massenanalysators wird das elektrische Feld durch Elektroden 23, 24 und das Magnetfeld durch einen Magneten 3 mit einem Polschuh 4 erzeugt. Eine Hochspannungselektronik 2 zur Hochspannungserzeugung ist als HV-Konverter mit Greinacherkaskade 16 ausgeführt, wobei die Kaskade Abgriffe 11 bis 15 besitzt und eine Grundspannung V0 aus einem Wechselrichter 20 als Impulsfolge über einen Transformator an die Kaskade gelangt.

   Am Ausgang der aus N-Gliedern bestehenden Kaskade steht eine Spannung N V0 zur Versorgung der Potentialund Zylinderplatten des Analysators zur Verfügung. Auf den Polschuh ist eine Isolierschicht 5 aufgebracht, die an ihrer Oberfläche senkrecht zur Richtung beider Felder verlaufende Bandleiter 6 bis 10 trägt. Die Bandleiter sind in einen Decklack bzw. eine Deckglasur eingebettet, so dass Koronaerscheinungen wirksam verhindert werden. Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der Dickfilm-Technik zur Aufbringung von Edelmetall-Leiterbahnen, wodurch sich auch geringe Streukapazitäten der Bandleiter ergeben. Die Isolierschicht ist hierbei vorteilhaft eine Al2O3-Keramikschicht, die Glasur eine der bekannten Glasschmelzen mit entsprechenden Hochspannungseigenschaften.

   Das Substrat aus Oxidkeramik oder Kunststoff kann mit Berylliumbronzefedern am Polschuh festgeklemmt oder rastend gehaltert werden. Um die Homogenität des Magnetfeldes nicht zu stören, erfolgt die Zuführung der Spannung zu den als Potentialschienen die nenden Bandleitern über die Stirnseiten der Polschuhe 4.

   Der Raum oberhalb und unterhalb eines Jochs 18 eignet sich besonders zur Unterbringung der Hochspannungselektronik, um kurze Leiterwege zu erzielen.

   PATENTANSPRUCH

   Anordnung zur definierten Beeinflussung eines elektrischen Fokussierfeldes bei einem Massenanalysator mit einer aus Permanentmagnet, Joch und Polschuh bestehenden Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes und mit einem Hochspannungsplattenpaar zur Erzeugung eines senkrecht zum Magnetfeld stehenden elektrischen Feldes, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zu beeinflussenden Bereich auf den Polschuh (4) des Magneten (3) eine hochspannungsfeste Isolierschicht (5) aufgebracht ist, auf welche mehrere Bandlei ter (6 bis 10) senkrecht zum magnetischen und zum elektri schen Feld verlaufend mit gegenseitigern Abstand (x) aufge bracht sind, die an gestufte Vielfache einer Grundspannung (VO) liefernde Abgriffe (11 bis 15) einer Greinacherkaskade (16) gelegt sind,

   welche einen Teil des als Spannungsquelle des Analysators dienenden Hochspannungskonverters (2) bil det, und dass die Bandleiter (6 bis 10) mit einer hochisolieren den Deckglasur (17) oder einem isolierenden Decklack (17) überzogen sind.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Anordnung nach Patentanspruch dadurch gekennzeich net, dass die Isolierschicht (5) aus Oxidkeramik, insbeson

   dere aus Al203, und die Deckglasur (17) aus einer hochspannungsfesten Glasschmelze besteht und dass die Bandleiter (6 bis 10) als Edelmetall-Leiterbahnen in Dickfilm-Technik aufgebracht sind.

   2. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht (5) aus einem isolierenden Kunststoff und der Decklack (17) aus einem geeigneten hochspannungsfesten Kunsttstoff besteht.

   3. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht (5) mittels am Polschuh (4) befestigten Berylliumbronzefedern auf dem Polschuh auswechselbar eingerastet oder festgeklemmt ist.

   4. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeich net, dass zur Beseitigung der Restwelligkeit aus der Kaskade (16) den Abgriffen (11 bis 15) Siebglieder nachgeschaltet sind. - 5. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeich net, dass die Zuleitungen zur Versorgung der Bandleiter (6 bis 10) ohne Veränderung der Polschuh-Geometrie über die Stirnseite des Polschuhs geführt sind.

   6. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeich net, dass der Hochspannungskonverter (2) im Raum oberhalb und unterhalb des Jochs (18) als grossflächige zweidimensionale Schaltung untergebracht ist.