CN106404882B - 一种基于柱形电场分析器的磁偏转质谱计 - Google Patents

一种基于柱形电场分析器的磁偏转质谱计 Download PDF

Info

Publication number
CN106404882B
CN106404882B CN201610796304.2A CN201610796304A CN106404882B CN 106404882 B CN106404882 B CN 106404882B CN 201610796304 A CN201610796304 A CN 201610796304A CN 106404882 B CN106404882 B CN 106404882B
Authority
CN
China
Prior art keywords
analysis
cylindricality
electric field
magnetic
mass spectrometer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610796304.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106404882A (zh
Inventor
董猛
李得天
成永军
习振华
张虎忠
李艳武
王永军
吉康
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lanzhou Institute of Physics of Chinese Academy of Space Technology
Original Assignee
Lanzhou Institute of Physics of Chinese Academy of Space Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lanzhou Institute of Physics of Chinese Academy of Space Technology filed Critical Lanzhou Institute of Physics of Chinese Academy of Space Technology
Priority to CN201610796304.2A priority Critical patent/CN106404882B/zh
Publication of CN106404882A publication Critical patent/CN106404882A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106404882B publication Critical patent/CN106404882B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于柱形电场分析器的磁偏转质谱计，属于仪器仪表技术领域。磁偏转质谱计主要包括离子源，第一狭缝，柱形电场分析器，第二狭缝，磁场分析器和离子流检测器；其中，柱形电场分析器和磁场分析器之间反向串联；该磁偏转质谱计能够使得磁场和电场产生的能量色散相互抵消，从而使得磁偏转质谱计具有能量和方向双重聚焦的能力，大大提高其分辨本领。

Description

一种基于柱形电场分析器的磁偏转质谱计
技术领域
本发明涉及一种磁偏转质谱计，属于仪器仪表技术领域。
背景技术
磁偏转质谱计具有结构简单、对污染不敏感、质谱峰形和定量性好的一系列优点，在航天空间科学探测中得到了广泛应用。但是，随着航天技术的不断发展，对磁偏转质谱计提出了更高的要求，例如灵敏度高、分辨本领高、质量范围宽、实时在线分析检测。
通常，磁偏转质谱计由离子源、磁场质量分析器和离子流检测器组成，虽然相对其他类型的质谱计而言，也具有结构简单、质谱峰形和定量性好的优点，但由于离子源离子能量的发散和磁场分析器存在的能量色散，使得磁偏转质谱计的分辨本领无法得到本质性改善，从而影响质量数相近粒子的分析。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于柱形电场分析器的磁偏转质谱计，所述磁偏转质谱计能够使得磁场和电场产生的能量色散相互抵消，从而使得磁偏转质谱计具有能量和方向双重聚焦的能力，大大提高其分辨本领。
本发明的目的由以下技术方案实现：
一种基于柱形电场分析器的磁偏转质谱计，所述磁偏转质谱计主要包括离子源，第一狭缝，柱形电场分析器，第二狭缝，磁场分析器和离子流检测器；
其中，所述柱形电场分析器和磁场分析器之间反向串联；所述磁场分析器的离子束出射最大偏转角γmax满足式(Ⅰ)所示关系，曲面半径r满足式(Ⅱ)所示关系；所述离子源与第一狭缝之间的距离d1，所述磁场分析器端面与第二狭缝的距离d1满足式(Ⅲ)所示关系；所述电场分析器的偏转角Φ满足式(Ⅳ)所示关系；
其中，所述R0表示柱形电场分析器的曲率半径，所述Rmax表示离子束出射最大偏转半径。
进一步的，所述离子源为电子碰撞型电离源，电子能量为70eV。
进一步的，所述柱形电场分析器为同轴圆筒形电极。
进一步的，所述柱形电场分析器的材质为不锈钢。
进一步的，磁场分析器的材质为钕铁硼永久磁铁。
进一步的，所述磁分析器的上下端面为曲面结构。
有益效果
(1)本发明所述磁偏转质谱计通过各部件及其位置关系的设计，并将所述柱形电场分析器和磁场分析器反向串联，能够使得磁场和电场产生的能量色散相互抵消，从而使得磁偏转质谱计具有能量和方向双重聚焦的能力，大大提高其分辨本领；同时，柱形电场分析器和磁场分析器反向串联还能够实现多质量离子的同步、实时探测，延伸质量探测范围，并能够减小仪器体积，减轻重量，实现磁偏转质谱计的小型化，可应用于在线分析。
(2)本发明所述磁偏转质谱计的磁分析器设计为曲面结构，能够消除高级像差，形成完善的二级聚焦光学系统，在提高磁偏转质谱计分辨本领的同时不损失仪器的灵敏度，从而使得仪器分辨本领和灵敏度同步提高。
(3)本发明所述磁偏转质谱计的离子源为电子碰撞型电离源，电子能量选择为70eV，从而可对照标准质谱图库获得被分析物质。
附图说明
图1为本发明所述磁偏转质谱计的结构示意图；
其中，1-离子源，2-第一狭缝，3-柱形电场分析器，4-第二狭缝，5-磁场分析器，6-离子流检测器；
所述γi表示离子束出射偏转角，所述Ri表示离子束出射偏转半径。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来详述本发明，但不限于此。
实施例1
如图1所示，一种基于柱形电场分析器的磁偏转质谱计，所述磁偏转质谱计主要包括离子源1，第一狭缝2，柱形电场分析器3，第二狭缝4，磁场分析器5和离子流检测器6；
其中，所述柱形电场分析器3和磁场分析器5之间反向串联；所述磁场分析器5的离子束出射最大偏转角γmax满足式(Ⅰ)所示关系，曲面半径r满足式(Ⅱ)所示关系；所述离子源1与第一狭缝2之间的距离d1，所述磁场分析器5端面与第二狭缝4的距离d1满足式(Ⅲ)所示关系；所述电场分析器的偏转角Φ满足式(Ⅳ)所示关系；
其中，所述R0表示柱形电场分析器3的曲率半径，所述Rmax表示离子束出射最大偏转半径。
其中，所述离子源1为电子碰撞型电离源，电子能量为70eV。
所述柱形电场分析器3为同轴圆筒形电极。
所述柱形电场分析器3的材质为不锈钢。
磁场分析器5的材质为钕铁硼永久磁铁。
所述磁分析器的上下端面为曲面结构。
本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于柱形电场分析器的磁偏转质谱计，其特征在于：所述磁偏转质谱计主要包括离子源(1)，第一狭缝(2)，柱形电场分析器(3)，第二狭缝(4)，磁场分析器(5)和离子流检测器(6)；
其中，所述柱形电场分析器(3)和磁场分析器(5)之间反向串联；所述磁场分析器(5)的离子束出射最大偏转角γmax满足式(Ⅰ)所示关系，曲面半径r满足式(Ⅱ)所示关系；所述离子源(1)与第一狭缝(2)之间的距离d1，所述磁场分析器(5)端面与第二狭缝(4)的距离d2满足式(Ⅲ)所示关系；所述柱形电场分析器(3)的偏转角Φ满足式(Ⅳ)所示关系；
其中，所述R0表示柱形电场分析器的曲率半径，所述Rmax表示离子束出射最大偏转半径；
所述磁场分析器的上下端面为曲面结构。
2.根据权利要求1所述的一种基于柱形电场分析器的磁偏转质谱计，其特征在于：所述离子源(1)为电子碰撞型电离源，电子能量为70eV。
3.根据权利要求1所述的一种基于柱形电场分析器(3)的磁偏转质谱计，其特征在于：所述柱形电场分析器(3)为同轴圆筒形电极。
4.根据权利要求1所述的一种基于柱形电场分析器的磁偏转质谱计，其特征在于：所述柱形电场分析器(3)的材质为不锈钢。
5.根据权利要求1所述的一种基于柱形电场分析器的磁偏转质谱计，其特征在于：磁场分析器(5)的材质为钕铁硼永久磁铁。
CN201610796304.2A 2016-08-31 2016-08-31 一种基于柱形电场分析器的磁偏转质谱计 Active CN106404882B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610796304.2A CN106404882B (zh) 2016-08-31 2016-08-31 一种基于柱形电场分析器的磁偏转质谱计

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610796304.2A CN106404882B (zh) 2016-08-31 2016-08-31 一种基于柱形电场分析器的磁偏转质谱计

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106404882A CN106404882A (zh) 2017-02-15
CN106404882B true CN106404882B (zh) 2019-08-23

Family

ID=58001790

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610796304.2A Active CN106404882B (zh) 2016-08-31 2016-08-31 一种基于柱形电场分析器的磁偏转质谱计

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106404882B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200106521A (ko) * 2018-01-09 2020-09-14 아토나프 가부시키가이샤 피크 형상들을 최적화하기 위한 시스템 및 방법
CN108566720B (zh) * 2018-03-08 2019-05-03 西北核技术研究所 一种粒子加速器能量选择与分析系统
CN116130333A (zh) * 2022-12-01 2023-05-16 兰州空间技术物理研究所 一种高分辨小型化同位素质谱计

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101865881A (zh) * 2010-05-28 2010-10-20 中国航天科技集团公司第五研究院第五一〇研究所 一种小型磁偏转质谱计
CN105116043A (zh) * 2015-07-17 2015-12-02 兰州空间技术物理研究所 一种双通道空间磁偏转质谱计

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59108255A (ja) * 1982-12-13 1984-06-22 Jeol Ltd 質量分析装置
JP4161125B2 (ja) * 2002-04-24 2008-10-08 滋雄 早川 質量分析法および質量分析装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101865881A (zh) * 2010-05-28 2010-10-20 中国航天科技集团公司第五研究院第五一〇研究所 一种小型磁偏转质谱计
CN105116043A (zh) * 2015-07-17 2015-12-02 兰州空间技术物理研究所 一种双通道空间磁偏转质谱计

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
小型磁偏转质谱计研究现状及进展;赵以德等;《真空与低温》;20140430;第20卷(第2期);第71-76页
质量分析器新理论初探;邱永红;《分析仪器》;20141231(第3期);第81-87页

Also Published As

Publication number Publication date
CN106404882A (zh) 2017-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Borggreen et al. A proposed spectrograph for heavy particles
US8436317B1 (en) Wien filter
US9401268B2 (en) Mass spectrometer with optimized magnetic shunt
CN106404882B (zh) 一种基于柱形电场分析器的磁偏转质谱计
US9564306B2 (en) Mass spectrometer with improved magnetic sector
Liebl Design of a combined ion and electron microprobe apparatus
JP6412952B2 (ja) 走査電子顕微鏡およびその電子軌道調整方法
KR20180115767A (ko) 질량 분석기 또는 다른 대전 입자 디바이스에서 사용하기 위한 대전된 2차 입자용 추출 시스템
Lower et al. Invited Article: An improved double-toroidal spectrometer for gas phase (e, 2e) studies
RU2327246C2 (ru) Электростатический энергоанализатор для параллельного потока заряженных частиц
CN201708125U (zh) 法拉第杯
CN111146070B (zh) 一种小型高性能空间探测质谱计
Matsuda et al. A new mass spectrograph with very large dispersion
JP2016149279A (ja) 質量分析装置
Yavor Electrostatic energy analyzers
Sachenko et al. An Ion-Optical Circuit of a Small-Sized Mass-Spectrometer for the Isotope Analysis of Hydrogen–Helium Mixtures
Averin et al. Ion-Optical System of an Ion Source with Energy Focusing in the Formed Beam
WO2017074557A1 (en) Charged particle filter
RU136921U1 (ru) Модуль для анализа состава нанослоев
Appelhans et al. Wide dispersion multiple collector isotope ratio mass spectrometer
Kumar et al. Development of an indigenous multi-collector inductively coupled plasma mass spectrometer
RU127249U1 (ru) Газовый источник ионов масс-спектрометра
RU136236U1 (ru) Энерго-масс-анализатор ионных потоков
Tsuno et al. Application of Wien filters to electrons
RU93581U1 (ru) Монохроматор для электронов с низкой энергией

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant