CS229250B1 - Elektrický kvadruipól pro transport nabitých částic - Google Patents

Abstract

Vynález se týká elektrického kvadrupolu pro transport nabitých částic na libovolné vzdálenosti. Podstata zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že elektrody jsou uspořádány do tvaru čtyřchodé šroubovice, přičemž dutina šroubovici vymezená tvoří praoovní prostor, hodnota poměru stoupání šroubovice k poloměru příčného průřezu pracovního prostoru je dána vztahem 6 < j < /40. / , kde L je stoupání šroubovice, r je poloměr příčného průřezu pracovního prostoru, V. jo napětí, jímž byly transportované cástice urychleny,„a V je napětí na elektrodách kvadrupolu. Dále může být stř9dnice tohoto elektrostatického kvadrupolu v podélném směru zakřivena, přičemž poloměr křivosti je roven řádově nejméně 10a násobku poloměru příčného průřezu pracovního prostoru. Elektrického kvadrupolu je možné použit k efektivnímu transportu iontového svazku na libovolné vzdálenosti, např. při injekci iontů do urychlovačů nabitých částic, v hmotnostních soparátorech aj.

Description

Vynález se týká elektrického kvadrupólu pro transport nabitých částic na libovolné vzdálenosti.

Dosud známé způsoby transportu nabitých částic na vzdálenosti velké v porovnáni s ohniskovými vzdálenostmi iontooptických prvků použivaji sérii elektrických nebo magnetických čoček, jejichž uspořádáni a parametry jsou obvykle voleny tak, aby zobrazovací podmínka předmět-obraz byla podél osy transportu vyplněna několikrát. Tim je dosaženo kvalitního bezeztrátového přenosu iontů v mezích akceptance iontooptického zařízeni. Nevýhodou tohoto způsobu je relativní složitost potřebného zařízeni a jeho velké příčné rozměry, zejména při použiti magnetických prvků.

Uvedené nedostatky řeži elektricky kvadrupól podle vynálezu, který je tvořen čtyřmi napěťovými elektrodami, jejichž průřez je s výhodou kruhový nebo obdélníkový.

Podstata zařízeni podle vynálezu spočívá v tom, že elektrody jsou uspořádány do tvaru čtyřchodé šroubovice, přičemž dutina šroubovící vymezená tvoři pracovní prostor, hodnota poměru stoupáni šroubovice k poloměru při£&ého průřezu pracovního prostoru je dána vztahem /64^4 kde l je stoupáni šroubovice, r je poloměr příčného průřezu pracovního prostoru, je napětí, jímž byly transportované částice urychleny, V_Q je napětí na elektrodách kvadrupólu. Dále může být střednice tohoto elektrostatického kvadrupólu v podélném směru zakřivena, přičemž poloměr křivosti je ro3 ven řádově nejméně 10 násobku poloměru příčného průřezu pracovního prostoru.

229 250

Na elektrody elektrtc kvadrupolu podle vynálezu, které jsou tvořeny vodičem jednoduchého, např. kruhového nebo obdélníkového průřezu se přivedou stejnosměrná napětí se střidajicí se polaritou V pracovním prostoru omezeném šroubovici se tak vytvoří kvadrupólové elektrostatické pole, které v širokém rozsahu parametrů kvadrupolu a ěástic zajišíuje příčnou stabilitu transportovaných částic. Podle analytických výpočtů maximální stabilizační účinek lze očekávat při následujících vztazích mezi poloměrem příčného průřezu pracovního prostoru r, stoupáním šroubovice L, potenciálem na elektrodách kvadrupolu + V_Q a napětím V., jimž byly transportované částice urychleny:

L = H r

V tomto případě je očekávaná akceptance kvadrupolu S. rovna:

S s 200 r /mm.rorad; mm/.

Osa elektr ického kvadrupolu nemusí být zcela přímková.

Přípustný poloměr zakřiveni osy, při němž zmenšení akceptan3 ce není ještě podstatné, je roven řádově 1.10 r. Zmenšeni poloměru zakřiveni pod tuto hodnotu povede ke snížení akceptance kvadrupolu.

Hlavni výhody elektr. ického kvadrupolu pro transport urychlených iontů na velké vzdálenosti podle tohoto vynálezu spočívají v jeho jednoduchosti, v malých příčných rozměrech, daných kompaktnosti konstrukce, dále v tom, že ani akceptance ani žádná z uvedených výhod není závislá na délce kvadrupolu, á v tom, že osa kvadrupolu může být v jistých mezích zakřivena.

Elektrí<;^ kvadrupól podle vynálezu je znázorněn v nárysu na obr. 1, zatímco obr. 2 představuje řez rovinou A-A kolmou na podélný rozměr kvadrupolu.

Kvadrupól podle vynálezu znázorněný v nárysu na obr. 1 sestává ze čtyř elektrod 1, které jsou uspořádány do tvaru čtyřchodé šroubovice, v jejíž dutině je pracovní prostor

229 250

Obr. 2 představuje řez kvadrupólem v rovině A-A kolmé na jeho podélný rozměr, kde je jeho čtyřmi elektrodami J vymezena dutina tvořicí pracovní prostor

Elektrické kí> kvadrupólu je možné použit k efektivnímu transportu svazku nabitých částic na libovolné vzdálenosti/ např. při injekci iontů do urychlovačů nabitých částic, v hmotnostních separátorech aj.

Přiklad

Byl zhotoven elektric^ kvadrupol podle tohoto vynálezu, jehož geometrické parametry jsou: r = 5,5 mm, L = » 77 mm, průměr vodiče, z něhož jsou zhotoveny elektrody, je roven 5 mm. Při energii transportovaných protonů 30 keV a napětí na elektrodách V_Q = 4,5 kV je vypočtená akceptance 1100 mm.mrad.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   229 250

   1. Elektricky kvadrupól pro transport nabitých částic tvořený čtyřmi napěťovými elektrodami, jejichž průřez je s výhodou kruhový nebo obdélníkový, vyznačený tim, že elektrody /1/ jsou uspořádány do tvaru čtyřchodé šrouboví ce, přičemž dutina šroubovící vymezená tvoři pracovní prostor /2/, hodnota poměru stoupáni šroubovíce k poloměru příčného průřezu pracovního prostoru je dána vztahem 6 <. , kde L je stoupáni šroubovice, r je poloměr příčného průřezu pracovního prostoru, V., je napětí, jimž byly transportované částice urychleny, a V_Q je napětí ná elektrodách kvedrupólu.
2. 2. Elektrický kvadrupól podle bodu 1j vyznačený tim, že jeho střednice je zakřiven·, přičemž poloměr křivosti je roven řádově nejméně 10 násobku poloměru příčného průřezu pracovního prostoru /2/.