DE1296418B

DE1296418B - Vorrichtung zur Gewinnung einer elektrischen Spannung als Mass fuer das Verhaeltnis Masse zu Ladung von Ionen

Info

Publication number: DE1296418B
Application number: DEK50644A
Authority: DE
Inventors: Kanda Yozo Kodaira; Morito Nozomu; Tauchi Shoji
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1962-08-25
Filing date: 1963-08-26
Publication date: 1969-05-29
Also published as: US3244876A; DE1296418C2

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ge- . ·!·■«>·. m , ,. , , . , ,

winnung einer elektrischen Spannung als Maß für das J^eweihS^{e Wert von} T ^{kann direkt} ^an&^zei& ^werden·

Verhältnis Masse zu Ladung (^) von Ionen, die ^Die Auswertung der gelieferten Ergebnisse erfordert

⁰Ve/ somit keine besonderen Spezialkenntnisse oder Er-

mit Hilfe eines homogenen Magnetfeldes nach ihrem 5 fahrungen.

^ getrenntwerden,miteinerHall-Sondezur Messung ^So^ die Massenzahlen direkt angezeigt werden,

e ^s ' ⁶ so wird vorteilhafterweise em Koordmaten-Anzeige-

der Magnetfeldstärke. gerät verwendet, wobei der eine Koordinaten-Eingang

Das Verhältnis der Masse zur Ladung (■*) der f ^de* ^A™&%? ^der ™^ehf Hall-Sonde der andere

⁶ Uj ίο Koordmaten-Emgang an den Ausgang des Ionen-

in den Ionenkollektor eines Massenspektrographen kollektors angeschlossen ist.

eindringenden Ionen kann durch folgende Gleichung In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der

ausgedrückt werden: Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigt

A b b. 1 ein Blockschaltbild eines Anzeigesystems

— = k·^- (1) ^{1S und}

e γ A b b. 2 ein schematisches Schaltbild einer Detektor-

einheit zur Verwendung im Gerät von A b b. 1.

wobei H die magnetische Feldstärke des Ablenkfeldes, Ein magnetischer Massenspektrograph weist eine

V die Ionenbeschleunigungsspannung und k eine Analysatoreinheit auf, die aus einem Ionenbeschleu-Konstante ist ao niger 1 mit einer Ionenbeschleunigungsspannung V,

Demgemäß ist zu jedem Zeitpunkt der Wert ^ ^dnem !^ablenksystem 2 mit einem Magnetfeld H ^{6 J} ^ e sowie einem Ionenkollektor und Verstarker 3 besteht,

der in den Ionenkollektor eindringenden Ionen Eine Detektoreinheit 4 mit zwei Hall-Generatoren 9 umgekehrt proportional der jeweiligen Ionenbeschleu- und 10 ist in dem Spalt zwischen den Magnetpolen, nigungsspannung und außerdem proportional dem »5 welche das Magnetfeld H erzeugen, angeordnet. Ein Quadrat der magnetischen Feldstärke. Zur Messung dem Hall-Generator 9 der Detektoreinheit 4 zugeder jeweiligen Feldstärke sind nun zwei Methoden führter Steuerstrom wird durch einen automatischen bekannt, einmal eine indirekte Methode, bei welcher Regelkreis 5 gesteuert. Die Ausgangsseite der Detektorder Erregerstrom gemessen wird, und eine direkte einheit 4 ist mit einer der Koordinaten (beispielsweise Methode, bei welcher in das Magnetfeld Hall-Sonden 3° der X-Achse) eines Aufzeichnungsgerätes 8 mit eingesetzt werden. X-F-Koordinatensystem über einen Zähler 6 und ein

^ «- f-Wertes ,er-

weisen beide Methoden den Nachteil auf, daß der bunden. Die andere Koordinate (F) des Aufzeichnungs-

erzielte Meßwert lediglich proportional der Quadrat- 35 gerätes ist mit der Ausgangsseite des Ionenkollektors

™_Ze, von i is,. Wenn a_lso eine Maßanalyse *$££££&*&£* des Masten is, so einer unbekannten Probe durchgeführt wird, so weist ausgebildet, daß die Ausgangsklemmen des primären die Skalenreihe der Massenzahlen des erzielbaren Hall-Generators 9 mit den Eingangsklemmen des Massenspektrums keine gleichmäßigen Abstände auf, 4° sekundären Hall-Generators 10 verbunden sind, beidie Skalenreihe schiebt sich vielmehr mit ansteigender spielsweise wie in A b b. 2 dargestellt. Je nach Erfor-Massenzahl zusammen. Um ein derartiges Massen- dernis ist ein Verstärkern zwischen einer der Ausspektrum auswerten zu können, sind deshalb kompli- gangsklemmen des ersten Hall-Generators 9 und der zierte Verfahren erforderlich, beispielsweise Ver- entsprechenden Eingangsklemme des zweiten Hallgleiche mit bekannten Massenspektren, und außerdem 45 Generators 10 vorgesehen. Der automatische Regelbeträchtliche Erfahrungen und Kenntnisse. kreis 5 ist so ausgebildet, daß er der Eingangsseite des Aufgabe der Erfindung ist es, einen Massen- ersten Hall-Generators 9 einen Steuerstrom 7_C1 zuführt,

spettrographen » scnanen, de, den We« i an XÜS^

jedem Punkt des erzielten Massenspektrums direkt 50 Demgemäß weist die Ausgangsspannung Ej₁₁ des anzeigt und ein lineares Massenspektrum liefert. ersten Hall-Generators 9 die folgenden Abhängig-Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch keiten auf:

eine Stromquelle, die an die Hall-Sonde einen zur jj

Ionenbeschleunigungsspannung umgekehrt propor- E_hl ~ /_C1 · H ~ — (2)

tionalen Erregerstrom liefert und durch eine zweite, 55 V
im gleichen Magnetfeld angeordnete Hall-Sonde,

deren Eingang mit dem Ausgang der ersten Hall- Auf Grund dieser Anordnung der Detektoreinheit 4,

Sonde verbunden ist und an deren Ausgang sich eine bei welcher die Ausgangsspannung Eh₁ des ersten

den, VerhäUnh i proportional Spannung einstei,,. _fc SgSHtaEÄtaLi£zS,H*

Auf diese Weise wird nämlich erreicht, daß die Hall- Generators 10 geführt wird, so daß durch diesen ein

Spannung der zweiten Hall-Sonde umgekehrt propor- Steuerstrom /_ca proportional der Spannung Ua₁ fließt,

tional der Beschleunigungsspannung und proportional weist die Ausgangsspannung E^ des zweiten HaIl-

dem Quadrat der Feldstärke ist, damit aber direkt Generators 10 die folgenden Abhängigkeiten auf:

proportional dem gesuchten Wert —. Somit fallen ⁵

^e ff²

alle obenerwähnten Schwierigkeiten weg, d. h., es E_h ~ I_Ci· H ~ E_h · H ~ —- (3)

wird ein lineares Massenspektrum erzielt, und der ² ' V

Damit ist aber die Ausgangsspannung E^ bezüglich ihres Betrages direkt proportional dem Wert —.

Die Ausgangsspannung bzw. das Ausgangssignal wird dann durch den Zähler 6 geleitet oder durch einen geeigneten Verstärker verstärkt und darauf in das Anzeigegerät 7 eingegeben, in welchem das Signal den Betrag

von —, welcher der obigen Gleichung (1) zu jedem Zeitpunkt genügt, anzeigt. Das die Anzeige des Betrages — hervorrufende Signal wird dann zur

.Y-Achse des Aufzeichnungsgerätes 8 mit Z-7-Koordinatensystem geführt, während andererseits der Ionenkollektor und der Verstärker 3 als Eingang für die r-Achse verwendet werden. Damit wird ein Massenspektrum mit gleichmäßiger Massenzahlskala erzeugt.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Gewinnung einer elektrischen Spannung als Maß für das Verhältnis Masse zu (tft \
—J von Ionen, die mit Hilfe eines homogenen Magnetfeldes nach ihrem — getrennt werden,

mit einer Hall-Sonde zur Messung der Magnetfeldstärke, gekennzeichnet durch eine Stromquelle (S), die an die Hall-Sonde (9) einen zur Ionenbeschleunigungsspannung umgekehrt proportionalen Erregerstrom liefert, und durch eine zweite, im gleichen Magnetfeld angeordnete Hall-Sonde (10), deren Eingang mit dem Ausgang der ersten Hall-Sonde (9) verbunden ist, und an deren

Ausgang sich eine dem Verhältnis — proportionale

Spannung einstellt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der zweiten Hall-Sonde (10) an die eine Koordinate eines Koordinaten-Anzeigegerätes gelegt ist, an dessen anderer Koordinate der Ausgang des Ionenkollektors liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die erste (9) und die zweite (10) Hall-Sonde ein Verstärker (11) zwischengeschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen