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MBiMMietMM),Mb«ond<r< BjMBEEBBEaSimI Die Erfindung besieht
iob out Ionenhstrahl-Intensitätsmeßvorrichtungen und ist insbesondere für das gleichzeiti,
ge Messan der Intensitäten von zwei Ionenstrahlen in ein Masenspektrometer anwendbar.
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Ionenstrahlintensitätsmeßvorrichtungen zum gleichzeitigen Messen
der Intensitäten von zwei Ionenstrahlen in IIassenspektrometern sind bereits vorgeschlagen
worden; aber sie haben den Machteil, daß sie bei Ionenstrahlen niedriger Intensität,
die nur voneinander durch einen kleinen Abstand getrennt sind, nicht verwendet werden
können.
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Bel der Analyse von Materiallen mlttels Massenspektrometrie können
die zur Verfügung stehenden Proben sehr klein sein, z.B. 10-9 g oder weniger ausmachen.
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Wenn so geringe Mengen zur VerfUgung stehen, ist der Ionenstrahl von
niedriger Intensität, und seine Intensität kann bedeutend abfallen, während die
Massenspktrometriemessungen ausgefürht werden, und dadurch die Genauigkeit der Messung
herabsetzen.
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Wia tohlbekxnnt iat, bilden Isotopen alle ihren eigenan bu eingentümlichen,
charakteristischen Ionenatrahl in Massenspektrometern. Bei zur Zeit zur Verfügung
atahaadan Massenspektrometern ist es durchaus normal, daß die Strahlentunnung nur
0.06 Zoll (1,58 mm) für ainan Unterschied, von einer Masseneinheit in 180 lironainhaitan
ist. Diaaar kleine Trennungswert hat die Verwndung des bekannten empfindlichem Ermittlungsvorrichtungen
bislang verhindert, und als Ergebnis
sind daher die Vorteile der
Massenspektrometrieteohnil : en nicht voll für die Analyse von . Probenmaterial
zahlreicher üblicher Art ausgenütt worden.
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Durch die Erfindung wird Sine Ionenstrahlintensitätsmeßvorrichtung,
bei der die vorgenannten Probleme gelöst sind, geschaffen.
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Der Gegenstand der Erfindung besteht aus einer Ionenstrahlintensitätmeßvorrichtung,
die zwei Kammern aufweist welche durch eine Trennw getrennt sind, welche eine elektrostatische
Begrenzung bildet, wobei jede Kammer eine Einlaßöffnung zum Einlassen des einen
Ionenstrahlsin die eine Kammer und eines anderen oder unterschiedlichen Ionenstrahls
nach der anderen Kammer aufweist, sowie eine Kiektrodeneinrichtung in jeder Kammer
zum Ablenken des Ionenstrahl in dieser Kammer und Beschleunigen desselben in einer
Richtung weg von der Trennwand, ein Target in jeder Kammer im Verlauf des Ionenstrahls,
wobei dieses Target Sekundärelektronen beim Beschießen mit dem lonenstrahl erzeugt,
eine Yorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes in jeder der f Kammern, um die
Sekundärelektronen in solchet Richtung abzulenken, daB sie nicht auf die Tronnwand
treffen,
und eine Vorrichtung im Verlauf dieser abgelenkten 3 kundärelektronen
Aum Anbringen von Ermittlungs-. und Veßvorrichtungen für diese Sekundärelektronen.
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Die Erfindung wird nunmehr anhund der sie b ispielsweise wiedergebenen
Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt Fig. 1 einen Grundriß, Fig. 2 einen Aufriß,
während . Fig. 3 eine Ausschnitt-Perspektivansicht darstellt, Ger.'.'. ß den Figuren
1 und 2 sind zwei Elektroden 1 und 2, die auf 30 K'gehalten sind, an beiden Seiten
einer dünnen Trennwand 3 angeordnet, und zwei positive Ionenstrahlen 4 und 5 passieren
zwei feine bzw. schmale Scklitze 16 und 17 in einer. Vand 6 an beiden Seiten dieser
Trennwand. Die Strahlen werden durch die Elektroden in Vorwärtsrichtung beeinflußt
und nach ihnen hin beschleunigt gt und @-rallen bzw. stoßen auf diese mit einer
eerhöten Geschwindigkeit in der Mitte auf, wo sie S. 14 und 15 freigcb. n. Die Elektronen
würden dann ncrmalerweise auf die dünr. e Trennsand treffen und gingen verloren
; aber ein Magnetfeld mit der durch die Pfeile 7 in Fig. 1 gezeigten Richtung wird
verwendet,
um die Elektronen gleichsam umzubiegen bzw. rundumzulenken,
so daß die beiden Elektronenauf ströme sich in Richtung/ge, genüberliegende wände
8 und 9 der Detektorkammer (Fig. 2) zu bewegen.
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Scheiben aus plastischem Phospor 10 und 11 befinden sich an denjenigen
Punkten, wo die Elektrodenstrahlen andernfalls auftreffen würden, und das Licht,
welches erzeugt wird, wird mit Photovervielfältigerröhren 12 und 13 registriert
bzw. aufgezeichnet.
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In Fig. 3 eignet sich die Ionenstrahlintensitätsmeßvorriohtung für
die Verwendung an einem hiassenspektrometer, das einen Ionenstrahl von etwa 5 KeV
Energie erzeugt und einen Strahlenablenkradius im Mas3enspektrometermagnetfeld von
12 Zoll (305 mm) hat.
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Es ist offensichtlich, daß nur geringfagige werkstattmäßige Anderungen
in der Konstruktion erforderlioh sind, um die Vorrichtung fUr andere Arten von Mas.
enspektrometern geeignet zu machen.
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Die Elektrode 1 ist aus rostfreiem Stahl und hat eine optisch flache
Oberfläche mit Spiegelfinis-h für die Beschießund durch den Ionenstrahl 4. Die Elektrode
1 ist in einen mit Innengewinde versehenen Metallstab niohtezedgt)Mewohrant,derduroeineGlaabdidhtung
27 hindurchführt. Eine Hochspannngsleitung 20
mit einem Plastikisolator
21 wird über einen Verbindungsbauteil 22 gehalten, der an den Deckel 19 angesohraubt
ist, und stellt eine elektrische Verbindung mit der Blektrode 1 über den Metallstab
her, der durch die Abdichtung 27 hindurchführt.
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Der Deckel 19 ist mit Öl gefüllt und an eine dicke Platte oder Scheibe
23 angeschraubt, wobei die Abdichtung zwischen ihnen durch eine O-Ring-Abdichtung
24 unterstützt bzw. gefördert wird. Die Platte 23 ist an einen Körper 25 geschraubt,
und die Abdichtung zwischen ihnen @ ird durch eine O-Ring-Abdichtung 26 unterstützt.
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Die Glasabdichtung 27 ist am einen Ende mit der Platte 23 und am
anderen Snfle mit dam I. ietailstab dichtverbunden und bildet so eine Vakuumabdichtung.
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Der KUrper 25 weist eine. *..'land 6 auf, welche mit Pumplbchern
23 und Parallelsohlitzen 16 und 17 zum Ein-oder Zulassen von Ionenstrahlen 4 und
5 versehen ist.
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Die Schlitze 16 und 17 haben voneinander einen Abstand, der den Trennungswert
der lonenatrahlen entspricht. Eine Trennwand 3 von geringerer Dicke, als dem Trennungswert
der
Ionerstrahren entspricht oder gleichkommt, erstreckt sick über die ganze Mitte des
Körgers 2= hiniieg.
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Ein @ ohr 20 mit einer Vakuumlunpenverbindung 3o bildet eie e Verbindung
mit einem (n@ ht gezeigten) 1o @ enspektrometer.
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Ein organischer Phosphor bzw. Fbosphorkörper 10 ist in einem in den
Körper 25 eingeführte Weicheisenrohr 31 angebracht. Da s i, chr 31. irkt. @ls Abschirmung
zur Erzeugung einer feldreien Zongvor dem Phosphor 10. Geganischer Phosphor 11 ist
in Khnlicher . Veise in einem Weicheisenrohr 32 angebracht.
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Photo-ervielfältiger 12 und 13 sind mit Aluminiumbehältern oder 33
und 34 versehen, die in dot'tel 41--and 42 eingepasst sind. Der Photovervielfältiger
12 hat eine.. eicheisenabschij.'mung 16, die das de seiner Glasumhüllung 40 umgibt,
wobei die Abschirmung ein Fenster aufwcist, das durch das Weicheisenrohr 31 gebildet
ist. Der Photovervielfältiger 13 ist in Sihnliuher . 13ise mit einer Abschirmung
versehen. Eine gute Lichtkopplung zwischen den Photovervielfältigern und den Phosphorn
wird durch Verwendung von Silikonol erzielt.
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Eine dünne Aluminiumsclucht @ ist an der Vorderseite jeans Phosphors
bzw. Phosphorkörpers abge-@ lagert, um den thosphor zu erden und veine pute Reflektion
der rbotonen zu ergeben, die an den Elektroden 1 and 2 (@ nicht sichtbar) erz@ugt
werden.
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Lin mit Eisenkern ausgestattieter Elektromagnet 35 liefert ein Mangetfeld
in der Ebene der Trennwand 3.
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Er iut mit Kühlspulen oder -wiclungen 36 versehen.
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< Ein Deckel 37, der gegenüber dem Deckel 19 sitzt, ist gleicharti
mit letztcrem ausgebildet und beinboltet eine Elektrole 2, die mit Vakuumdichtungon
in der gleichen Art. ie die Elehtrode 1 versehen ist. jie Leitung 38 wird über einen
Verbindung bauteil 39, der ähnlich dem Verbindungsbauteil 22 ausgebildet ist, gehalten.
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Im Betrieb werden die Ionenstrahlen 4 und 5 mit der Energie von 5
KeV so eingestellt, daß sie ourch die Schlitze 16 und 17 hindurchveraufen. Der Strahl
4 wird durch die Anziehungskraft der Elektrode 1 aufwärts abrebot gebogen, @wobei
die Elektroden ein nogatives Potential von 3 KV haben.
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@und der Strahl 5 wird durch die Elektrode 2 abwärts abgebogen,
Die
Ionen werden dadurch beschleunigt und erzeugen Sekundärelektronen mit ßuter Ausbeute.
Die Elektronen werden von den Elelitrolen weg beschleunigt, und lhr Verlauf wird
durch das aufgebrachte bzw. erzeugte Magnetfeld bestim'ut.DisesFeld.virdsoeingestellt,
daß es die Sekundärelektronen zur Mitte der Phosphore bzw. Phosphorkörper 10 und
11 bringen, wo sie hotonen erzeugen. Das Magnetfeld ist nicht stark genug, um eine
bedeutende Abbiegung der Ionenstrahlen hervorzurufen. Die Spannungsimpulse von den
Photovervielfältigern her werden den gewöhnlichen Veratärkern und Zählern /scalers/
zugeführt.
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Somit kann man zwei Strahlen gleichzeitig betrachten oder untersuchen,
z. B. U 235 und U 238, und der Umstand, daß die Probe rasch zerfällt, beeinträchtigt
die Genauigkeit der Ilessung nicht. Normalerweise würde man hoffen, die Ionen zu
zählen bzw. eine Ionenzählung anzustreben, jder man kennte auch die Strahlen dazu
benutzen, zwei @ aufzuladen und das Isotopenverhältnis durch Vergleich der Ladungen
zu erhalten bder zu ermitteln.
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Versuche haben gessigt, daß durch die Anwendung des Magnetfeldes
keine b @tsamen @eb. er bei @@@ Ionenzählung
als Tolf. uftreten.
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Dis Fokussiere: der beiden in Frage stehen en Elektronenstr me ist
antersueht worden, indem die Ionenstrahlistensltät auf einen Wert pebracht wor en
ist, w visselle Bilder zum tudiun zur Verfügeng standen. die Ionenstrahler hatter
die Term einns serm@en @@nd@s mit elsem @@eeschsitt von 6 mm x 0,02 Zo' / 6 mm x
20 thou"./ Die erzeugten Elektronenbilder an den Phosphosen waren kreisrand @d ungeführ
2-3 mm im Durebmesser. So läßt soch sugen, daß seine Ionen infolge des wofokussierers
der Elektronerbilder verleren gehen. Annerlem erfolgt keine bedeatsame Abinderung
der relatigen Indensität der Gekandärelektronenstrahlen dach eine @ags-Iastabilität
der Strahlen. Dies ist für das Kufrechternalten der heßgenauigkeit von großen Behlung.
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Die Erfindung betrifft @@ch Abinderungen ler im beiliegenden Pat@ntarspruch
1 derissenen K@führungsform und besient sich vor allem a@@@. auf simtliene @rfin@@ngsmerkmale,
die im dinselren -- oder in Kemblaatien -- in den gesamten ursprünglichen knrell@gsunterlagen
offonbart slad.
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