FR2522198A1 - Analyseur de masse pour spectrometre de masse du type piege tridimensionnel - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE LA SPECTROMETRIE DE MASSE. L'ANALYSEUR DE MASSE DE SPECTROMETRE DE MASSE HYPERBOLOIDE DU TYPE PIEGE TRIDIMENSIONNEL COMPORTE UNE ELECTRODE ANNULAIRE ET DEUX ELECTRODES FRONTALES 2 SE PRESENTANT SOUS FORME D'HYPERBOLOIDES ET FORMANT L'ESPACE DE TRAVAIL DE L'ANALYSEUR, UNE OUVERTURE MENAGEE DANS L'ELECTRODE ANNULAIRE 1 POUR L'ENTREE D'UN FAISCEAU D'ELECTRONS IONISANT DANS LEDIT ESPACE DE TRAVAIL, DES CANONS ELECTRONIQUES 3 ET UN RECEPTEUR 4 DES IONS A ANALYSER, ET EST CARACTERISE, SUIVANT L'INVENTION, EN CE QUE L'OUVERTURE DE L'ELECTRODE ANNULAIRE 1 SE PRESENTE SOUS FORME D'UNE FENTE ANNULAIRE CONTINUE 6. L'ANALYSEUR DE MASSE EST DESTINE A EFFECTUER L'ANALYSE CHIMIQUE DES SOLIDES ET DES GAZ.
Description
L'invention se rapporte aux spectromètres de masse et concerne plus précisément les analyseurs de masse de spectromètres de masse hyperbololdes du type piège tridimensionnel. L'analyseur de masse peut entre utilisé dans les spectromètres de masse à sensibilité et à pouvoir de résolution élevés, destinés à l'analyse chimique de solides et de gaz.
On connatt les analyseurs de masse pour spectromètres de masse hyperbololdes, comportant une électrode annulaire et deux électrodes frontales, se représentant sous forme d'hyperbololdes de révolution et formant l'espace de tra vail de l'analyseur (c'est-à-dire l'espace où se produit l'ionisation et le triage des ions), un canon électronique et un récepteur des ions sélectionnés. L'une des électrodes frontales possède une ouverture de dimensions finies pour introduire dans l'espace de travail de l'analyseur un faisceau d'électrons ionisant (voir, par exemple, "Pribory i tekhnika eksperimenta1,/"Instruments et technique d'expérimentation"/, n 1, p.166, 1973).
Le faisceau électronique est produit par un canon électronique comportant une cathode, une électrode de commande et une électrode de formation du faisceau. Un tel canon électronique doit également assurer l'introduc- tion dans l'espace de travail de l'analyseur d'un faisceau d'électrons possédant la densité nécessaire, des paramètres géométriques et électriques déterminés, pour obtenir la sensibilité requise. En outre, pour assurer un régime impulsionnel de fonctionnement de l'analyseur de masse dl spectromètre de masse, le canon électronique doit permettre de commander d'une manière efficace le faisceau d'électrons, son courant de fond à l'état bloqué doit entre minimal.
L'efficacité du fonctionnement d'un canon électronique peut autre appréciée à l'aide du taux de transmission du courant électronique qui est déterminé comme le rapport du courant électronique introduit dans l'espace de travail de l'analyseur au courant d'émission, c'est-à-dire au courant électronique total émis par la cathode du canon. Un inconvénient commun à tous les dispositifs connus réside dans ltefficacité insuffisante de la concentration du faisceau électronique et dans le faible taux de transmission du courant.
Un spectromètre de masse dans lequel le faisceau électronique est introduit dans l'analyseur par des ouvertures dans les électrodes frontales a une sensibilité insuffisante, car les ions dans l'espace de travail d'un tel analyseur se forment dans une zone présentant une efficacité de piégeage affaiblie. En outre, la présence d'une ouverture, même de faibles dimensions, pour l'introduction du faisceau électronique apporte des distorsions dans la répartition du potentiel dans l'espace de travail de l'analyseur de masse, l'asymétrie de cette distorsion influen çant beaucoup les paramètres, à cause de résonances à harmoniques, en diminuant dans une grande mesure la sensibilité et le pouvoir de résolution de l'analyseur de masse du spectromètre de masse du type piège tridimensionnel.De plus, la déposition du flux d'électrons ionisant sur des surfaces de travail de l'analyseur de masse entrasse la formation sur celles-ci de pellicules d'hydrocarbures diélectriques, ces pellicules d'hydrocarbures étant chargées par les flux électronique et ionique, entre les pellicules d'hydrocarbures chargées et la surface propre il se forme une différence de potentiel de contact, ce qui, également, provoque une distorsion asymétrique importante du potentiel dans l'espace de travail de l'analyseur de masse.
On connait aussi un analyseur de masse de spectromètre de masse du type piège tridimensionnel, dans lequel l'introduction du faisceau électronique ionisant est effectuée à travers l'ouverture dans l'électrode annulaire (voir "GiperboloIdnye mass-spektrometry" /"Spectromètres de masse hyperbololdes"/ par E.P. Sheretov.Revue "Izmereniya, kontrol, avtomatisatsia" Aesures, contrôle, automatisation"/, p. 29, 1980). Grecs à la distance accrue sur laquelle se produit l'ionisation, ainsi qu'à l'augmentation de l'effi- cacité du piégeage des ions formés dans l'espace de travail, la sensibilité dudit dispositif connu est plus grande que celle du dispositif dans lequel le faisceau électronique est introduit à travers l'ouverture dans une électrode frontale. Pour compenser l'influence des pellicules diélectriques formées sur les caractéristiques du dispositif, du côté opposé de l'électrode annulaire il y a une ouverture pour la sortie du faisceau d'électrons.
Cependant, les distorsions de mEme que l'asymétrie de la distorsion du potentiel, dues à la présence, en certains endroits, des ouvertures pour l'entrée et pour la sortie du faisceau d'électrons, ainsi qu'à la présence de pellicules diélectriques localisées seulement dans la zone de sortie, ces pellicules étant formées par suite d'une extraction incomplète du flux d'électrons de l'espace de travail de l'analyseur de masse, provoquent une perte et une limitation de la sensibilité et du pouvoir de résolution de l'analyseur de masse connu considéré.
L'invention vise donc à mettre au point un analyseur de masse de spectromètre de masse hyperboloIde du type piège tridimensionnel dont la constitution réduirait les distorsions et assurerait l'absence de toute asymétrie dans la répartition du potentiel dans l'espace de travail de l'analyseur de masse due à la présence des ouvertures d'entrée et de sortie du faisceau d'électrons ionisant, et qui serait caractérisé par un taux élevé de transmission du courant d'électrons, ce qui permettrait d'améliorer la sensibilité et d'augmenter le pouvoir de résolution de l'analyseur de masse.
Ce problème est résolu à l'aide d'un analyseur de masse de spectromètre de masse du type piège, tridimension- nel,comportant une électrode annulaire et deux électrodes frontales se présentant sous forme d'hyperbololdes et formant l'espace de travail de l'analyseur, possédant une ouverture dans l'électrode annulaire par laquelle un faisceau d'électrons ionisant est introduit dans l'espace de travail de l'analyseur et comportant de plus un canon électronique ayant une cathode, une électrode de commande et une électrode de formation du faisceau, ce canon se situant en dehors de l'espace de travail et étant orienté de façon à diriger son faisceau d'électrons à travers l'ouverture d'entrée dans l'espace de travail, ainsi qu'un récepteur d'ions triés, ledit analyseur étant, selon l'invention, caractérisé en ce que ladite ouverture d'entrée du faisceau d'électrons est exécutée sous forme d'une fente annulaire continue.
Il est avantageux de munir un tel analyseur de masse d'au moins un canon électronique supplémentaire, disposé de telle manière, par rapport au canon principal, que les faisceaux d'électrons formés par ces canons se coupent en un point se situant sur l'axe de symétrie du système, cet axe passant par les électrodes frontales dans le plan de la fente annulaire, et forment des angles égaux entre eux.
La cathode du canon électronique peut entre disposée entre son électrode de commande et l'électrode de l'analyseur de masse remplissant additionnellement la fonction d'électrode de formation du faisceau du canon électronique.
Il est aussi souhaitable de doter l'analyseur de masse de réflecteurs du faisceau électronique en nombre égal à celui des canons électroniques, chaque réflecteur étant disposé entre deux canons dans le plan de la fente annulaire en dehors de l'espace de travail et ayant la forme d'une rigole orientée par son côté ouvert vers ladite fente annulaire et courbée suivant une forme répétant celle de la génératrice de la fente.
L'analyseur de masse du spectromètre de masse hyperbololde du type piège tridimensionnel selon l'invention est caractérisé par une sensibilité élevée et par un pouvoir de résolution accru grâce à la présence de la fente annulaire servant à l'entrée et à la sortie du faisceau électronique ionisant, ce qui permet d'augmenter le flux d'électrons introduit et de le faire sortir plus efficacement sans introduire d'asymétrie dans la répartition du potentiel dans l'espace de travail de 1 1analyseur.
L'augmentation du nombre de canons électroniques et leur disposition symétrique assurent une dépos2tion symétrique du flux d'électrons ionisant et une formation symétrique des pellicules diélectriques, ce qui permet d'éviter toute asymétrie de la distorsion du potentiel dans l'espace de travail de l'analyseur.
La disposition de la cathode du canon électronique entre son électrode de commande et l'électrode de l'analyseur de masse remplissant auxiliairement le rôle de l'électrode de formation du faisceau du canon électronique, supprime la zone intermédiaire entre le canon électronique et l'électrode de l'analyseur de masse comportant l'ouverture d'entrée, cette zone devenant une partie du canon électronique lui-mme. On n'a plus besoin d'urne électrode de formation de faisceau particulière, et de plus, une telle disposition réciproque de la cathode et de l'électrode de commande accroît l'efficacité de la formation et de la commande du faisceau, les pertes de courant électronique à l'électrode de commande et à celle de formation se trouvant elles aussi supprimées.
Toutes ces particularités permettent d'augmenter nettement le taux de transmission du courant électronique du système, ainsi que d'augmenter dans une grande mesure la sensibilité de l'analyseur de masse selon l'invention.
La présence de réflecteurs du faisceau électronique permet d'utiliser plus efficacement le flux d'électrons introduit dans l'espace de travail de l'analyseur de masse, ce qui contribue aussi à l'amélioration de la sensibilité du spectromètre de masse.
Dans l'exposé qui suit, l'invention est rendue plus comprdhensible par la description de variantes concrètes de réalisation et par les dessins annexés, sur lesquels, selon l'invention;
- la figure 1 montre schématiquement un analyseur de masse de spectromètre de masse hyperboloide du type piège tridimensionnel, conforme à l'invention;
- la figure 2 représente une coupe suivant II-II de la figure 1;
- la figure 3 représente le même analyseur que celui de la figure 1, mais possédant une électrode annulaire remplissant additionnellement le rôle d'électrode de formation du faisceau du canon électronique.
- la figure 1 montre schématiquement un analyseur de masse de spectromètre de masse hyperboloide du type piège tridimensionnel, conforme à l'invention;
- la figure 2 représente une coupe suivant II-II de la figure 1;
- la figure 3 représente le même analyseur que celui de la figure 1, mais possédant une électrode annulaire remplissant additionnellement le rôle d'électrode de formation du faisceau du canon électronique.
- la figure 4 représente la courbe de variation du taux de transmission du courant électronique en fonction de la valeur de la tension à l'électrode de commande du canon électronique, où sur l'axe des abscisses sont portées les valeurs U de tension, en V, et sur l'axe des ordonnées sont portées les valeurs du taux K de transmission du courant électronique, en
- la figure 5 montre la courbe de variation du taux K de transmission du courant électronique en fonction du courant d'émission de la cathode du canon électronique, où sur l'axe des abscisses sont portées les valeurs du courant I d'émission de la cathode du canon électronique, en A, et sur l'axe des ordonnées sont portées les valeurs du taux K de transmission du courant électronique, en
L'analyseur de masse du spectromètre de masse hyper bolide du type piège tridimensionnel montré sur les figures 1 et 2 comporte une électrode annulaire 1, deux électrodes frontales 2, des canons électroniques 3 et un récepteur 4 des ions sélectionnés. Les électrodes 1, 2 engendrant un champ électrique se présentent sous forme d'hyperbololdes de révolution et forment l'espace de travail (d'ionisation) de l'analyseur de masse, dans lequel, lors de l'application de potentiels aux électrodes formant le champ 1, 2,s'effectue le triage des ions à analyser d'après leurs charges spécifiques. Les canons électroniques 3 sont disposés en dehors de l'espace de travail et sont orientés de façon à assurer l'introduction des faisceaux d'électrons 5 dans l'espace de travail de l'analyseur de masse.L'entrée et la sortie du faisceau d'électrons ionisant 5 s'effectuent à travers la fente annulaire continue 6 ménagée dans ltélec- trode annulaire 1. La fente annulaire 6 est disposée dans le plan de la section minimale de l'électrode annulaire 1, ce plan étant perpendiculaire à l'axe de symétrie du dispositif passant par les électrodes frontales 2. L'électrode annulaire 1 selon l'invention est constituée de deux parties symétriques sous forme d'hyperbolordes tronqués. La sortie des ions sélectionnés vers le récepteur 4 se fait par une ouverture 7 dans l'électrode frontale 2. Le nombre de canons électroniques peut être de un, deux ou davantage. Sur les figures 1 et 2 est montré le cas d'utilisation de trois canons électroniques 3.Les canons électroniques 3 sont dans ce cas disposés de telle façon que le faisceau d'électrons 5 de chaque canon 3 se situe dans le plan de la fente annulaire 6.
- la figure 5 montre la courbe de variation du taux K de transmission du courant électronique en fonction du courant d'émission de la cathode du canon électronique, où sur l'axe des abscisses sont portées les valeurs du courant I d'émission de la cathode du canon électronique, en A, et sur l'axe des ordonnées sont portées les valeurs du taux K de transmission du courant électronique, en
L'analyseur de masse du spectromètre de masse hyper bolide du type piège tridimensionnel montré sur les figures 1 et 2 comporte une électrode annulaire 1, deux électrodes frontales 2, des canons électroniques 3 et un récepteur 4 des ions sélectionnés. Les électrodes 1, 2 engendrant un champ électrique se présentent sous forme d'hyperbololdes de révolution et forment l'espace de travail (d'ionisation) de l'analyseur de masse, dans lequel, lors de l'application de potentiels aux électrodes formant le champ 1, 2,s'effectue le triage des ions à analyser d'après leurs charges spécifiques. Les canons électroniques 3 sont disposés en dehors de l'espace de travail et sont orientés de façon à assurer l'introduction des faisceaux d'électrons 5 dans l'espace de travail de l'analyseur de masse.L'entrée et la sortie du faisceau d'électrons ionisant 5 s'effectuent à travers la fente annulaire continue 6 ménagée dans ltélec- trode annulaire 1. La fente annulaire 6 est disposée dans le plan de la section minimale de l'électrode annulaire 1, ce plan étant perpendiculaire à l'axe de symétrie du dispositif passant par les électrodes frontales 2. L'électrode annulaire 1 selon l'invention est constituée de deux parties symétriques sous forme d'hyperbolordes tronqués. La sortie des ions sélectionnés vers le récepteur 4 se fait par une ouverture 7 dans l'électrode frontale 2. Le nombre de canons électroniques peut être de un, deux ou davantage. Sur les figures 1 et 2 est montré le cas d'utilisation de trois canons électroniques 3.Les canons électroniques 3 sont dans ce cas disposés de telle façon que le faisceau d'électrons 5 de chaque canon 3 se situe dans le plan de la fente annulaire 6.
Les faisceaux d'électrons 5, dont les axes sont montrés sur la figure 2 en traits mixtes et qui proviennent de tous les canons 3, se coupent en un point 8 se situant dans l'espace de travail de l'analyseur de masse, sur l'axe de symétrie du système passant par les électrodes frontales 2. En outre, les faisceaux d'électrons introduits 5 forment entre eux, dans le plan de la fente 6Jdes angles égaux dC qui, dans l'exemple décrit, sont de 1200.
La sortie du faisceau d'électrons ionisant 5 de l'espace de travail de l'analyseur se fait par la même fente annulaire continue 6 de l'électrode annulaire 1.
Pour augmenter le chemin parcouru par le faisceau d'électrons et sur lequel se produit l'ionisation, l'analyseur est doté de réflecteurs 9 du faisceau d'électrons, dispo 88 en dehors de l'espace de travail de l'analyseur, dans le plan de la fente annulaire 6. Le nombre de réflecteurs 9 est choisi égal au nombre de canons électroniques 3 et sont répartis de telle façon qu'entre deux canons soit placé un réflecteur 9. Les réflecteurs 9 ont la forme d'une rigole orientée par son côté ouvert vers la fente annulaire 6 et courbée suivant la forme de ladite fente.La géométrie d'un réflecteur 9, son potentiel et son éloignement de la fente annulaire 6 sont à calculer en foncticn des relations connues aux spécialistes dans ce domaine de la technique et sont choisis de telle façon qu'entre le réflecteur 9 et l'électrode annulaire 1 il se forme un miroir électronîpe qui réfléchit la plus grande partie du faisceau d'électrons sortant de l'espace de travail de l'analyseur en le focalisant en direction de retour à travers la fente annulaire 6 dans l'espace de travail.
La variante de réalisation de l'analyseur de masse du spectromètre de masse du type piège tridimensionnel montrée sur la figure 3 comporte une électrode annulaire 1,deux dlectrodes frontales 2, un canon électronique 10 et un récepteur 4 des ions sélectionnés. La sortie des ions sélec tonnés de l'espace de travail de l'analyseur de masse vers le détecteur 4 se produit par l'ouverture 7 dans l'électrode frontale 2. Le canon électronique 10 est disposé en dehors de l'espace de travail de l'analyseur de masse et est orienté pour diriger le faisceau d'électrons ionisant 5, à travers la fente annulaire 6 de l'électrode annulaire 1, dans l'espace de travail de l'analyseur de masse. Le canon électronique 10 comprend une source d'électrons: une cathode il et une électrode de commande 12.La fonction de l'électrode de formation du faisceau est remplie par l'électrode annulaire 1. A cette fin, la cathode 11 est située entre l'électrode de commande 12 et l'électrode annulaire 1, les distances entre la cathode 11 et l'électrode 12 et entre la cathode Il et l'électrode 1, la géométrie de la cathode Il et de l'électrode 12, ainsi que leurs potentiels, sont choisis sur la base des relations bien connues aux spécialistes dans ce domaine de la technique, en fonction de la géomdtrie de l'électrode 1, de son potentiel et de la géométrie de l'ouverture d'entrée constituée par ladite fente annulaire 6 de l'électrode annulaire 1.
L'analyseur de masse du spectromètre de masse hyperbololde du type piège tridimensionnel, montré sur les figures 1, 2, fonctionne comme suit. Les faisceaux d'électrons 5 fournis par les canons électroniques 3 sont introduits dans l'espace de travail de l'analyseur de masse à travers la fente annulaire continue 6 de l'électrode annulaire 1. Les faisceaux d'électrons 5 introduits ont, suivant l'axe R, des dimensions limi tées par la géométrie des canons électroniques eux-mêmes, et, suivant l'axe Z,leurs dimensions sont limitées par la largeur de la fente 6 par laquelle le faisceau 5 entre dans l'espace de travail.En outre, chaque faisceau électronique 5 passant suivant l'axe Z à l'intérieur de ltespace de travail est soumis à l'action de la force focalisante du champ électrique agissant dans l'espace de travail de l'analyseur.
En sortant de l'espace de travail par la même fente annulaire continue 6, le faisceau d'électrons 5 tombe sous l'action du champ de freinage du réflecteur 9, est réfléchi, concentré, et entre de nouveau dans l'espace de travail de l'analyseur de masse. Dans ce cas, gracie à l'action de la force focalisante exercée suivant l'axe Z et à la présence de la fente annulaire 6, le nombre a'oscillations (de réflexions et d'entrées répétées du faisceau d'électrons 5 dans l'espace de travail de l'analyseur) de chacun des faisceaux d'électrons 5 peut être suffisamment élevé et ntest limité que par la durée de l'ionisation, qui dépend du régime de travail de l'analyseur de masse du spectromètre de masse.
De cette façon, gracie à l'augmentation du chemin du faisceau d'électrons 5 dans l'espace de travail de l'analyseur, l'efficacité de l'ionisation augmente sensiblement et la sensibilité de l'ensemble du dispositif s'en trouve améliorée. Pour supprimer les inconvénients dus à l'asymétrie de l'entrée du faisceau d'électrons, le nombre de canons électroniques 3 peut être égal à deux ou à un nombre plus grand, et on les répartit comme décrit ci-dessus. La figure 2 illustre le cas où les canons électroniques sont au nombre de trois et sont disposés de manière que leurs cathodes se situent dans le plan de la fente annulaire 6, les canons eux-mêmes étant répartis régulièrement suivant une circonférence et la distance angulaire entre eux étant égale à 1200.L'augmentation du nombre de canons électroniques entrain un accroissement du flux d'électrons total introduit simultanément dans l'espace de travail de l'analyseur, et leur disposition conforme à l'invention assure une répartition symétrique de flux d'électrons dissipé après avoir subL une réflexion multiple, et par conséquent, une répartition symétrique des pellicules diélectriques déposées sur les surfaces de travail (utiles) de l'analyseur de masse, ce qui permet d'augmenter nettement la sensibilité et le pouvoir de résolution du dispositif gracie à la suppression de l'influence des résonances à harmoniques dues aux dis torsions asymétriques du potentiel dans l'espace de travail.
En outre, l'augmentation du nombre de canons électroniques 3 permet d'améliorer sensiblement la fiabilité du dispositif, ce qui est particulièrement important pour la mise au point de spectromètres de masse qui doivent fonctionner dans les conditions d'un vol cosmique.
Dans un analyseur de masse de spectromètre de masse réel dont l'énergie du flux d'électrons ionisant 5 est de l'ordre de 100 gV, le diamètre de l'électrode annulaire 1 dans le plan de la fente annulaire 6 est de 17 ordre de 4 cm, le temps d'ionisation est de 50 à 60 périodes du champ haute fréquence, ou, pour une fréquence de travail de 106
Hz, de 50 à 60 ) 8. Il s'ensuit que le nombre d'oscillations éventuelles du faisceau d'électrons dans le plan de la fente 6 est très grand et constitue 104 à 105. Or, le nombre réel d'oscillations est limité par le coefficient d'utilisation du flux d'électrons, c'est-à-dire par sa partie qui est réfléchie et introduite de nouveau dans l'espace de travail de l'analyseur.Pour un coefficient d'utilisation du flux réalisable et expérimentalement obtenu de 0,8 (coefficient pris pour une seule oscillation), le courant électronique augmente de 5 à 6 fois pour un canon électronique, ce qui assure une amélioration correspondante de tout le dispositif comportant plusieurs canons électroniques.
Hz, de 50 à 60 ) 8. Il s'ensuit que le nombre d'oscillations éventuelles du faisceau d'électrons dans le plan de la fente 6 est très grand et constitue 104 à 105. Or, le nombre réel d'oscillations est limité par le coefficient d'utilisation du flux d'électrons, c'est-à-dire par sa partie qui est réfléchie et introduite de nouveau dans l'espace de travail de l'analyseur.Pour un coefficient d'utilisation du flux réalisable et expérimentalement obtenu de 0,8 (coefficient pris pour une seule oscillation), le courant électronique augmente de 5 à 6 fois pour un canon électronique, ce qui assure une amélioration correspondante de tout le dispositif comportant plusieurs canons électroniques.
L'analyseur de masse du spectromètre de masse hyper bolide du type piège tridimensionnel montré sur la figure 3 fonctionne cosse suit.
On applique aux électrodes 1, 2 formant le champ électrique de l'analyseur de masse, à partir de sources (non montrées sur le dessin)1 des potentiels assurant la création, dans l'espace de travail de l'analyseur de masse, d'un champ électrique de triage à haute fréquence ayant une composante continue.
On applique à la cathode Il du canon électronique 10 la tension de chauffage et une tension de polarisation continue Uk, et à l'électrode de commande 12 on applique une tension de polarisation continue sur laquelle peut être superposée une tension impulsionnelle pour commander la durée de l'entrée du faisceau ionisant 5 dans l'espace de travail de l'analyseur. Le potentiel de l'électrode de commande 12 est négatif par rapport au potentiel de la cathode 11, et le potentiel de la cathode 11 est à son tour négatif par rapport au potentiel de 1'électrode annulaire 1, ce dernier étant déterminé par les paramètres requis du champ électrique haute fréquence à composante continue dans l'espace de travail de l'analyseur de masse.Les potentiels de la cathode Il et de l'électrode 12 sont réglés, pour une valeur déterminée du potentiel de l'électrode 1, de façon que cette dernière, outre sa fonction principale d'électrode de formation du champ de l'analyseur de masse, remplisse additionnellement la fonction d'électrode de formation du faisceau du canon électronique 10. Dans ce cas, les électrons émis par la cathode Il sont concentrés en un flux convergent 5 et sont sortis vers l'espace de travail de l'analyseur de masse.
L'absence, sur le traJet du faisceau d'électrons 5, de l'électrode de commande 12 et la suppression de l'élec- trode de formation du faisceau diminuent les pertes de flux d'électrons sur ces électrodes, permettent d'augmenter nettement le coefficient de passage du courant électronique et d'améliorer la sensibilité de l'analyseur de masse du spectromètre de masse hyperbololde du type piège tridimensionnel. La disposition de la cathode Il entre l'électrode de commande 12 et l'électrode de formation du faisceau, en l'occurrence, de l'électrode annulaire 1, outre qu'elle augmente la sensibilité du dispositif, permet de commander d'une manière plus efficace le faisceau d'électrons 5 au régime impulsionnel de fonctionnement de l'analyseur de masse du spectromètre de masse hyperbololde. Par ailleurs, l'absence d'une électrode distincte pour la formation du faisceau d'électrons du canon électronique 10 simplifie dans une grande mesure sa constitution, son assemblage et son ajustage, assure un accès aisé pour remplacer une cathode Il brûlée.
La variante de l'analyseur de masse représentée sur la figure 3 a été réalisée en se basant sur un schéma concret de spectromètre de masse hyperbololde du type piège tridimensionnel. L'entrée du faisceau d'électrons se fait par la fente annulaire 6 de 11 électrode annulaire 1. On utilise une cathode Il filaire. L'électrode de commande 12 utilisée présente une surface concave orientée vers la cathode 11. Les résultats des essais de contrôle de l'une des variantes de l'analyseur de masse selon l'invention sont présentés sur les figures 4 et 5.La figure 4 représente une courbe de variation du coefficient K de passage du courant électronique en fonction de la valeur
U de la tension à l'électrode de commande 12 du canon 10; dans le cas illustré, à chaque valeur de tension U correspond une tension optimale Uk à la cathode 11, c'est-à-dire que la tension Uk correspond au régime de passage d'un courant électronique maximal pour la paire considérée de tensions U et Uk . La tension à l'électrode annulaire 1 (remplissant le rôle d'une électrode de formation) de l'analyseur de masse est constante. On voit de la relation montrée sur la figure 4 que le taux K de tranmission du courant électronique est suffisamment élevé; il atteint 70% et ne varie pratiquement pas dans une large plage de valeurs des tensions alimentant les électrodes du canon 10. La figure 5 représentant la courbe de variation du coefficient K de transmission de courant électronique en fonction de l'inten stté de courant I émis par la cathode met en évidence que le taux de transmission de courant électronique K dans l'analyseur revendiqué est pratiquement invariable et ne dépend pas de l'intensité I du courant d'émission de la cathode 11, la valeur de cette dernière pouvant aller jusqu'à plusieurs centaines de A, ce qui simplifie l'utilisation de l'analyseur de masse et permet de se passer d'étalon- nages supplémentaires.
U de la tension à l'électrode de commande 12 du canon 10; dans le cas illustré, à chaque valeur de tension U correspond une tension optimale Uk à la cathode 11, c'est-à-dire que la tension Uk correspond au régime de passage d'un courant électronique maximal pour la paire considérée de tensions U et Uk . La tension à l'électrode annulaire 1 (remplissant le rôle d'une électrode de formation) de l'analyseur de masse est constante. On voit de la relation montrée sur la figure 4 que le taux K de tranmission du courant électronique est suffisamment élevé; il atteint 70% et ne varie pratiquement pas dans une large plage de valeurs des tensions alimentant les électrodes du canon 10. La figure 5 représentant la courbe de variation du coefficient K de transmission de courant électronique en fonction de l'inten stté de courant I émis par la cathode met en évidence que le taux de transmission de courant électronique K dans l'analyseur revendiqué est pratiquement invariable et ne dépend pas de l'intensité I du courant d'émission de la cathode 11, la valeur de cette dernière pouvant aller jusqu'à plusieurs centaines de A, ce qui simplifie l'utilisation de l'analyseur de masse et permet de se passer d'étalon- nages supplémentaires.
Claims (4)
1. Analyseur de masse pour spectromètre de masse hyperbololde du type piège tridimensionnel, comportant une électrodes annulaire (1) et deux électrodes frontales (2) se présentant sous forme d'hyperbololdes et formant l'espace de travail de l'analyseur, une ouverture dans l'électrode annulaire (1) pour l'entrée d'un faisceau d'électrons ionisant (5) dans ledit espace de travail, un canon électronique (3) comportant une cathode, une électrode de commande et une électrode de concentration, ce canon se situant en dehors de l'espace de travail et étant orienté de façon à pouvoir diriger le faisceau d'électrons (5) dans ledit espace detravail à travers ladite ouverture d'entrée, et un récepteur (4) d'ions à analyser, caractérisé en ce que l'ouverture pour l'entrée du faisceau d'électrons est réalisée sous la forme d'une fente annulaire continue (6).
2. Analyseur de masse selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un canon électronique supplémentaire (3) disposé de façon que les faisceaux d'électrons (5) de tous les canons (3) se coupent en un point (8) se situant sur l'axe de symétrie de l'analyseur passant par les électrodes frontales (2) dans le plan de la fente annulaire (6), et forment entre ewx des angles égaux (i).
3. Analyseur de masse selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la cathode (11) du canon électronique (10) est disposé entre l'électrode de commande (12) et l'électrode (1) de l'analyseur de masse, cette dernière électrode remplissant additionnellement le rôle d'électrode de formation du faisceau du canon électronique (10).
4. Analyseur de masse selon les revendications 1 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il est doté de réflecteurs (9) du faisceau électronique (5), le nombre de ces réflecteurs étant égal à celui des canons électroniques (3), lesdits réflecteurs étant disposés entre les canons (3), dans le plan de la fente annulaire (6), en dehors de l'espace de travail de l'analyseur, chaque réflecteur étant réalisé sous forme d'une rigole orientée par son côté ouvert vers la fente annulaire (6) et courbée suivant une forme répé- tant celle de la génératrice de cette fente.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU3384705/21A SU999867A1 (ru) | 1982-02-16 | 1982-02-16 | Датчик гиперболоидного масс-спектрометра типа трехмерной ловушки |
| SU3384701 | 1982-02-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2522198A1 true FR2522198A1 (fr) | 1983-08-26 |
| FR2522198B1 FR2522198B1 (fr) | 1986-03-14 |
Family
ID=26665927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8302417A Expired FR2522198B1 (fr) | 1982-02-16 | 1983-02-15 | Analyseur de masse pour spectrometre de masse du type piege tridimensionnel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2522198B1 (fr) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2563376A1 (fr) * | 1984-04-20 | 1985-10-25 | Ryazanskij Radiotekhnicheskij | Capteur d'ions tries pour spectrometre de masse du type " piege tridimensionnel " |
| GB2371143A (en) * | 2001-01-11 | 2002-07-17 | Scient Analysis Instr Ltd | Reflectron comprising plurality of electrodes each with a curved surface |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3527939A (en) * | 1968-08-29 | 1970-09-08 | Gen Electric | Three-dimensional quadrupole mass spectrometer and gauge |
-
1983
- 1983-02-15 FR FR8302417A patent/FR2522198B1/fr not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3527939A (en) * | 1968-08-29 | 1970-09-08 | Gen Electric | Three-dimensional quadrupole mass spectrometer and gauge |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| INSTRUMENTS AND EXPERIMENTAL TECHNIQUES, vol. 21, no. 6, part 2, 12 novembre 1978, pages 1584-1586, Plenum Publishing Corporation, New York, US; E.P. SHERETOV et al.: "Three-dimensional quadrupole mass spectrometer with elliptical electrodes" * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FR2563376A1 (fr) * | 1984-04-20 | 1985-10-25 | Ryazanskij Radiotekhnicheskij | Capteur d'ions tries pour spectrometre de masse du type " piege tridimensionnel " |
| GB2371143A (en) * | 2001-01-11 | 2002-07-17 | Scient Analysis Instr Ltd | Reflectron comprising plurality of electrodes each with a curved surface |
| GB2371143B (en) * | 2001-01-11 | 2005-01-12 | Scient Analysis Instr Ltd | Reflectron |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2522198B1 (fr) | 1986-03-14 |
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