Przedmiotem wynalazku jest heksapolowy filtr masowy przeznaczony do analizy spektralnej ga¬ zów w prózni.Analiza spektralna w prózni polega na zjonizo¬ waniu badanego gazu, wprowadzeniu wytworzo¬ nych jonów w obszar separatora, oraz zarejestro¬ waniu pradu jonowego na wyjsciu separatora.Jonizacja gazu dokonywana jest w zródle jonów.W obszarze separatora jony sa poddawane ener¬ getycznemu oddzialywaniu elektrycznego pola zmiennego, które powoduje ich selekcje. Po przejs¬ ciu przez separator jony o wybranym stosunku masy do ladunku elektrycznego sa rejestrowane w obwodzie kolektora jonów.Analizatory masowe charakteryzuja dwa pod¬ stawowe parametry: teoretyczna zclolnosc rozdziel¬ cza charakteryzujaca mozliwosci filtracyjne ana¬ lizatora dla jonów o róznych masach oraz teore¬ tyczna sprawnosc transmisji jonów przez anali¬ zator.Znane sa dwa najbardziej rozpowszechnione roz¬ wiazania dynamicznych analizatorów masowych.Sa to: kwadrupolowy filtr masowy i monopolowy spektrometr masowy.Kwadrupolowy filtr masowy sklada sie z naste¬ pujacych glównych podzespolów: zródla jonów, np. typu poprzecznego, w którym os elektrod og¬ niskujacych pokrywa sie z osia analizatora, ko¬ lektora jonów zbudowanego w postaci puszki Fa- 2 raday'a i umieszczonego równiez na osi analiza¬ tora, separatora utworzonego z czterech równole¬ glych pretów przewodzacych, do których jest do¬ prowadzony sygnal bedacy superpozycja napiecia 5 stalego i zmiennego oraz elektronicznego ukladu zasilajaco-pomiarowego. Dzialanie kwadrupolowe- go filtru masowego polega na tym, ze jony wpro¬ wadzone w obszar separatora, w którym jest wy¬ tworzone zmienne pole elektryczne podlegaja os- w cylacjom, które powoduja ich selekcje. W zalez¬ nosci od stosunku masy do ladunku elektrycznego jony moga podlegac rezonansowi i wówczas sa transmitowane przez separator lub amplituda ich drgan moze wzrastac i wówczas sa eliminowane 15 z separatora.Filtrowanie wybranych jonów polega na dobo¬ rze parametrów elektrycznych zmiennego pola wytwarzanego w separatorze. Wybór parametrów elektrycznych pola polega najczesciej na ustaleniu 20 napiecia stalego U oraz amplitudy napiecia zmien¬ nego V przykladanych na prety separatora. Stosu¬ nek napiecia stalego do arnpliitudy napiecia zmien¬ nego a=U/V nazywany jest prosta robocza.Wadami kwadrupolowych filtrów masowych sa: 25 zaleznosc teoretycznej zdolnosci rozdzielczej od nachylenia prostej roboczej, która ogranicza zakres analizowanych mas, deformowanie przekroju po¬ przecznego wiazki jonowej na skutek oddzialywa¬ nia pola elektrycznego separatora, krytyczne wy- 30 magania stabilnosci parametrów elektronicznego 106874106874 ukladu zasilajaco-pomiarowego w szczególnosci dla osiagniecia duzych zdolnosci rozdzielczych.Deformacja przekroju poprzecznego wiazki jo¬ nowej wzdluz osi separatora polegajaca na og¬ niskowaniu jon6w w jednej plaszczyznie i rozognis_ 5 kowaniu w drugiej pogarsza zdolnosc rozdzielcza oraz sprawnosc transmisji kwadrupolowego filtru masowego. Wysokosc wymagania stabilnosci na¬ piec i pradów elektronicznego ukladu zasilajaco- -pomiarowego komplikuja.go oraz podrazaja kosz- 10 ty wykonania urzadzenia.Monopolowy spektrometr masowy sklada sie z nastepujacych glównych podzespolów: zródla jo¬ nów, którego os nie pokrywa sie z wierzcholkiem elektrody katowej analizatora, przeslony wyjscio- w wej, kolektora Jonów w formie puszki Faraday'a oraz separatora utworzonego z jednej elektrody cylindrycznej oraz elektrody patowej o kacie roz¬ warcia 90?. Tworzace elektrody cylindrycznej sa równolegle do plaszczyzn elektrody katowej. Za- * sada dzialania monopolowego spektrometru maso¬ wego polega na ogniskowaniu jonów w plaszczyz¬ nie wyjsciowej separatora tak, aby wybrane jo¬ ny trafily w otwór w przeslonie wyjsciowej i do¬ tarly dokolektora. » Podstawowymi wadami monopolowych spektro¬ metrów masowych sa: teoretyczna sprawnosc trans¬ misji Jonów wynoszaca tylko 50§/», znaczne od¬ ksztalcenie przekroju poprzecznego wiazki jono¬ wej wzdluz osi separatora, umieszczenie zródla jo- *° nów poza osia analizatora. Mala wartosc wspól¬ czynnika teoretycznej sprawnosci transmisji jonów w monopolowym spektrometrze masowym znacz¬ nie pogarsza jego czulosc.Odksztalcenie przekroju poprzecznego wiazki jo- 35 nowej wzdluz osi separatora oraz koniecznosc u- mieszczania zródla jonów poza osia analizatora po¬ woduja pogorszenie wlasnosci ogniskujacych spek¬ trometru.Celem wynalazku jest usuniecie wad i niedo- *o godnosci kwadrupolowego filtru masowego oraz monopolowego spektrometru masowego a w szcze¬ gólnosci zachowanie kolowego przekroju poprzecz¬ nego analizowanej wiazki jonowej wzdluz osi se¬ paratora, zmniejszenie wplywu niestabilonosci e- 45 lektronkznego ukladu zasilajaco-pomiarowego na zdolnosc rozdzielcza filtru, zapewnienie 100*/t te¬ oretycznej sprawnosci transmisyjnej analizatora oraz uniezaleznienie teoretycznej zdolnosci rozdziel¬ czej od nachylenia prostej roboczej. *o Heksapolowy filtr masowy wedlug wynalazku sklada sie z: zródla jonów umieszczonego na osi analizatora, szesciu pretów przewodzacych, któ¬ rych osie sa równolegle oraz równoodlegle od osi analizatora i odleglosci miedzy osiami pretów sa 55 jednakowe, polaczonych ze soba w dwie trójki tak, ze nie sasiadujace ze soba4 elektrody przylozone sa superpozycje napiec stalych i zmiennych, przeslo¬ ny plaskiej z otworem i kolektora jonów umiesz¬ czonych na osi analizatora oraz elektronicznego ukladu zasilajaco-pomiarowego.Glównymi zaletami heksapolowego filtru maso¬ wego, wedlug wynalazku, sa: zachowanie kolowego przekroju poprzecznego wiazki jonowej wzdluz o- si analizatora, zmniejszenie wplywu niestabilnosci elektronicznego ukladu zasilajaco-pomiarowego na zdolnosc rozdzielcza filtru, zapewnienie 1009/* te¬ oretycznej sprawnosci transmisyjnej analizatora, uniezaleznienie teoretycznej zdolnosci rozdzielczej od nachylenia prostej roboczej, umieszczenie wszy¬ stkich istotnych podzespolów analizatora na wspól¬ nej osi.Wynalazek zostanie dokladniej wyjasniony w przykladzie wykonania na rysunku, który przed¬ stawia schemat blokowy heksapolowego filtru ma¬ sowego przeznaczonego do analizy spektralnej ga¬ zów w prózni.Heksapolowy filtr masowy wedlug wynalazku sklada sie z: zródla jonów 1 umieszczonego na osi analizatora, separatora 2 skladajacego sie z szesciu jednakowych pretów przewodzacych 3, których o- sie sa równolegle i równoodlegle od osi analiza¬ tora oraz odleglosci miedzy osiami pretów sa jed¬ nakowe, przeslony 4 umieszczonej na osi analiza¬ tora, kolektora jonów 5 umieszczonego na osi a- nalizatora oraz elektronicznego ukladu zasilajaco- -pomiarowego 6.Dzialanie heksapolowego filtru masowego, we¬ dlug wynalazku, polega na tym, ze jony analizo¬ wanego gazu wytwarzane i uformowane w zo¬ gniskowana wiazke w zródle jonów 1 zostaja wpro¬ wadzone w obszar separatora 2 gdzie na skutek energetycznego oddzialywania ze zmiennym polem elektrycznym sa selekcjonowane.Wybrane jony trafiaja w otwór w przeslonie 4 i docieraja do kolektora jonów 5 tworzac w jego obwodzie elektrycznym prad jonowy, który jest rejestrowany w elektronicznym ukladzie zasilaja- co-pomiarowym 6. Ponadto zadaniem elektronicz¬ nego ukladu zasilajaco-pomiarowego 6 jest do¬ starczenie napiec i pradów do zródla jonów 1 oraz separatora 2.Zastrzezenie patentowe Heksapolowy filtr masowy skladajacy sie ze zródla jonów, separatora, przeslony, kolektora jo¬ nów oraz elektronicznego ukladu zasilajaco-pomia¬ rowego, znamienny tym, ze separator (2) stanowi szesc jednakowych pretów przewodzacych (3), o osiach równoleglych i równoodleglych od osi ana¬ lizatora oraz jednakowych odleglosciach miedzy tymi osiami.106874 PL