RU113070U1

RU113070U1 - MASS SPECTROMETER AND TILTING MAGNETIC SYSTEM

Info

Publication number: RU113070U1
Application number: RU2011135462/07U
Authority: RU
Inventors: Денис Николаевич Кузьмин
Priority date: 2011-08-25
Filing date: 2011-08-25
Publication date: 2012-01-27

Abstract

1. Масс-спектрометр, содержащий источник ионов, двухполюсную магнитную систему с зазором между полюсами, два приемника ионов, включающие коллекторы ионов, каждый со своим значением радиуса поворота в магнитной системе, отличающийся тем, что приемник тяжелых масс расположен напротив радиусной грани магнитной системы острым углом к оси расположения источника ионов, центральный коллектор многоколлекторного приемника ионов легких масс расположен на касательной прямой к радиусу поворота ионов в точке фокусировки, остальные коллекторы расположены на линии фокусов параллельно центральному коллектору вне действия магнитного поля магнитной системы. ! 2. Отклоняющая магнитная система для масс-спектрометра, содержащая С-образное ярмо, на котором внутрь зазора навстречу друг другу выполнены выступы с закрепленными последовательно на них постоянными магнитами, слоем немагнитного материала и пластинами магнитомягкого материала, отличающаяся тем, что содержит поверхность магнитного полюса в области легких масс, большую, чем поверхность полюса в области тяжелых масс, выход ионов из магнитного поля расположен с двух сторон от магнитного полюса, а именно со стороны угла выходной грани угла разворота и со стороны радиусной части траектории движения ионов. ! 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что на наконечниках внутрь зазора вдоль входной и выходной границ могут быть выполнены приливы. ! 4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что магнитодвижущие слои могут быть выполнены как цельным элементом, так и составлены из более мелких частей. ! 5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что между наконечниками и движущими слоями 1. A mass spectrometer containing an ion source, a bipolar magnetic system with a gap between the poles, two ion receivers, including ion collectors, each with its own radius of rotation in the magnetic system, characterized in that the heavy mass receiver is located opposite to the radial face of the magnetic system with a sharp angle to the axis of the location of the ion source, the central collector of the multi-collector receiver of ions of light masses is located on a tangent line to the radius of rotation of the ions at the focus point, the rest of the collectors are located on the focal line parallel to the central collector outside the magnetic field of the magnetic system. ! 2. A deflecting magnetic system for a mass spectrometer containing a C-shaped yoke, on which protrusions with permanent magnets sequentially fixed to them, a layer of non-magnetic material and plates of soft magnetic material are made into the gap towards each other, characterized in that it contains a magnetic pole surface in region of light masses larger than the surface of the pole in the region of heavy masses, the exit of ions from the magnetic field is located on both sides of the magnetic pole, namely from the side of the angle of the exit face of the rotation angle and from the radius of the ion path. ! 3. The device according to claim 2, characterized in that tides can be made on the tips inside the gap along the input and output boundaries. ! 4. The device according to claim 2, characterized in that the magnetomotive layers can be made as a solid element, or composed of smaller parts. ! 5. The device according to claim 2, characterized in that between the tips and the moving layers

Description

Полезная модель относится к аналитическому приборостроению, а конкретно к масс-спектрометрам. Полезная модель может быть использована для анализа молекулярного, элементного и изотопного состава вещества в радиохимии и аналитической химии, молекулярной и атомной физике, в геологии и геохронологии, в медицине, экологии и других областях.The utility model relates to analytical instrumentation, and specifically to mass spectrometers. The utility model can be used to analyze the molecular, elemental and isotopic composition of a substance in radiochemistry and analytical chemistry, molecular and atomic physics, in geology and geochronology, in medicine, ecology and other fields.

Масс-спектрометрия используется для определения химического, фазового состава вещества, а также его молекулярной структуры. Масс-спектральный анализ основан на регистрации спектра масс ионов, образованных в результате ионизации атомов или молекул вещества. По совокупности значений массовых единиц и относительных содержаний соответствующих ионов (спектру масс) определяют относительное содержание элементов, изотопов определенного элемента, концентрацию и структуру химических соединений в веществе.Mass spectrometry is used to determine the chemical, phase composition of a substance, as well as its molecular structure. Mass spectral analysis is based on recording the mass spectrum of ions formed as a result of ionization of atoms or molecules of a substance. The combination of the values of mass units and the relative contents of the corresponding ions (mass spectrum) determines the relative content of elements, isotopes of a certain element, the concentration and structure of chemical compounds in a substance.

Известны масс-спектрометры, построенные по схеме Маттауха-Герцога, обеспечивающей одновременную фокусировку ионных пучков всех масс в плоскости фокусировки масс-анализатора (Г.Юинг. Инструментальные методы химического анализа. - Москва. «Мир». 1989 г., 607 с.), где может быть установлен ряд независимых коллекторов или пространственно-протяженный детектор. Поскольку ионы той массы, для которой выполняется соотношение , где r_m - радиус поворота ионов с массовым числом М, ускоренных до энергии U в магнитном поле Н, А - константа размерности, поворачиваются в этом магнитном поле на угол φ_m и выходят из магнитного поля также по касательной к его выходной границе, то радиус поворота иона в магнитном поле пропорционален корню из массы иона R∞√M, и при одновременной регистрации ионов в диапазоне масс всей таблицы Менделеева анализирующий элемент имеет очень большие размеры.Known mass spectrometers built according to the Mattauch-Herzog scheme, which provides simultaneous focusing of ion beams of all masses in the focus plane of the mass analyzer (G. Ying. Instrumental methods of chemical analysis. - Moscow. "Mir". 1989, 607 S.) where a number of independent collectors or a spatially extended detector can be installed. Since ions of the mass for which the relation , where r _m is the turning radius of ions with a mass number M accelerated to an energy U in a magnetic field H, A is a dimensional constant, they are rotated by an angle φ _m in this magnetic field and also leave the magnetic field tangential to its output boundary, then the radius of rotation of the ion in a magnetic field is proportional to the root of the mass of the ion R∞√M, and while recording ions in the mass range of the entire periodic table, the analyzing element is very large.

Известен масс-спектрометр Argus VI производства фирмы Thermo Fisher Scientific, США (www.thermoscientific.com). Прибор основан на масс-анализаторе статического типа, представляющем собой секторный электромагнит, в котором происходит детектирование спектра на отдельные коллекторы. Macс-анализатор позволяет проводить анализ веществ в диапазоне масс от 1 до 50 а.е.м., то есть получать масс-спектр вещества, содержащего легкие массы. Применяемость прибора ограничивается тем, что в силу предела в 50 а.е.м. невозможно без использования сканирующего режима получить спектр вещества, содержащего ионы тяжелых и легких масс. В спектрографическом режиме этот прибор позволяет детектировать ионы только пяти легких масс, теряя ионы тяжелых масс.Known mass spectrometer Argus VI manufactured by Thermo Fisher Scientific, USA (www.thermoscientific.com). The device is based on a static-type mass analyzer, which is a sector electromagnet in which the spectrum is detected on individual collectors. The Max-analyzer allows the analysis of substances in the mass range from 1 to 50 amu, that is, to obtain a mass spectrum of a substance containing light masses. The applicability of the device is limited by the fact that, due to the limit of 50 amu it is impossible to obtain a spectrum of a substance containing ions of heavy and light masses without using the scanning mode. In spectrographic mode, this device allows you to detect ions of only five light masses, losing heavy mass ions.

Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является многоколлекторный магнитный масс-спектрометр, построенный по схеме Маттауха-Герцога, включающий источник ионов, фокусирующее электростатическое устройство, двухполюсный магнит с зазором между полюсами, коллекторы ионов, каждый со своим значением радиуса поворота в магните и установленные в зазоре магнита или за магнитом на линии фокусов масс-анализатора, систему управления масс-спектрометром, соединенную с источником ионов, фокусирующим устройством и магнитом, с возможностью управления индукцией и энергией ионов. Коллекторы ионов представляют собой детекторы ионов с системой электродов и диафрагм и соединены с автоматизированной системой сбора данных (патент RU 2231165, МПК H01J 49/26, от 04.03.2002 г.).The closest analogue of the claimed utility model is a multi-collector magnetic mass spectrometer constructed according to the Mattauch-Herzog scheme, including an ion source, a focusing electrostatic device, a two-pole magnet with a gap between the poles, ion collectors, each with its own radius of rotation in the magnet and installed in the gap a magnet or behind a magnet on the focus line of the mass analyzer, a mass spectrometer control system connected to an ion source, a focusing device and a magnet, with the ability to control the induction and ion energy. Ion collectors are ion detectors with a system of electrodes and diaphragms and are connected to an automated data acquisition system (patent RU 2231165, IPC H01J 49/26, dated 04.03.2002).

В указанном решении область образования, движения и регистрации ионов располагается в вакуумной системе, где поддерживается низкое давление газа. На источник ионов подается ускоряющий ионы потенциал, а на электроды фокусирующего устройства подаются потенциалы, обеспечивающие фокусировку ионов при всех значениях ускоряющего потенциала. Регистрация масс-спектра осуществляется путем циклического изменения ускоряющего потенциала при одновременном измерении тока ионов каждого коллектора. Каждый коллектор обеспечивает регистрацию ионов в определенном диапазоне масс, представляющем собой часть общего регистрируемого диапазона. Получаемые данные накапливаются и обрабатываются автоматизированной системой сбора данных. Известная система обеспечивает регистрацию заряженных частиц вещества полного масс-спектра в диапазоне масс 11-352 а.е.м.In this solution, the region of formation, movement and registration of ions is located in a vacuum system where a low gas pressure is maintained. The ion-accelerating potential is supplied to the ion source, and potentials are applied to the electrodes of the focusing device, which ensure ion focusing at all values of the accelerating potential. The mass spectrum is recorded by cyclically changing the accelerating potential while measuring the ion current of each collector. Each collector provides registration of ions in a specific mass range, which is part of the total recorded range. The resulting data is accumulated and processed by an automated data collection system. The known system provides registration of charged particles of a full mass spectrum substance in the mass range of 11-352 amu

Введение смешанного режима регистрации позволяет уменьшить размеры магнита по сравнению с классической схемой Маттауха-Герцога. Однако происходящая в масс-спектрометре при регистрации на стационарные коллекторы полного масс-спектра развертка по ускоряющему напряжению вносит существенную ошибку в измеряемые токи. Данная ошибка связана с тем, что интенсивность полного ионного тока, отбираемого из источника ионов, существенно и нелинейно изменяется при изменении ускоряющего напряжения. Изменение ускоряющего напряжения влечет за собой пропорциональное изменение вытягивающего напряжения. Это приводит к изменению положения области образования ионов в камере ионизации, из которой происходит вытягивание ионов и как результат изменение интенсивности ионного пучка, что может сказаться на достоверности результата анализа вещества.The introduction of a mixed registration mode makes it possible to reduce the size of the magnet in comparison with the classical Mattauch-Herzog scheme. However, the accelerating voltage sweep that occurs in the mass spectrometer during registration with stationary collectors of the full mass spectrum introduces a significant error in the measured currents. This error is due to the fact that the intensity of the total ion current taken from the ion source changes substantially and nonlinearly when the accelerating voltage changes. A change in the accelerating voltage entails a proportional change in the pulling voltage. This leads to a change in the position of the region of formation of ions in the ionization chamber, from which the ions are drawn, and as a result, a change in the intensity of the ion beam, which may affect the reliability of the result of the analysis of the substance.

Кроме того, за счет дополнительного электростатического фокусирующего устройства схема Маттауха-Герцога с двойной фокусировкой подразумевает увеличение габаритов масс-спектрометра, наращивание его системы управления, усложняя, таким образом, обслуживание прибора и увеличивая его стоимость.In addition, due to the additional electrostatic focusing device, the Mattauch-Herzog double-focusing scheme implies an increase in the dimensions of the mass spectrometer and an increase in its control system, thereby complicating the maintenance of the device and increasing its cost.

Помимо этого источником ошибок в известном масс-спектрометре является различная длина траекторий легких и тяжелых масс в масс-анализаторе. Поскольку вакуумная камера, внутри которой двигаются ионы, для ионного пучка представляет собой устройство для получения параллельных пучков частиц, то его протяженность, а, следовательно, и коллимирующие свойства, будут различными для ионов разных масс. Так как радиус поворота для тяжелых и легких ионов различается в разы, то длина пути, который пролетают ионы тяжелых масс, будет значительно больше, чем длина пути ионов легких масс. Это приводит к тому, что за время пролета пучки ионов тяжелых масс успевают разойтись сильнее (сечение пучка становиться больше) и на выходе из камеры анализатора отсекается большее количество ионов тяжелых масс. Поэтому ток ионов тяжелых масс будет значительно меньше.In addition, the source of errors in the known mass spectrometer is the different lengths of the trajectories of light and heavy masses in the mass analyzer. Since the vacuum chamber inside which ions move, for an ion beam is a device for producing parallel particle beams, its length, and, consequently, collimating properties, will be different for ions of different masses. Since the turning radius for heavy and light ions varies significantly, the length of the path that ions of heavy masses fly by will be significantly longer than the path length of ions of light masses. This leads to the fact that during the flight, the beams of heavy mass ions manage to disperse more strongly (the beam cross section becomes larger) and a larger number of heavy mass ions are cut off at the exit from the analyzer chamber. Therefore, the current of heavy mass ions will be significantly less.

Наличие двух вышеописанных недостатков не позволяет достоверно и надежно измерять состав вещества, имеющего в своей структуре элементы тяжелых и легких масс.The presence of the two disadvantages described above does not allow reliable and reliable measurement of the composition of a substance having elements of heavy and light masses in its structure.

Задача, на решение которой направлена заявляемая группа полезных моделей, заключается в оперативном получении достоверной информации о химическом составе вещества, имеющего в своей структуре элементы, отличающиеся по массе более чем в 5 раз.The task to which the claimed group of utility models is directed is to quickly obtain reliable information about the chemical composition of a substance having elements in its structure that differ in mass by more than 5 times.

Решение поставленной задачи обеспечивается конструкцией масс-спектрометра, а также использующейся в нем отклоняющей магнитной системы.The solution to this problem is provided by the design of the mass spectrometer, as well as the deflecting magnetic system used in it.

Масс-спектрометр, содержащий источник ионов, двухполюсную магнитную систему с зазором между полюсами, два приемника ионов, включающие коллекторы ионов, каждый со своим значением радиуса поворота в магнитной системе, отличается тем, что приемник тяжелых масс расположен напротив радиусной грани магнитной системы острым углом к оси расположения источника ионов, центральный коллектор многоколлекторного приемника ионов легких масс расположен на касательной прямой к радиусу поворота ионов в точке фокусировки, остальные коллекторы расположены на линии фокусов параллельно центральному коллектору вне действия магнитного поля магнитной системы.A mass spectrometer containing an ion source, a bipolar magnetic system with a gap between the poles, two ion receivers including ion collectors, each with its own radius of rotation in the magnetic system, differs in that the heavy mass receiver is located opposite the radius face of the magnetic system with an acute angle to the axis of the location of the ion source, the central collector of the multi-collector receiver of light-mass ions is located on the tangent line to the radius of rotation of the ions at the focal point, the rest of the collectors are located enes on the focus line parallel to the central collector outside the magnetic field of the magnetic system.

Масс-спектрометр состоит из последовательно соединенных посредством вакуумных камер источника ионов, масс-анализатора, приемников ионов. Взаимное расположение источника ионов, масс-анализатора и приемников ионов определяется параметрами, одновременно удовлетворяющими основному соотношению для статических масс-спектрометров , а также условию фокусировки пучка ионов по углу первого порядка. ,A mass spectrometer consists of an ion source, a mass analyzer, and ion receivers connected in series through vacuum chambers. The relative position of the ion source, mass analyzer and ion receivers is determined by parameters that simultaneously satisfy the basic relation for static mass spectrometers , as well as the condition for focusing the ion beam along the first-order angle. ,

где и - расстояния, на которых располагается источник и коллектор ионов от «эффективных границ» магнитного поля, r_m - радиус поворота ионов с массовым числом М, ускоренных до энергии eU в магнитном поле Н (А - константа размерности), φ_m - угол, на который ионы поворачиваются в этом магнитном поле (Барнард Дж. - Современная масс-спектрометрия. - М.: Изд-во иностранная литература, 1957. - 416 с.).Where and are the distances at which the ion source and collector are located from the "effective boundaries" of the magnetic field, r _m is the radius of rotation of ions with a mass number M accelerated to an energy eU in a magnetic field H (A is a dimension constant), φ _m is the angle, which ions rotate in this magnetic field (Barnard J. - Modern mass spectrometry. - M .: Publishing house of foreign literature, 1957. - 416 p.).

Установлено, что для решаемой задачи наиболее оптимальными для указанных соотношений являются параметры: =100 мм - расстояние от входной границы магнитного поля до выходной линзы источника, =108.4 мм - расстояние до точки фокусировки центрального пучка от выходной границы магнита, при радиусе разворота ионов R=125 мм, угле наклона линии фокусов 38°, величине магнитного поля Н=0,36 Тл, ускоряющем напряжении источника ионов U=3 кэв.It is established that for the problem being solved, the most optimal for the indicated relations are the parameters: = 100 mm - the distance from the input boundary of the magnetic field to the output lens of the source, = 108.4 mm is the distance to the focal point of the central beam from the exit boundary of the magnet, with a radius of ion rotation R = 125 mm, an angle of inclination of the focus line of 38 °, a magnetic field of H = 0.36 T, an accelerating voltage of the ion source U = 3 keV.

Конструкция вакуумных камер обеспечивает пропускание ионного пучка, созданного в источнике ионов, через магнитный зазор масс-анализатора к детекторам приемников ионов без столкновения с молекулами воздуха. Для обеспечения разряжения внутри вакуумных камер прибора масс-спектрометр оснащен средствами откачки. Электронные блоки масс-спектрометра обеспечивают питание источника ионов, регистрацию ионных токов на детекторах приемников ионов.The design of the vacuum chambers ensures the transmission of the ion beam created in the ion source through the magnetic gap of the mass analyzer to the detectors of ion receivers without collision with air molecules. To ensure a vacuum inside the vacuum chambers of the device, the mass spectrometer is equipped with pumping facilities. The electronic components of the mass spectrometer provide power to the ion source, registration of ion currents at the detectors of ion receivers.

В результате реализации заявляемой конструкции для одновременной регистрации ионов частиц, отличающихся по массе более чем в 5 раз, нет необходимости в использовании сканирующего режима, что позволяет уменьшить различия в интенсивности ионных токов частиц. Кроме того за счет отсутствия энергоанализатора, а также системы питания и управления магнитным анализатором масс-спектрометр становится проще в реализации и надежнее в эксплуатации.As a result of the implementation of the claimed design for the simultaneous registration of particle ions that differ in mass by more than 5 times, there is no need to use a scanning mode, which allows to reduce differences in the intensity of the ion currents of the particles. In addition, due to the lack of an energy analyzer, as well as a power supply and control system for a magnetic analyzer, the mass spectrometer is easier to implement and more reliable in operation.

Отклоняющая магнитная система для масс-спектрометра, содержащая С-образное ярмо, на котором внутрь зазора навстречу друг другу выполнены выступы с закрепленными последовательно на них постоянными магнитами, слоем немагнитного материала и пластинами магнитомягкого материала, отличается тем, что содержит поверхность магнитного полюса в области легких масс большую, чем поверхность полюса в области тяжелых масс, выход ионов из магнитного поля расположен с двух сторон от магнитного полюса, а именно со стороны угла выходной грани угла разворота и со стороны радиусной части траектории движения ионов.A deflecting magnetic system for a mass spectrometer, containing a C-shaped yoke, on which protrusions with permanent magnets fixed in succession, a layer of non-magnetic material and plates of soft magnetic material are made into the gap towards each other, characterized in that it contains a surface of the magnetic pole in the region of the lungs masses larger than the surface of the pole in the region of heavy masses, the exit of ions from the magnetic field is located on both sides of the magnetic pole, namely, from the angle of the exit face of the company and from the radius part of the ion trajectory.

Отклоняющая магнитная система создает магнитное поле заданной формы в зазоре между полюсами. Форма магнитного поля обеспечивает фильтрацию спектра анализируемого вещества, при этом из всего спектра вещества выделяются ионы, отличающиеся друг от друга в заданном соотношении. Пучок ионов, пролетая через начальное магнитное поле, претерпевает магнитное воздействие, достаточное для отделения ионов тяжелых масс от ионов легких масс. Благодаря большей площади магнитного поля в области легких масс происходит разделение легких масс, достаточное для их раздельного детектирования. При этом ионы тяжелых масс, отделившись от основного пучка, продолжают свое движение и детектируются со второй стороны магнитного полюса.A deflecting magnetic system creates a magnetic field of a given shape in the gap between the poles. The shape of the magnetic field provides filtering of the spectrum of the analyte, while ions that differ from each other in a given ratio are separated from the entire spectrum of the substance. A beam of ions flying through an initial magnetic field undergoes a magnetic action sufficient to separate heavy-mass ions from light-mass ions. Due to the larger area of the magnetic field in the region of light masses, the separation of light masses is sufficient for their separate detection. In this case, heavy-mass ions, separated from the main beam, continue their movement and are detected from the second side of the magnetic pole.

Помимо этого, за счет незначительной площади магнитного поля в области тяжелых масс, уменьшается общая протяженность пути пролета ионов тяжелых масс, что сокращает потери ионного тока тяжелых частиц.In addition, due to the insignificant area of the magnetic field in the region of heavy masses, the total length of the flight path of heavy ion ions decreases, which reduces the ion current loss of heavy particles.

Конструктивно магнитная система представляет собой С-образный корпус, который является несущей основой и замыкает магнитный поток, являясь магнитопроводом. На нижней и верхней горизонтальной части магнитопровода навстречу друг другу закреплены магнитодвижущие слои, создающие магнитный поток требуемой напряженности. Форма движущего слоя определяет форму магнитного поля. На каждый магнитодвижущий слой навстречу друг другу закрепляется наконечник, выполненный по форме магнитного поля и обеспечивающий окончательное формирование магнитного потока заданной формы и величины напряженности в зазоре между наконечниками.Structurally, the magnetic system is a C-shaped body, which is the supporting base and closes the magnetic flux, being a magnetic circuit. On the lower and upper horizontal parts of the magnetic circuit towards each other, magnetomotive layers are fixed, creating a magnetic flux of the required strength. The shape of the moving layer determines the shape of the magnetic field. A tip is made on each magnetically moving layer towards each other, made in the form of a magnetic field and providing the final formation of a magnetic flux of a given shape and the magnitude of the tension in the gap between the tips.

При этом конструкция всех элементов магнитной системы, а также технология сборки обеспечивает несовмещение контуров наконечников в пределах 0.01 мм и однородность поля в зазоре между наконечников порядка 10^-3.Moreover, the design of all elements of the magnetic system, as well as the assembly technology, ensures that the tips of the tips are not aligned within 0.01 mm and the field is uniform in the gap between the tips of the order of 10 ^-3 .

Кроме того для компенсации эффектов краевых полей на наконечниках внутрь зазора вдоль входной и выходной границ могут быть выполнены приливы.In addition, tides can be made to compensate for the effects of edge fields at the tips inside the gap along the inlet and outlet boundaries.

Кроме того магнитодвижущие слои могут быть выполнены как цельным элементом, так и составлены из более мелких частей.In addition, magnetomotive layers can be made as a solid element, or composed of smaller parts.

Кроме того для компенсации неоднородности магнитного поля между наконечниками и движущими слоями могут быть установлены пластины из магнитомягкого материала, не имеющего собственной остаточной намагниченности.In addition, to compensate for the inhomogeneity of the magnetic field between the tips and the moving layers can be installed plates of soft magnetic material that does not have its own residual magnetization.

Технический эффект от использования заявляемого анализатора заключается в возможности одновременного детектирования ионов различных масс, отличающихся более чем в пять раз, без использования сканирующего режима, а также в получении сигнала тяжелых и легких масс без потери интенсивности ионного тока. Кроме того в результате использования анализатора заявляемой конструкции нет необходимости использовать сложный электромагнит и энергоанализатор, что существенно упрощает прибор в целом.The technical effect of using the inventive analyzer lies in the possibility of simultaneously detecting ions of various masses that differ by more than five times without using a scanning mode, as well as in receiving a signal of heavy and light masses without loss of ion current intensity. In addition, as a result of using the analyzer of the claimed design, there is no need to use a complex electromagnet and energy analyzer, which greatly simplifies the device as a whole.

Возможность осуществления заявляемой группы полезных моделей подтверждена конструкцией масс-спектрометра и его отклоняющей магнитной системы для одновременной регистрации масс-спектра смеси, содержащей тяжелые и легкие вещества.The possibility of implementing the claimed group of utility models is confirmed by the design of the mass spectrometer and its deflecting magnetic system for simultaneously recording the mass spectrum of a mixture containing heavy and light substances.

Магнитный масс-спектрометр (Фиг.1) включает вакуумную камеру 1, внутри которой расположены источник ионов 2, приемник ионов тяжелых масс 3 и многоколлекторный приемник ионов легких масс 4, внутренняя часть, которой размещается в зазоре отклоняющей магнитной системы 5.The magnetic mass spectrometer (FIG. 1) includes a vacuum chamber 1, inside of which there is a source of ions 2, a receiver of ions of heavy masses 3 and a multi-collector receiver of ions of light masses 4, the inner part of which is placed in the gap of the deflecting magnetic system 5.

Источник ионов 2 (Фиг.2) расположен напротив входной грани отклоняющей магнитной системы 5, приемник ионов тяжелых масс 3 расположен напротив радиусной грани магнитной системы под острым углом к оси расположения источника ионов 2, центральный коллектор многоколлекторного приемника ионов легких масс 4 расположен на касательной прямой к радиусу поворота ионов в точке фокусировки, остальные коллектора 8 расположены на линии фокусов параллельно центральному коллектору вне действия магнитного поля магнитной системы.The ion source 2 (Figure 2) is located opposite the input face of the deflecting magnetic system 5, the heavy-ion ion receiver 3 is located opposite the radius face of the magnetic system at an acute angle to the axis of the ion source 2, the central collector of the multi-collector light-ion ion receiver 4 is located on a tangent line to the radius of rotation of the ions at the focal point, the rest of the collector 8 are located on the focal line parallel to the central collector outside the magnetic field of the magnetic system.

Магнитная система (фиг.3) состоит из С-образного ярма 1, на котором внутрь зазора навстречу друг другу выполнены выступы 2. Точность сборки и изготовления ярма обеспечивает несовпадение контуров выступов в пределах 0,01 мм и параллельность плоскостей выступов пределах 0.01 мм. Выступы 2 служат базой для закрепления магнитодвижущих частей (постоянный магнит) 3 магнитной системы. Каждый постоянный магнит 3 отклоняющей магнитной системы закреплен с помощью клеящего состава на ярме 1. На каждый постоянный магнит 3 последовательно закреплены с помощью клеящего состава пластина 4 из немагнитного материала для уменьшения неоднородности поля, а затем пластина 5 из магнитомягкого материала, являющаяся концентратором магнитного поля.The magnetic system (Fig. 3) consists of a C-shaped yoke 1, on which protrusions 2 are made inside the gap toward each other. The accuracy of the assembly and manufacturing of the yoke ensures that the contours of the protrusions do not coincide within 0.01 mm and the parallelism of the planes of the protrusions within 0.01 mm. The protrusions 2 serve as the basis for fixing the magnetically moving parts (permanent magnet) 3 of the magnetic system. Each permanent magnet 3 of the deflecting magnetic system is fixed with an adhesive on the yoke 1. For each permanent magnet 3, a plate 4 of non-magnetic material is sequentially fixed with an adhesive composition to reduce field inhomogeneity, and then a plate 5 of soft magnetic material, which is a magnetic field concentrator.

Claims

1. A mass spectrometer containing an ion source, a bipolar magnetic system with a gap between the poles, two ion receivers, including ion collectors, each with its own radius of rotation in the magnetic system, characterized in that the heavy mass receiver is located opposite to the radial face of the magnetic system with a sharp angle to the axis of the ion source, the central collector of the multi-collector receiver of ions of light masses is located on the tangent line to the radius of rotation of the ions at the focal point, the rest of the collectors are They are laid on the focal line parallel to the central collector outside the action of the magnetic field of the magnetic system.

2. A deflecting magnetic system for a mass spectrometer containing a C-shaped yoke, on which protrusions with permanent magnets sequentially fixed to them, a layer of non-magnetic material and plates of soft magnetic material are made into the gap towards each other, characterized in that it contains the surface of the magnetic pole in region of light masses larger than the surface of the pole in the region of heavy masses, the exit of ions from the magnetic field is located on two sides of the magnetic pole, namely from the side of the angle of the output face of the angle p reversal and from the radius part of the ion trajectory.

3. The device according to claim 2, characterized in that tides can be made on the tips inside the gap along the input and output boundaries.

4. The device according to claim 2, characterized in that the magnetomotive layers can be made as a solid element, or composed of smaller parts.

5. The device according to claim 2, characterized in that between the tips and the moving layers are installed plates of soft magnetic material that does not have its own residual magnetization.