RU2147387C1 - Плазменный ионный источник - Google Patents
Плазменный ионный источник Download PDFInfo
- Publication number
- RU2147387C1 RU2147387C1 RU98117973A RU98117973A RU2147387C1 RU 2147387 C1 RU2147387 C1 RU 2147387C1 RU 98117973 A RU98117973 A RU 98117973A RU 98117973 A RU98117973 A RU 98117973A RU 2147387 C1 RU2147387 C1 RU 2147387C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- capillary
- discharge chamber
- source
- anode
- capillary tube
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Плазменный ионный источник может быть использован в аналитической химии, а именно масс-спектрометрии, для элементного анализа жидкостей и газов, в ионной технологии и т.д. Разрядная камера выполнена с выходной щелью. По центральной оси щели через изолятор размещено устройство для подачи рабочего вещества, выполненное в виде капилляра и соединенное с разрядной камерой источником высокого напряжения. Источник включает систему вытягивания и фокусировки ионов. В вершине капилляра размещен отрезок проволоки длиной 2 - 10 мм или металлический шарик так, чтобы зазор между проволокой или шариком и внутренней стенкой капилляра составлял 2 - 5 мкм. Источник дополнительно может содержать кольцевой полый анод, расположенный в разрядной камере соосно капилляру. Анод соединен с дополнительным источником высокого напряжения так, что отрицательный полюс первого источника соединен с капилляром, положительный полюс - с кольцевым анодом, отрицательный полюс второго источника питания соединен с кольцевым анодом, а положительный полюс - с разрядной камерой. Такое выполнение позволяет повысить эффективность анализа за счет обеспечения более равномерного ввода жидкости в разрядную камеру и увеличить степень ионизации распыленных атомов. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к ионным источникам и может быть использовано в масс-спектрометрии для элементного анализа жидкостей и газов, в ионной технологии и т.д.
Известен ионный источник тлеющего разряда [Glow Discharge Spectroscopies. Ed. by R. Kennet Marcus. Plenum Press, New York and London 1993, 363], содержащий разрядную камеру и устройство для подачи анализируемого образца в виде стержня. В камеру напускается аргон до давления 10 - 100 Па и прикладывается напряжение около 1 кВ с отрицательной полярностью на образце. Твердые тела распыляются ионами, а распыленные атомы ионизируются в газовом разряде.
Однако такой источник используется лишь для анализа твердых тел.
Наиболее близким к изобретению является плазменный ионный источник тлеющего разряда (Патент РФ N 2083020, МКИ, 6 H 01 J 27/02, 1997), содержащий разрядную камеру с выходной щелью, по центральной оси которой через изолятор размещено устройство для подачи рабочего вещества, выполненное в виде капилляра и соединенное с разрядной камерой источником высокого напряжения, а также систему вытягивания и фокусировки ионов. В разрядную камеру по капилляру с внутренним диаметром 0,2-1,0 мм подается преобразуемая в плазму жидкость. Жидкость и ее составляющие, которые адсорбируются на стенках полого катода, распыляются ионами, распыленные атомы ионизируются в тлеющем разряде.
Наиболее существенными недостатками такого источника являются неравномерность ввода жидкости в разрядную камеру и низкая степень ионизации распыленных атомов.
Задача изобретения - повышение точности анализа путем повышения эффективности преобразования жидкости и ее составляющих в низкотемпературную плазму за счет обеспечения более равномерного ввода жидкости в разрядную камеру и увеличения степени ионизации распыленных атомов.
Задача решается тем, что в известном плазменном ионном источнике, содержащем разрядную камеру с выходной щелью, по центральной оси которой через изолятор размещено устройство для подачи рабочего вещества, выполненное в виде капилляра и соединенное с разрядной камерой источником высокого напряжения, а также систему вытягивания и фокусировки ионов, новым является то, что в вершине капилляра размещен отрезок проволоки длиной 2-10 мм или металлический шарик так, чтобы зазор между проволокой или шариком и внутренней стенкой капилляра составлял 2-5 мкм.
Для уменьшения нагрева капилляра и увеличения степени ионизации жидкости и ее составляющих на вершине капилляра закреплен полый катод, а источник дополнительно содержит кольцевой полый анод, расположенный в разрядной камере соосно капилляру и соединенный с дополнительным источником высокого напряжения так, что отрицательный полюс первого источника соединен с капилляром, положительный полюс - с кольцевым анодом, отрицательный полюс второго источника питания соединен с кольцевым анодом, а положительный полюс - с разрядной камерой.
Снабжение капилляра отрезком проволоки (фиг. 1,а) или шариком (фиг. 1,б) существенно увеличивает сопротивление его потоку жидкости и обеспечивает более равномерный ввод жидкости в полый катод при скорости ввода менее 1 мм3/с, что позволяет использовать источник в вакуумный системах с насосами средней производительности (200-300 л/с).
Введенная в полый катод жидкость и ее составляющие распыляются ионами и ионизируются в тлеющем разряде. С увеличением разрядного тока степень ионизации паров жидкости увеличивается. Однако с увеличением разрядного тока увеличивается и мощность, выделяемая на капилляре, температура его вершины повышается и скорость испарения жидкости резко возрастает. При этом вместо жидкости в полый катод поступают лишь ее пары. Снабжение источника дополнительным кольцевым анодом, расположенным в разрядной камере вокруг капилляра соосно ему, позволяет увеличить степень ионизации распыленных атомов за счет разделения в пространстве процессов распыления и ионизации.
Такая конструкция капилляра для ввода жидкостей и ионного источника тлеющего разряда является неизвестной, поэтому эта совокупность признаков определяется как критерий "новизны", так и критерий "изобретательский уровень".
На фиг. 1 представлен чертеж капиллярного узла для ввода жидкости в разрядную камеру; на фиг. 2 - схема всего источника.
Устройство содержит капилляр 1 с внутренним диаметром 0,2-1,0 мм. В вершине его расположен отрезок проволоки (фиг. 1,а) или шарик (фиг. 1,b) так, чтобы зазор между проволокой или шариком и внутренней стенкой капилляра не превышал 2-5 мкм.
На вершине капилляра закреплен полый катод 2, окруженный цилиндрическим анодом 3, расположенным в разрядной камере 4 соосно капилляру 1 и соединенным с отрицательным полюсом первого источника высокого напряжения 5. Положительный полюс первого источника напряжения 5 соединен с кольцевым анодом 3. Отрицательный полюс второго источника напряжения 6 соединен с кольцевым анодом 3, а его положительный полюс - с разрядной камерой 4. В передней стенке разрядной камеры 4 находится отверстие 7, создающее необходимый для функционирования источника перепад давлений. Ионы, входящие через отверстие 7, вытягиваются и фокусируются системой вытягивания и фокусировки ионов, состоящей из линз 8 и 9, и поступают на входную щель масс-спектрометра.
Ионный источник работает следующим образом.
Жидкость по капилляру 1 поступает в полый катод 2, который является первым катодом источника. Между катодом и анодом 3 приложено напряжение до 2 кВ от источника 5. При разрядном токе 1-5 мА происходит распыление жидкости и ее составляющих в полом катоде. Степень ионизации в первом каскаде незначительна. Распыленные атомы поступают в цилиндрический анод 3, который является полым катодом второго каскада. Разрядная камера 4 источника является анодом второго каскада. Между катодом и анодом второго каскада приложено напряжение до 4 кВ от отдельного источника питания 6. Разрядный ток может регулироваться в пределах 5-150 мА. Капилляр 1 и второй полый катод 3 охлаждаются проточной водой. Такая конструкция источника позволяет более чем на порядок увеличить степень ионизации атомов жидкости и ее составляющих по сравнению с прототипом.
Claims (2)
1. Плазменный ионный источник, содержащий разрядную камеру с выходной щелью, по центральной оси которой через изолятор размещено устройство для подачи рабочего вещества, выполненное в виде капилляра и соединенное с разрядной камерой источником высокого напряжения, а также систему вытягивания и фокусировки ионов, отличающийся тем, что в вершине капилляра размещен отрезок проволоки длиной 2 - 10 мм или металлический шарик так, чтобы зазор между проволокой или шариком и внутренней стенкой капилляра составлял 2 - 5 мкм.
2. Источник по п. 1, отличающийся тем, что для уменьшения нагрева капилляра и увеличения степени ионизации жидкости и ее составляющих на вершине капилляря закреплен полый катод, а источник дополнительно содержит кольцевой полый анод, расположенный в разрядной камере соосно капилляру и соединенный с дополнительным источником высокого напряжения так, что отрицательный полюс первого источника соединен с капилляром, положительный полюс - с кольцевым анодом, отрицательный полюс второго источника питания соединен с кольцевым анодом, а положительный полюс с - разрядной камерой.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98117973A RU2147387C1 (ru) | 1998-09-29 | 1998-09-29 | Плазменный ионный источник |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98117973A RU2147387C1 (ru) | 1998-09-29 | 1998-09-29 | Плазменный ионный источник |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2147387C1 true RU2147387C1 (ru) | 2000-04-10 |
Family
ID=20210889
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98117973A RU2147387C1 (ru) | 1998-09-29 | 1998-09-29 | Плазменный ионный источник |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2147387C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2504859C1 (ru) * | 2012-07-10 | 2014-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью Минерал "Нано-Технология" | Ионный источник тлеющего разряда с повышенной светосилой |
-
1998
- 1998-09-29 RU RU98117973A patent/RU2147387C1/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2504859C1 (ru) * | 2012-07-10 | 2014-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью Минерал "Нано-Технология" | Ионный источник тлеющего разряда с повышенной светосилой |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0123552B1 (en) | Method and apparatus for the mass spectrometric analysis of solutions | |
US5838002A (en) | Method and apparatus for improved electrospray analysis | |
US5481107A (en) | Mass spectrometer | |
US5756994A (en) | Electrospray and atmospheric pressure chemical ionization mass spectrometer and ion source | |
US4999493A (en) | Electrospray ionization interface and method for mass spectrometry | |
US8558170B1 (en) | Sampling system for use with surface ionization spectroscopy | |
JP3299335B2 (ja) | 時間変調が課される電気的噴霧装置および方法 | |
US6278111B1 (en) | Electrospray for chemical analysis | |
US4209696A (en) | Methods and apparatus for mass spectrometric analysis of constituents in liquids | |
US4667100A (en) | Methods and apparatus for mass spectrometric analysis of fluids | |
US5304798A (en) | Housing for converting an electrospray to an ion stream | |
US8525109B2 (en) | Sampling system for use with surface ionization spectroscopy | |
KR940009199B1 (ko) | 플라즈마 질량 분광계 및 이에 의한 시료성분의 분석방법 | |
US8637812B2 (en) | Sample excitation apparatus and method for spectroscopic analysis | |
US6005245A (en) | Method and apparatus for ionizing a sample under atmospheric pressure and selectively introducing ions into a mass analysis region | |
US20030062474A1 (en) | Electrospray ion source for mass spectrometry with atmospheric pressure desolvating capabilities | |
RU2147387C1 (ru) | Плазменный ионный источник | |
US5969351A (en) | Mass spectrometer | |
WO1998007505A1 (en) | Method and apparatus for improved electrospray analysis | |
JP2000100375A (ja) | 質量分析計及びその静電レンズ | |
RU2083020C1 (ru) | Плазменный ионный источник | |
JP2000227417A (ja) | 質量分析方法及び装置 | |
RU2211502C1 (ru) | Плазменный источник с полым катодом | |
RU2174676C1 (ru) | Способ анализа твердых тел с помощью ионного источника тлеющего разряда с полым катодом | |
JPWO2003046543A1 (ja) | 大気圧イオン化質量分析装置 |