RU2282267C1 - Ленточный ионизатор ионного источника масс-спектрометра - Google Patents
Ленточный ионизатор ионного источника масс-спектрометра Download PDFInfo
- Publication number
- RU2282267C1 RU2282267C1 RU2005102118/28A RU2005102118A RU2282267C1 RU 2282267 C1 RU2282267 C1 RU 2282267C1 RU 2005102118/28 A RU2005102118/28 A RU 2005102118/28A RU 2005102118 A RU2005102118 A RU 2005102118A RU 2282267 C1 RU2282267 C1 RU 2282267C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tape
- current
- ionizer
- temperature
- carrying holder
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области масс-спектрометрии и может быть использовано для изотопного анализа твердых материалов. Ленточный ионизатор ионного источника масс-спектрометра выполнен из ленты из тугоплавкого металла, концы которой закреплены в токоподводящих держателях, установленных на основании. Токоподводящие держатели установлены таким образом, что их продольные оси расположены по скрещивающимся прямым. В результате предотвращается разрыв ленты ионизатора при компенсации ее линейного удлинения при нагревании. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области масс-спектрометрии и может быть использовано для изотопного анализа твердых материалов.
Известен ионизатор ионного источника масс-спектрометра, включающий резервуар, содержащий металл, подлежащий ионизации, и игольчатый электрод, US 6531811 B1.
Этот ионизатор может быть использован только в случае получения ионов легкоплавких металлов, например галлия.
Известен ионизатор ионного источника масс-спектрометра, содержащий нагревательный элемент, проходящий внутри эмиттера, выполненного из смеси бета-алюминия и инертного материала, US 4928033. На эмиттер наносится вещество, которое подлежит ионизации. Недостатком этого устройства является малая эффективность ионизации, что свойственно всем ионизаторам с использованием керамики ввиду того, что даже металлическая керамика имеет значительное электрическое сопротивление, что препятствует получению ионных токов необходимой величины.
Более эффективны ленточные ионизаторы ионных источников масс-спектрометров.
Известен ленточный ионизатор, включающий ленту ионизатора, концы которой закреплены в токоподводящих держателях, параллельных друг к другу, SU 1233713 А1.
При нагревании лента ионизатора удлиняется и деформируется; как правило, в этом случае имеет место провисание ленты, возможен изгиб и свивание. При этом даже при относительном удлинении ленты на 1% от ее исходной длины, стрела провисания составляет около 6% от исходной длины ленты. В результате происходит смещение ленты относительно плоскости фокусировки масс-спектрометра, что приводит к резкому снижению его чувствительности и, соответственно, точности измерений.
Кроме того, при смещении ленты ионизатора относительно испарителя изменяется температура испарителя, вследствие чего изменяется поток атомов исследуемого вещества от испарителя к ионизатору. Это также приводит к неконтролируемому изменению ионного тока и, соответственно, снижению точности измерений в десятки раз.
Известен ленточный ионизатор ионного источника масс-спектрометра, содержащий ленту ионизатора, укрепленную на двух Г-образных пружинных держателях. Пружинные держатели предназначены для обеспечения постоянного натяжения ленты с целью компенсации ее удлинения при рабочих температурах; продольные оси ленты ионизатора и ленты испарителя лежат на скрещивающихся под углом 90° прямых, SU 1572327.
Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.
Его недостатком является высокая вероятность разрыва ленты ионизатора при рабочих температурах, поскольку прочность ее при этом резко снижается. В частности, при рабочей температуре 2500К прочность ленты ионизатора, выполненной из рения, снижается более чем в 100 раз. Поэтому приложение растягивающего усилия к ленте при этих условиях недопустимо. Именно по этим причинам данное устройство не нашло практического применения.
В основу настоящего изобретения положено решение задачи предотвращения разрыва ленты ионизатора при компенсации ее линейного удлинения при нагревании.
Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в ленточном ионизаторе ионного источника масс-спектрометра, включающем ленту из тугоплавкого металла, концы которой закреплены в токоподводящих держателях, установленных на основании, токоподводящие держатели установлены таким образом, что их продольные оси расположены по скрещивающимся прямым, при этом
где: Li - заданная длина ленты ионизатора;
αi - коэффициент температурного линейного расширения заданного материала ленты ионизатора;
Tri - заданная температура ленты ионизатора в рабочем режиме;
Тoi - заданная температура ленты ионизатора в ненагретом состоянии;
lт1 - длина первого токоподводящего держателя в ненагретом состоянии;
lт2 - длина второго токоподводящего держателя в ненагретом состоянии;
β1 - угол между продольной осью первого токоподводящего держателя и плоскостью размещения ленты ионизатора;
β2 - угол между продольной осью второго токоподводящего держателя и плоскостью размещения ленты ионизатора;
γ1 - угол между продольной осью ленты ионизатора и проекцией продольной оси первого токоподводящего держателя на плоскость размещения ленты;
γ2 - угол между продольной осью ленты и проекцией продольной оси второго токоподводящего держателя на плоскость размещения ленты;
αт1 - коэффициент температурного линейного расширения материала первого токоподводящего держателя;
αт2 - коэффициент температурного линейного расширения материала второго токоподводящего держателя;
t10 - температура первого токоподводящего держателя на конце, к которому подведен электрический ток в рабочем режиме;
t1i - температура первого токоподводящего держателя на конце, к которому прикреплена лента ионизатора в рабочем режиме;
t20 - температура второго токоподводящего держателя на конце, к которому подведен электрический ток в рабочем режиме;
t2i - температура второго токоподводящего держателя на конце, к которому прикреплена лента ионизатора в рабочем режиме;
К - коэффициент, учитывающий закон распределения температуры по длине токоподводящего держателя; поскольку фактически это распределение весьма близко к линейному, К принято равным 0,5.
0≤ε≤0,3
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".
Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:
на фиг.1 - вид спереди;
на фиг.2 - вид сверху;
на фиг.3 - ленточный ионизатор в аксонометрии.
Ленточный ионизатор ионного источника масс-спектрометра включает ленту 1 из тугоплавкого металла, в частности рения. Концы ленты 1 закреплены в токоподводящих держателях 2 и 3, установленных на основании 4. Продольные оси 5 и 6 токоподводящих держателей 2 и 3 соответственно расположены по скрещивающимся прямым.
Li - заданная длина ленты ионизатора. Li выбирается исходя из конструктивных особенностей и типа масс-спектрометра в каждом отдельном случае; в конкретном примере Li=10 мм.
αi - коэффициент температурного линейного расширения заданного материала ленты 1 ионизатора, в частности рения; αi(Re)=5×10-6(°C)-1.
Tri - заданная температура ленты 1 ионизатора в рабочем режиме, в конкретном примере Tri=2500К.
Toi - заданная температура ленты 1 в ненагретом состоянии, в конкретном примере Toi=293К.
lт1 - длина токоподводящего держателя 2 в ненагретом состоянии;
lт2 - длина токоподводящего держателя 3 в ненагретом состоянии;
Токоподводящие держатели 2 и 3 и основание 4 в конкретном примере выполнены из нержавеющей стали Х18Н9; основание 4 изолировано от токоподводящих держателей 2 и 3 посредством керамических изоляторов 9 и 10.
αт1 и αт2 - коэффициенты температурного линейного расширения материалов соответственно токопроводящих держателей 2 и 3; в данном случае αт1=αт2=16,6×10-6(°C)-1.
t10 - температура держателя 2 на конце, к которому подведен электрический ток в рабочем режиме; в данном примере - это постоянный ток величиной 4,5 А. В данном примере t10=750К.
t1i - температура держателя 2 на конце, к которому прикреплена лента 1, в рабочем режиме; t1i=1500К.
t20 - температура держателя 3 на конце, к которому подведен электрический ток; t10=t20=750К.
t2i - температура держателя 3 на конце, к которому прикреплена лента 1, в рабочем режиме; t1i=t2i=1500К.
К - коэффициент, учитывающий закон распределения температуры по длине токоподводящего держателя; это распределение практически линейное для принятых в конкретном примере токопроводящих держателей 2 и 3 с постоянной площадью сечений по всей их длине; поэтому в данном случае К=0,5.
ε - безразмерная величина, равная в конкретном примере 0.
β1 - угол между осью 6 и плоскостью 7 размещения ленты 1;
β2 - угол между осью 5 и плоскостью 7;
γ1 - угол между продольной осью 8 ленты 1 ионизатора и проекцией на плоскость 7 оси 6;
γ2 - угол между осью 8 и проекцией на плоскость 7 оси 5.
Углы β1, β2, γ1, γ2 и длины токоподводящих держателей lт1 и lт2 находятся в следующей взаимозависимости от заданных величин:
В конкретном примере исходя из указанных выше заданных величин β1 и β2 составляют по 45°;
γ1 и γ2 составляют по 15°;
lт1=lт2=13,5 мм.
Устройство работает следующим образом. К свободным концам токоподводящих держателей 2 и 3 подводят электрический ток и нагревают ленту 1. Лента 1 нагревает испаритель (условно не показан), содержащий исследуемое вещество, атомы которого попадают на поверхность ленты 1 и превращаются в ионы, которые поступают в масс-спектрометр. От ленты 1 нагреваются также держатели 2 и 3. При этом происходит удлинение как ленты 1, так и держателей 2 и 3.
Благодаря реализации отличительных признаков изобретения удлинение держателей 2 и 3 компенсирует удлинение ленты 1. При этом компенсация осуществляется в пределах допустимых значений, учитываемых величиной ε без приложения к ленте 1 растягивающих усилий. В этом состоит принципиально важное свойство изобретения, что обусловливает, по мнению заявителя, соответствие данного технического решения критерию "изобретательский уровень".
Поскольку удлинение ленты скомпенсировано и не происходит ее провисание и деформация, повышается точность измерений не менее чем в 10 раз. Исключение растягивающих ленту усилий обеспечивает исключение ее разрыва, в особенности, при рабочей температуре.
Ленточный ионизатор ионного источника масс-спектрометра изготавливается с применением обычного оборудования и известных материалов, что обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию "промышленная применимость".
Claims (1)
- Ленточный ионизатор ионного источника масс-спектрометра,включающий ленту из тугоплавкого металла, концы которой закреплены в токоподводящих держателях, установленных на основании, отличающийся тем, что токоподводящие держатели установлены таким образом, что их продольные оси расположены по скрещивающимся прямым, при этом(1±ε){cosβ1·cosγ1·[lT1·αT1·(tli-t10)]+cosβ2·cosγ2[lT2·αT2·(t2i-t20)]}·K=Li·αi·(Tri-Toi),где Li - заданная длина ленты ионизатора;αi - коэффициент температурного линейного расширения заданного материала ленты ионизатора;Тri - заданная температура ленты ионизатора в рабочем режиме;Тoi - заданная температура ленты ионизатора в ненагретом состоянии;lT1 - длина первого токоподводящего держателя в ненагретом состоянии;lT2 - длина второго токоподводящего держателя в ненагретом состоянии;β1 - угол между продольной осью первого токоподводящего держателя и плоскостью размещения ленты ионизатора;β2 - угол между продольной осью второго токоподводящего держателя и плоскостью размещения ленты ионизатора;γ1 - угол между продольной осью ленты ионизатора и проекцией продольной оси первого токоподводящего держателя на плоскость размещения ленты;γ2 - угол между продольной осью ленты и проекцией продольной оси второго токоподводящего держателя на плоскость размещения ленты;αT1 - коэффициент температурного линейного расширения материала первого токоподводящего держателя;αT2 - коэффициент температурного линейного расширения материала второго токоподводящего держателя;t10 - температура первого токоподводящего держателя на конце, к которому подведен электрический ток в рабочем режиме;t1i - температура первого токоподводящего держателя на конце, к которому прикреплена лента ионизатора в рабочем режиме;t20 - температура второго токоподводящего держателя на конце, к которому подведен электрический ток в рабочем режиме;t2i - температура второго токоподводящего держателя на конце, к которому прикреплена лента ионизатора в рабочем режиме;К - коэффициент, учитывающий закон распределения температуры по длине токоподводящего держателя;0≤ε≤0,3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005102118/28A RU2282267C1 (ru) | 2005-01-25 | 2005-01-25 | Ленточный ионизатор ионного источника масс-спектрометра |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005102118/28A RU2282267C1 (ru) | 2005-01-25 | 2005-01-25 | Ленточный ионизатор ионного источника масс-спектрометра |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2282267C1 true RU2282267C1 (ru) | 2006-08-20 |
Family
ID=37060727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005102118/28A RU2282267C1 (ru) | 2005-01-25 | 2005-01-25 | Ленточный ионизатор ионного источника масс-спектрометра |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2282267C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2673792C2 (ru) * | 2013-06-27 | 2018-11-30 | Имплант Сайенсиз Корпорэйшн | Двухполярный искровой источник ионов |
-
2005
- 2005-01-25 RU RU2005102118/28A patent/RU2282267C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2673792C2 (ru) * | 2013-06-27 | 2018-11-30 | Имплант Сайенсиз Корпорэйшн | Двухполярный искровой источник ионов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2595448C (en) | Generation of combination of rf and axial dc electric fields in an rf-only multipole | |
| RU2282267C1 (ru) | Ленточный ионизатор ионного источника масс-спектрометра | |
| CN110391129B (zh) | 离子化装置、质谱仪、离子迁移谱仪及离子化方法 | |
| JP3279023B2 (ja) | 四重極質量分析装置 | |
| US2750791A (en) | Thermoelectric instrument for testing materials | |
| US9008496B2 (en) | Probe | |
| US9159542B2 (en) | Apparatus and method for inhibiting ionization source filament failure | |
| WO2007139425A1 (fr) | Ioniseur à bande d'une source d'ions d'un spectromètre en masse | |
| EP3139400B1 (en) | Position correction sample, mass spectrometry device, and mass spectrometry method | |
| CN109477763B (zh) | 热电偶 | |
| US20180246061A1 (en) | Gate electrode and ion mobility spectrometer | |
| Henkie et al. | Thermopower measurements on small samples | |
| US6479814B2 (en) | Ion source for ion attachment mass spectrometry apparatus | |
| US3257554A (en) | Electron microscope specimen holder having means for heating the specimen | |
| JP2019204721A (ja) | 質量分析計における電子線源 | |
| DE922256C (de) | Temperaturmesseinrichtung | |
| DE1614992C2 (de) | Thermospannungsarme Relaisanordnung für Schutzrohrkontakte | |
| Cross et al. | Preactivated highly efficient linear field ionization source | |
| JP6526641B2 (ja) | 被覆したコロナイオン化源のための方法及び装置 | |
| JPS63152846A (ja) | マスフィルター | |
| DE102016111479A1 (de) | UHV-Heizelement | |
| KR101857387B1 (ko) | 다기능 히터장치용 열선 거치대 및 그 거치대를 갖는 다기능 히터장치 및 그 작동방법 | |
| Thurzo et al. | Thermally stimulated depolarization of a phosphate glass | |
| CN109243962A (zh) | 一种电喷雾质谱传输毛细管的加热装置 | |
| KR101686328B1 (ko) | 전기비저항 측정 장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090126 |