RU2504045C2 - Времяпролетный масс-спектрометр с нелинейным отражателем - Google Patents
Времяпролетный масс-спектрометр с нелинейным отражателем Download PDFInfo
- Publication number
- RU2504045C2 RU2504045C2 RU2012114302/07A RU2012114302A RU2504045C2 RU 2504045 C2 RU2504045 C2 RU 2504045C2 RU 2012114302/07 A RU2012114302/07 A RU 2012114302/07A RU 2012114302 A RU2012114302 A RU 2012114302A RU 2504045 C2 RU2504045 C2 RU 2504045C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- source
- reflector
- linear reflector
- mass spectrometer
- rings
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к приборостроению, средствам автоматизации и системам управления, а именно к области космических исследований. Технический результат - повышение разрешения и чувствительности при анализе ионного нейтрального газа. Времяпролетный масс-спектрометр с нелинейным отражателем содержит трубку дрейфа, источник ионов, ускоряющую сетку, источник тока и напряжения, источник изменяемого во времени импульсного напряжения, сетку, ограничивающую нелинейный отражатель, нелинейный отражатель и приемник ионов в виде микроканальной пластины. Нелинейный отражатель выполнен в виде набора колец различного диаметра, источник тока и напряжения подключен к кольцам, источник изменяемого во времени импульсного напряжения подключен к ускоряющей сетке, трубка дрейфа и сетка, ограничивающая нелинейный отражатель, заземлены. 2 ил.
Description
Изобретение относится к приборостроению, средствам автоматизации и системам управления, а именно к области космических исследований.
Известен времяпролетный масс-спектрометр, содержащий мишень, ускоряющие сетки выталкивающего промежутка, электростатический линейный отражатель, приемник ионов (статья: Мамырин Б.А., Шмикк Д.В. Линейный массрефлектрон - ЖЭТФ, 1979, т.76, в.5, с.1500-1505). За счет использования линейно изменяющегося электрического поля в массрефлектроне достигается более высокое значение разрешающей способности по сравнению с классической схемой масс-спектрометра при тех же габаритах и потенциале ускоряющего промежутка.
Недостатками прибора являются низкая разрешающая способность и малый диапазон измеряемых масс.
Более совершенным является масс спектрометр с нелинейным по продольной оси электрическим полем (патент №1651327 H01J 49/40 опубл. БИ №19, 23.05.91 г.). Времяпролетный масс-спектрометр, у которого сеточная сборка источника ионов с целью повышения чувствительности выполнена в виде кольца, внутренний диаметр которого больше или равен диаметру детектора, а в трубке установлена коаксиальная цилиндрическая система, внутренний и внешний диаметр которой соответственно равен внутреннему и внешнему диаметру сеточной сборки источника ионов. Недостатком данной конструкции является сложность точного формирования напряжений на элементах коаксиальной цилиндрической системы, которые авторы предлагают подбирать экспериментально.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому масс-спектрометру является времяпролетный масс-спектрометр (патент: №2239910, 7 H01J 49/40 опубл. Бюл. №31, 10.11, 2004 г.), содержащий источник ионов, приемник ионов, трубку дрейфа, отражатель ионов, который выполнен в виде сплошной резистивной пленки.
Недостатком прототипа являются: невозможность перестройки нелинейности поля в нелинейном отражателе за счет использования непрерывного принципа образования поля и вследствие этого недостаточно высокая разрешающая способность прибора в области тяжелых масс при жестких массогабаритных ограничениях, сложность изготовления ионного отражателя.
В основу изобретения поставлена задача создания устройства для анализа нейтрального газа ионов с более высоким разрешением, высокой чувствительностью при минимизации массогабаритных характеристик.
Поставленная задача достигается тем, что времяпролетный масс-спектрометр с нелинейным отражателем, содержащий трубку дрейфа, источник ионов, ускоряющую сетку, источник тока и напряжения, источник изменяемого во времени импульсного напряжения, сетку, ограничивающую нелинейный отражатель, нелинейный отражатель и приемник ионов в виде микроканальной пластины, согласно изобретению, нелинейный отражатель выполнен в виде набора колец, различного диаметра, источник тока и напряжения подключен к кольцам, источник изменяемого во времени импульсного напряжения подключен к ускоряющей сетке, трубка дрейфа и сетка, ограничивающая нелинейный отражатель заземлены.
Сущность устройства поясняется чертежами, где:
на Фиг.1 изображена схема времяпролетного масс-спектрометра с нелинейным отражателем,
на Фиг.2 - зависимость электростатического поля от продольной координаты в отражателе.
Времяпролетный масс-спектрометр с нелинейным отражателем содержит трубку дрейфа 1, источник ионов 2, ускоряющую сетку 3, источник тока и напряжения 4, источник изменяемого во времени импульсного напряжения 5, сетку 6, ограничивающую нелинейный отражатель 7, приемник ионов в виде микроканальной пластины 8 и кольца 9.
Источник тока и напряжения 4 подключен к кольцам 9, источник изменяемого во времени импульсного напряжения 5 подключен к ускоряющей сетке 3, трубка дрейфа 1 и сетка 6 заземлены.
Особенностью устройства является то, что при линейном распределении потенциала на кольцах 9, электростатическое поле нелинейного отражателя 7 будет нелинейным. Это достигается за счет особенностей формирования электростатического поля кольцевым электродом. Поле от такого электрода может быть описано уравнением:
Где Q - заряд, распределенный по кольцу, R - радиус кольца, z - расстояние от плоскости кольца до точки, в которой рассчитывается электростатическое поле на оси симметрии кольца.
Как видно из (1) максимум Ez будет в точке:
Тогда для достижения максимального значения поля в нелинейном отражателе примем, что радиус кольца зеркала вычисляется из условия (3) по формуле:
где ai - расстояние от кольца до точки максимального поля зеркала.
Тогда электростатическое поле всей сборки колец (фиг.2) будет определяться из выражения:
При этом максимальное поле будет наблюдаться внутри первого кольца, а потенциал на нем будет равен нолю.
Расстояние между кольцами может быть выбрано постоянным, для простоты изготовления. Потенциал на кольцах растет линейно и для отражения ионов должен в 2 раза превышать потенциал на ускоряющей сетке. Таким образом, при линейном потенциале реализуется нелинейность поля отражателя, а так как линейный делитель потенциала намного проще в изготовлении и обладает высокой точностью, то достигается непрерывность и высокая точность реализации функции изменения электростатического поля внутри нелинейного отражателя 7. Изменяя потенциал на кольцах 9, можно перестраивать нелинейный отражатель 7 на различные диапазоны масс ионов. Таким образом, достигается увеличение диапазона исследуемых масс.
Claims (1)
- Времяпролетный масс-спектрометр, содержащий трубку дрейфа, источник ионов, ускоряющую сетку, источник тока и напряжения, источник изменяемого во времени импульсного напряжения, сетку, ограничивающую нелинейный отражатель, нелинейный отражатель и приемник ионов в виде микроканальной пластины, отличающийся тем, что нелинейный отражатель выполнен в виде набора колец, диаметр которых увеличивается по мере отдаления от источника ионов, источник тока и напряжения подключен к кольцам, источник изменяемого во времени импульсного напряжения подключен к ускоряющей сетке, трубка дрейфа и сетка, ограничивающая нелинейный отражатель, заземлены.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012114302/07A RU2504045C2 (ru) | 2012-04-11 | 2012-04-11 | Времяпролетный масс-спектрометр с нелинейным отражателем |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012114302/07A RU2504045C2 (ru) | 2012-04-11 | 2012-04-11 | Времяпролетный масс-спектрометр с нелинейным отражателем |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012114302A RU2012114302A (ru) | 2013-10-20 |
RU2504045C2 true RU2504045C2 (ru) | 2014-01-10 |
Family
ID=49356916
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012114302/07A RU2504045C2 (ru) | 2012-04-11 | 2012-04-11 | Времяпролетный масс-спектрометр с нелинейным отражателем |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2504045C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU170979U1 (ru) * | 2015-06-16 | 2017-05-17 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева" | Времяпролетный масс-спектрометр с автоматической настройкой нелинейного отражателя |
RU2623729C2 (ru) * | 2015-06-10 | 2017-06-29 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) | Времяпролетный масс-спектрометр с нелинейным источником ионов |
RU2769377C1 (ru) * | 2021-07-13 | 2022-03-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Времяпролетный масс-спектрометр |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1651327A1 (ru) * | 1987-12-28 | 1991-05-23 | Институт космических исследований АН СССР | Врем пролетный масс-спектрометр |
RU2056668C1 (ru) * | 1992-10-02 | 1996-03-20 | Георгий Георгиевич Манагадзе | Времяпролетный масс-спектрометр ионов |
WO2003019204A2 (en) * | 2001-08-24 | 2003-03-06 | Trek, Inc. | Sensor for non-contacting electrostatic detector |
US6566653B1 (en) * | 2002-01-23 | 2003-05-20 | International Business Machines Corporation | Investigation device and method |
RU2239910C2 (ru) * | 2001-11-12 | 2004-11-10 | Самарский государственный аэрокосмический университет им. акад. С.П. Королева | Времяпролетный масс-спектрометр |
RU2393579C1 (ru) * | 2009-08-17 | 2010-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория инновационных аналитических технологий" | Масс-спектрометр |
-
2012
- 2012-04-11 RU RU2012114302/07A patent/RU2504045C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1651327A1 (ru) * | 1987-12-28 | 1991-05-23 | Институт космических исследований АН СССР | Врем пролетный масс-спектрометр |
RU2056668C1 (ru) * | 1992-10-02 | 1996-03-20 | Георгий Георгиевич Манагадзе | Времяпролетный масс-спектрометр ионов |
WO2003019204A2 (en) * | 2001-08-24 | 2003-03-06 | Trek, Inc. | Sensor for non-contacting electrostatic detector |
RU2239910C2 (ru) * | 2001-11-12 | 2004-11-10 | Самарский государственный аэрокосмический университет им. акад. С.П. Королева | Времяпролетный масс-спектрометр |
US6566653B1 (en) * | 2002-01-23 | 2003-05-20 | International Business Machines Corporation | Investigation device and method |
RU2393579C1 (ru) * | 2009-08-17 | 2010-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория инновационных аналитических технологий" | Масс-спектрометр |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2623729C2 (ru) * | 2015-06-10 | 2017-06-29 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) | Времяпролетный масс-спектрометр с нелинейным источником ионов |
RU170979U1 (ru) * | 2015-06-16 | 2017-05-17 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева" | Времяпролетный масс-спектрометр с автоматической настройкой нелинейного отражателя |
RU2769377C1 (ru) * | 2021-07-13 | 2022-03-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Времяпролетный масс-спектрометр |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012114302A (ru) | 2013-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9209005B2 (en) | Method and apparatus for mass spectrometry | |
RU2687963C2 (ru) | Модификация ионов | |
RU2504045C2 (ru) | Времяпролетный масс-спектрометр с нелинейным отражателем | |
AU2013374169A1 (en) | Multi-reflection high-resolution time of flight mass spectrometer | |
Jeromel et al. | Development of mass spectrometry by high energy focused heavy ion beam: MeV SIMS with 8 MeV Cl7+ beam | |
EP3242317A1 (en) | Electrode ring used for ion mobility spectrometer, ion migration tube and ion mobility spectrometer | |
Sigaud et al. | A novel double-focusing time-of-flight mass spectrometer for absolute recoil ion cross sections measurements | |
Redhead | A linear radio-frequency mass spectrometer | |
Gibson et al. | Predicted behaviour of QMF systems with and without prefilters using accurate 3D fields | |
Chakraborty et al. | A new time of flight mass spectrometer for absolute dissociative electron attachment cross-section measurements in gas phase | |
RU2623729C2 (ru) | Времяпролетный масс-спектрометр с нелинейным источником ионов | |
US10438788B2 (en) | System and methodology for expressing ion path in a time-of-flight mass spectrometer | |
RU170979U1 (ru) | Времяпролетный масс-спектрометр с автоматической настройкой нелинейного отражателя | |
RU169336U1 (ru) | Электростатический анализатор энергии заряженных частиц | |
Richardson et al. | A novel multipass oa-TOF mass spectrometer | |
RU2239910C2 (ru) | Времяпролетный масс-спектрометр | |
RU136237U1 (ru) | Анализатор энергий и масс заряженных частиц | |
RU87565U1 (ru) | Фотоэмиссионный электронный спектрометр | |
RU2616930C2 (ru) | Пучковый монитор | |
RU120512U1 (ru) | Электростатический анализатор энергии заряженных частиц | |
GB2534892A8 (en) | An ion mirror, an ion mirror assembly and an ion trap | |
US6791079B2 (en) | Mass spectrometer based on the use of quadrupole lenses with angular gradient of the electrostatic field | |
Yan et al. | Monte Carlo simulation of electron transport in low-light-level image intensifier | |
RU152659U1 (ru) | Электронный спектрограф для анализа пленочных структур | |
RU2644578C1 (ru) | Способ формирования массовой линии ионов во времяпролетном масс-спектрометре |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140412 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150827 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170412 |