SU1089670A1

SU1089670A1 - Magnetic system for emergency-mass analyzer

Info

Publication number: SU1089670A1
Application number: SU813307108A
Authority: SU
Inventors: Георгий Михайлович Трубачев; Ростислав Николаевич Галль
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4665
Priority date: 1981-06-26
Filing date: 1981-06-26
Publication date: 1984-04-30

Abstract

1. МАГНИТНАЯ СИСТЕМА ЭНЕРГОМАСС -АНАЛИЗАТОР A, содержаща расположенные ПО обе стороны от медианной : : плоскости два полюсных наконечника с пр молинейными входной и выходной границами, каждьш из которых образован вращением параллельной медианной плоскости пр молинейной образующей относительно точки пересечени входной и выходной границ полюсных наконечников , отличающа с тем, что, с целью повышени разрешающей способности и чувствительности в широком диапазоне масс и энергией исследуемого пучка, рассто ние пр молинейных образующих внутренней поверхности полюсного наконечника от медианной плоскости мен етс в зависимости от угла их поворота относительно оси, проход щей через точку пересечени входной и выходной границ полюсных на- е конечников перпендикул рно медианной W плоскости.1. MAGNETIC SYSTEM ENERGOMASS ANALYZER A, containing both sides of the median located on the software:: the plane has two pole tips with straight input and output boundaries, each of which is formed by rotating the parallel tip of the median plane of the straight line generatrix with respect to the intersection point of the input and output borders of the pole tips characterized in that, in order to increase the resolution and sensitivity in a wide range of masses and the energy of the beam under study, the straight-line distance binders inner surface of the pole piece of the median plane varies depending on the angle of rotation about the axis extending through the point of intersection of the input and output pole boundaries HA e konechnikov W perpendicular to the median plane.

Description

2. Система по п.1, о т л и ч а ю- 3, Скст(-ма по п.1, отличающа с тем, что рассто ние пр мо- :ц а с тем, что рассто ние пр молинейных образующих от медианной ,г1инейн1.1х образующих от медианной плесплоскости мен етс непрерывно.кости мен етс скачкообразно.2. The system according to claim 1, of tl and h and y-3, skst (-ma according to claim 1, characterized in that the distance is straight: so that the distance of the straight lines forming from The median, linear1.1x generators from the median flatness vary continuously. The variability changes abruptly.

10896701089670

Изобретение относитс к электроннооптическим и ионно-оптическим устройствам и может бь9гь использовано в магнитньпс масс-спектрографах; ft -спектрометрах , сепараторах и други;- магнитных анализаторах зар жеииьис часгнц.The invention relates to electron-optical and ion-optical devices and can be used in magnetic mass spectrographs; ft-spectrometers, separators, and others; - magnetic analyzers charge per hour.

Известно устройствоS содержалее расположенные по обе стороны от ке п ::анной плоскости два полюсньос наконечника с пр молинейными входной и выходной границами. В указанном уст ройстве частицы с различной зкерг ей и массой двигаютс по различньш кру .говым траектори м, за счет чего осуществл етс их разделение по энерги м и массам Cl 3Однако данное устройство характеризуетс недостаточной разрешэ-ющейIt is known that two poles of the tip with straight lines of the input and output boundaries located on both sides of the ke n :: ana plane are known. In the indicated device, particles with different cores and masses move along different circular trajectories, due to which they are separated by energies and masses. Cl 3 However, this device is characterized by insufficient resolution

С ПОСОбНОСТЬЮ. и ЧУВСТБИТеЛЫ-ШСТЬШ в ИИWITH ADVANTAGE. and chuvstbitely-shstash in AI

роком диапазоне масс и энергий.rock mass and energy range.

Наиболее близка к предлагаемой магнитна система энергомасс-ала иза-тора , содержаща распосггоженныг ис обе стороны от медианной плоскости два полюсных наконечника с пр 1 юлинейными входной и выходной границами, кго дый из которых образован вращением п раллельной медианной пласхсости пр мо линейной образующей откосителы-го точкг пересечени входной и выходной границ полюсных наконечников 2.Closest to the proposed magnetic system is an energy-mass iz-torus that contains two sides of the median plane, two pole tips with straight 1 linear input and output boundaries, each of which is formed by rotating the parallel parallel median plasticity of the straight line forming the jogs point of intersection of the input and output borders of the pole tips 2.

В известной системе наконечники создают однородное поле,., напр женность которого посто нна на любом луче, лежащем в медианной плоскости и прсход щем через точку пересечени входной и выходной границ,In the known system, the tips create a uniform field,., Whose intensity is constant on any ray lying in the median plane and passing through the point of intersection of the input and output boundaries,

Характерным дл данной системы вл етс невозмолсность нсклшчени сферической аберрации дл всего диапазона ан.злизируемых масс или энергий алкчке аксиальных и хрома.тическ;йх аберраций изображени , небольша дисперси и светосила магнитного ана Тизато1 )а. В результате этого не удаетс получить в широком диапазоне масс иCharacteristic of this system is the immaturity of the spherical aberration for the entire range of antialized masses or energies of axial and chromium, classical image aberrations, a small dispersion and aperture power of magnetic Tizato1) a. As a result, it cannot be obtained in a wide range of masses and

энергии достаточную величину разреа1аюш:ей способности и чувствительности chCTeiMbj, что и вл етс ее основным недостатком,energy sufficient value of the following: her ability and sensitivity chCTeiMbj, which is its main drawback,

. изобретени - повышение разре: -эк1шеи способности и чувствительнос5-F ус оойстна в ifHpoKOM диапазоне л энергий исследуемого пучка.. invention - increase of the resolution: -exciousness of the ability and sensitivity of the 5-F is stable in the ifHpoKOM range and the energy of the beam under study.

Иосг влемнал цель достигаетс тем, чго в магнитной системе энергомассанализатора ., содержащей расположенные iio обе стороны от медианной плоскости ,:(па полюсных наконечника с пр молимййными входной и выходной границами , каждый из,.которых образован вра-:1 ,ением параллельной медианной плоскос;ч1; пр мол.инейной образующей относительно точки пересечени входной и ;-:1иходной границ полюсных наконечниsron , ра.ссто кие пр молинейных обрнзующих внутренней поверхности по .uwcLioro иакс.нечника от медианной плос .KocTii мен етс в зависимости от угла ь;;; noj3opoTa относительно оси, проход . щей через точку пересечени Бзсодной и выходной границ полюсных .;:.ксчечников перпендикул рно меди П7ПОЙ плоскости,The objective is achieved by the fact that in the magnetic system of the energy mass analyzer., Containing both sides of the median plane,: (pa pole tips with right input and output boundaries, each of which is formed by rotation of: 1, parallel parallel median plane ; p1; linear molar generatrix with respect to the point of intersection of the input and; -: - the current border of the pole pieces, the length of the straight line forming the inner surface along the .uwcLioro and max. median from the median plane. KocTii varies depending on the angle . ;;; noj3opoTa s relative to an axis passing through the intersection point and the output Bzsodnoy pole boundaries;:.. Kschechnikov copper P7POY perpendicular plane,

хроме; того, рассто ние пр молинейЕглс обр.азующик от медианной плоскости мен етс непрерывно.chrome; In addition, the distance of the direction of the projectile range from the median plane varies continuously.

при этом рассто ние пр молинейных ОЭраззющих or медианной плоскости меH:iei-cfl скачкообразно,at the same time, the distance of the rectilinear OEdifferential or median plane meH: iei-cfl is stepwise,

Fa фкг, I гОКазаны проекции на мг;дианную плоскость границ полюсЯСГО наконечника и ход траекторий с.срктрометра со скачкообразным изме .нонием рассто ни образующей от медиsiiinoK плоскостиJ на фиг.2 - разрез А А на фиг.1 (сечение полюсов магнита плоскостью5 перпендикул рной медиа .пьой гшоскости ; на фиг.З - ход траекторий, по сн ющий исключение сферической аберрации. j в предлагаемой магнитной системе дл увеличени дисперсии и светосилы и уменьшени аберраций изобра;-ке ни используетс неоднородное магнитное-поле . Простейшим вариантом та кого пол вл етс поле со скачком напр женности на луче р . . На фиг. 1 введены обозначени . Н г - напр женность и радиус кривизны осевой траектории в области VP (до, скачка напр женности), соответствукнцие значени в области с{,рг (после скачка) , к - коэффициент изменени напр женности пол 0 - половина угла поворота осевой траектории. При этом луч pcj, вл етс биссект рисой угла ХОР Предлагаема магнитна система представл ет собой дипольньй матнит, на вход которого подаетс бипараллел ный пучок зар женных частиц. Границы полюсных наконечников магнита образо ваны пр мыми лини ми, проход щими че рез точку р:ру - входна и рг - вы ходна границы. Выходна граница одн временно вл етс линей фокусов. Напр женность пол Н вл етс посто н ной на любом Jiyie проход щем через точку р и лежащем в медианной плоскости: Н-Н в области yfyc, (до скачка напр женности) и Н-Н. в области Чр (после скачка) . В отличие от всех известных устройств в предлагаемой системе имеетс азимутальна вариаци пол относительно точки р скачок напр женнос;ти пол на луче р . Скачок напр женности создаетс путем придани специальной формы внутренней поверхности полюсных након. г-лков. Внутренн поверхность образуетс пу тем вращени луча, параллельного медианной плоскости, вокруг точки, проекци которой на медианную плоскость совпадает с точкой р. При этом в области ypq, луч отстоит от медианной плоскости на рассто нии tt.| , а в области -Р на рассто НИИ lij (фиг.З). На пр мой рс, межполюсной зазор измен етс скачкообразно , высоты Ь,. и 1i св заны соот ношением fijifeli. Рассто нием о-; точки р до точки встречи траектории произвольной зар женной частицы с выходной границей ансшизатора представл етс в виде , 1 70J Если используетс чисто однородное поле, то К-, Гр г и pr r jSine Yj cos20/sm0 Y35--cos 6/2r 3fn% Из услови фокусировки первого пор дка следует Д Ji/, при этом рг Гд1/2 i .. . Y. Таким образом, Yg О, т.е. фокусировка второго пор дка не имеет места. Дл вариантов со скачком напр женности К - 1 условие может быть реализовано Б широком интервале углов (3 . При этом по вл етс дополнительна степень свободы, котора позвол ет реализовать фокусировку второго пор дка. Рассчеты показывают, что дл ,15 и Q 39,16° выполн етс условие Y-( , при этом рг 1,3 1 Гд На фиг.3 локазана фокусировка параллельно пучка дл варианта с К :; 1,15 и ,16° Дл сравнени приведен вариант с К - 1 и (5 . В магнитной системе с чисто однородны т полем и углом поворота пучка 90 (левый пучок на фиг.З) траектории зар женных частиц представл ют собой дуги окр,окности радиуса Ор, которые, пересека сь с выходной границей магнита, создают хорошо различимую сферическую аберрацию S В магнитной системе со скачком напр женности (правый пучок) траектории зар женных частиц составлены из двух дуг окружностей разных радиусов. В области УР траектории вл ютс дуга№1 окружности радиуса В точке встречи траектории с лучом ро радиус дуги увеличиваетс скачком и становитс равным . Б области , траектории вл ютс дугами окружности радиуса О Как вствует из графических построений, увеличение радиуса приводит к тому, что в точке фокуса 1 сферическа аберраци исключаетс . Поскольку радиус ; 0 выбираетс произвольным образом, исключение сферической аберрации имеет место на всей линии фокусов рг (на фиг.З дл удобства построений показана только половина пучка ). Применение изобретени дает возможность увеличени разрешающей способ$ . . 10896706Fa fkg, I Gokazany projections per mg; Diannuyu plane of the pole pole and the path of the spherical instrument with a discontinuous measurement of the distance forming a plane from mediaiiinoK plane in figure 2 - section a And in figure 1 (section of the poles of the magnet with a plane 5 perpendicular to Fig. 3 shows the course of the trajectories, which explains the exclusion of spherical aberration. j in the proposed magnetic system to increase dispersion and luminosity and reduce image aberrations; the non-uniform magnetic field is used. The field is a field with a jump in the intensity on the ray R. In Fig. 1, the notation is entered. Hg is the strength and radius of curvature of the axial trajectory in the VP area (before, the jump in the intensity), corresponding to the value in the region with {, pr (after the jump), k - coefficient of change of field strength 0 - half the angle of rotation of the axial trajectory. In this case, the ray pcj, is the bisector of the XOR angle, the proposed magnetic system is a dipole matnite, to the input of which a two-parallel beam of charged particles is fed . The boundaries of the pole tips of the magnet are formed by straight lines passing through the point p: py - the input and ph - the upper boundary. The output boundary is one time focal line. The intensity of the field H is constant on any Jiyie passing through the point p and lying in the median plane: H – H in the region of yfyc, (before the jump in intensity) and H – H. in the region of Chr (after the jump). In contrast to all known devices in the proposed system, there is an azimuthal variation of the field with respect to the point p, the jump is intense, and the field on the beam p. A surge of strength is created by imparting a special shape to the inner surface of the pole tips. Mr. Lkov. The inner surface is formed by rotating the beam parallel to the median plane around a point, the projection of which onto the median plane coincides with the point p. In this case, in the ypq region, the beam is separated from the median plane at a distance tt. | , and in the region of –R at a distance of a scientific research institute lij (FIG. 3). On the forward pc, the interpolar gap varies spasmodically, the heights b ,. and 1i are related by fijifeli. Distance o-; point p to the point of encounter of the trajectory of an arbitrary charged particle with the output boundary of the encoder is represented as: 1 70J From the condition of focusing of the first order follows D Ji /, with prg Gd1 / 2 i ... Y. Thus, Yg O, i.e. second-order focusing does not take place. For variants with a K-1 surge, the condition can be realized over a wide range of angles (3. In this case, an additional degree of freedom appears, which makes it possible to realize second-order focusing. Calculations show that for, 15 and Q 39.16 ° the condition Y– is fulfilled; in this case prg 1.3 1 Gd. In Fig. 3, the focusing is parallel to the beam for the variant with K:; 1.15 and; 16 ° For comparison, the variant with K - 1 and (5. the magnetic system with a purely uniform field and the angle of rotation of the beam 90 (the left beam in FIG. 3) of the trajectory of charged particles they are arcs of the circumference, the radii of the radius Or, which, intersecting the output boundary of the magnet, create a clearly distinguishable spherical aberration. The UR of the trajectory is an arc # 1 of a circle of radius. At the point where the path meets the beam, the po-radius of the arc increases in a jump and becomes equal. In the region, the trajectories are arcs of a circle of radius O. As a result of graphical constructions, an increase in radius leads to the fact that spherical aberration is excluded at the point of focus 1. Because radius; 0 is chosen arbitrarily, the exclusion of spherical aberration occurs on the entire focal line pg (in FIG. 3, for convenience of construction, only half of the beam is shown). The application of the invention makes it possible to increase the resolving method $. . 10896706

ности и светосилы - основных харак- мого диапазона масс или энертеристик магнитных спектрографов гни при пр молинейной линии фоодновременно дл всего анализируе- кусов.and luminosity - the main characteristics of the mass or energy characteristics of magnetic rot spectrographs with a straight line at the same time for the entire analyzers.

(Ри.2(Pu.2

fput.:fput .:

Claims

1. A MAGNETIC SYSTEM of an ENERGOMASS ANALYZER containing on both sides of the median: planes with a straight line with the van boundaries by rotating a parallel median plane of a rectilinear generatrix relative to the intersection point of the input and output borders of the pole pieces, characterized in that, in order to increase the resolution and sensitivity in a wide range of masses and the energy of the studied beam, the distance of the rectilinear generators of the inner surface of the pole tip from the median plane varies I depending on the angle of their rotation relative to the axis passing through the intersection point

108967

2. The system according to claim 1, with the fact that the distance of the rectilinear generators from the median plane changes continuously.

3, Sys.ma according to claim 1, characterized in that the distance of the rectilinear generators from the median plane changes stepwise.

- ί