SU1118229A1 - Time-out-of-flight mass spectrometer - Google Patents
Time-out-of-flight mass spectrometer Download PDFInfo
- Publication number
- SU1118229A1 SU1118229A1 SU833543184A SU3543184A SU1118229A1 SU 1118229 A1 SU1118229 A1 SU 1118229A1 SU 833543184 A SU833543184 A SU 833543184A SU 3543184 A SU3543184 A SU 3543184A SU 1118229 A1 SU1118229 A1 SU 1118229A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- reflector
- detector
- mass spectrometer
- time
- ion
- Prior art date
Links
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
ВРЕМЯПРОЛЕТНЫЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТР , содержащий импульсный источник ионов, детектор ионов и рефлектор , расположенный перед детектором после пространства дрейфа, о т л ичающийс тем, что, с целью увеличени чувствительности и точ .ности измерени , рефлектор вьтолнен в виде тора, расположенного коаксиально центральной оси масс-спектрометра , по которой также расположен детектор ионов, при этом на входе рефлектора расположена электростатическа отклон юща система тороидальной конфигурации, а пространство дрейфа между источником ионов и рефлектором ограничено двум коническими металлическими конусами. (Л (Ри.в.1TIME-FLIGHT MASS-SPECTROMETER, containing a pulsed ion source, an ion detector and a reflector located in front of the detector after the drift space, due to the fact that, in order to increase the sensitivity and accuracy of the measurement, the reflector is complete in the form of a torus located coaxially to the central axis a mass spectrometer, which also houses an ion detector, with an electrostatic deflection system of a toroidal configuration at the input of the reflector, and the drift space between the ion source and the reflector is bounded by two conical metal cones. (L (Ri.v.1
Description
1 1eleven
Изобретение относитс к области научного приборостроени , преимущественна область его использовани - элементный анализ веществ.The invention relates to the field of scientific instrumentation, the main area of its use is elemental analysis of substances.
Известно устройство, в котором ионизированные электронным ударом и ускоренные до определенной энергии , ионы газа после пролета первого дрейфового промежутка попадают в область тормоз щего электрического пол (рефлектора) и после отражени и пролета второго дрейфового промежутка регистрируютс датчиком .A device is known in which ionized by electron impact and accelerated to a certain energy, the ions of the gas after the passage of the first drift gap fall into the region of the decelerating electric field (reflector) and after reflection and passage of the second drift gap are recorded by a sensor.
Применение рефлектора вместо пр мой брем пролетной дрейфовой трубки существенно повышает разрешающую способность прибора и сокращает его длину. Однако используемый в приборе ионизатор пригоден только дл газа и не может быть применен дл анализа веществ в твердой фазе.Using a reflector instead of the direct burden of the drift tube significantly increases the resolution of the instrument and reduces its length. However, the ionizer used in the device is only suitable for gas and cannot be used for the analysis of substances in the solid phase.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству вл етс врем пролетный масс-спектрометр, содержащий импульсный источник ионов , пространство дрейфа, после которого расположен рефлектор, и детектор , в котором вещество образца в твердой фазе испар етс и ионизируетс с помощью импульсного лазерного излучени . В зависимости от диаметра п тна и удельной мощности лазерного излучени ионы или ускор ютс дополнительно , или двигаютс в режиме свободного разлета.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed device is the time-of-flight mass spectrometer containing a pulsed ion source, drift space after which the reflector is located, and a detector in which the substance of the sample in the solid phase is evaporated and ionized radiation. Depending on the diameter of the spot and the specific power of the laser radiation, the ions are either accelerated additionally or moved in the free-flight mode.
Однако при взаимодействии лазерного излучени с веществом основна ма са многозар дных ионов выбрасываетс перпендикул рно поверхности мишени, что значительно снижает точность проводимых измерений, так как основную информацию дают однозар дные ионы. Это вызвано тем, что пики многозар дньгх ионов могут накладыватьс на массовые пики однозар дных ионов и привести к существенному искажению масс-спектров вещества. Все вышеуказанные трудности ведут к тому, что при работе в конфигурации на отражени разумные результаты получаютс только в режиме свободного разлета . Работа в этом режиме приводит к уменьшению количества попавших на датчик ионов в раз по сравнению с режимом ускорени . Косое падение (обычно под 5 ) лазерного излучени на образец приводит к об292However, when laser radiation interacts with the substance of the main mass of multiply charged ions, it is ejected perpendicularly to the target surface, which significantly reduces the accuracy of the measurements, since single-charge ions provide the main information. This is due to the fact that the peaks of multi-ion ions can be superimposed on the mass peaks of single-charged ions and lead to a significant distortion of the mass spectra of the substance. All the above difficulties lead to the fact that when working in a reflection configuration, reasonable results are obtained only in the free expansion mode. Work in this mode leads to a decrease in the number of ions that hit the sensor in comparison with the acceleration mode. Oblique incidence (usually below 5) of laser radiation on the sample leads to
разованию углублени на его поверх-ности . Если образец спрессован из порошка, достаточно нескольких импульсов дл того, чтобы глубина превысила диаметр кратера. В этом случае образованна при воздействии излучени плазма практически не выходит наружу (зарывание).forming a recess on its surface. If the sample is pressed from a powder, a few pulses are enough for the depth to exceed the crater diameter. In this case, the plasma formed by the action of radiation practically does not go outside (burying).
Целью изобретени вл етс увеличение чувствительности прибора и точности измерени .The aim of the invention is to increase the sensitivity of the device and the accuracy of measurement.
Цель достигаетс тем, что в известном врем пролетном масс-спектрометре , содержащем импульсньй источник ионов, детектор и рефлектор, расположенный перед детектором после пространства дрейфа, рефлектор выполнен в виде тора, расположенногоThe goal is achieved by the fact that at a known time the passing mass spectrometer containing a pulsed ion source, a detector and a reflector located in front of the detector after the drift space, the reflector is made in the form of a torus
коаксиально центральной оси массспектрометра , покоторой также расположен детектор ионов, при этом на входе рефлектора расположена электростатическа отклон юща система тороидальной конфигурации, а пространство дрейфа между источником ионов и рефлектором ограничено двум коническими металлическими конусами. На фиг. 1 показан предлагаемыйcoaxially to the central axis of the mass spectrometer, which also contains an ion detector, with an electrostatic deflection system of a toroidal configuration at the input of the reflector, and the drift space between the ion source and the reflector is limited by two conical metal cones. FIG. 1 shows the proposed
масс-спектрометр; на фиг. 2 - то же, поперечньй разрез.mass spectrometer; in fig. 2 - the same cross section.
Предлагаемое устройство содержит лазерный испаритель 1, детектор 2, тороидальньй рефлектор 3, электростатическую отклон ющую систему (ЭОС) 4, подложки 5 дл исследуемого образца, внешний конус 6, внутренний конус 7. Точками отмечена область, на которой двигаиотс ионные пакеты, стрелками - направление их движени . Импульсное лазерное излучение с удельной плотностью энергии, превьшающей W 2-10 Вт/см, при воздействии на образец создаетThe proposed device contains a laser evaporator 1, a detector 2, a toroidal reflector 3, an electrostatic deflection system (EOS) 4, substrates 5 for the sample under study, an outer cone 6, an inner cone 7. The points indicate the area on which the ions are moving, the direction their movements. Pulsed laser radiation with a specific energy density, exceeding W 2-10 W / cm, when exposed to a sample, creates
ионов, которое расшир етс в виде полусферы с центром в точке воздействи . G помощью внешнего и внутреннего конусов из этого потока на вход отклон ющей системы попадают ионы, которые двигались в телесном угле р -соо (см. фиг.1). Радиально направленное электрическое поле отклон ет ионы, и они вход т в тороидальный рефлектор ions, which expands in a hemisphere with a center at the point of impact. G using external and internal cones from this flow, ions entering the deflection system enter the solid angle p – co (see Fig. 1). A radially directed electric field deflects ions, and they enter a toroidal reflector.
под углом об . Длина рефлектора h, рассто ние d между средней окружностью тороидального входа и центром выходного отверсти , а также угол oi подбираютс таким образом, что 3 ионы попадают в детектор 2 при заданном напр жении V на рефлектор Прибор можно ориентировочно рассчи тать с использованием некоторых формул, примен емых дл расчета дв мерных рефлекторных масс-анализато ров. Использовав эти формулы, можно рассчитать один из оптимальных при меров выполнени предлагаемого устройств .а. Дл начала рассчитываетс угол. оС , если d 7,5 см, В,, энерги ионизации Б; 150 эВ, 2Ь., , от . сюда о 5° . I Дл того чтобы обеспечить вход ионов в тороидальный рефлектор под углом 5° при расположении образца на рассто нии oi,.60 см, вдоль оси симметрии от выходнрй щели рефлектора необходимо на ЭОС 4 подать напp жeниeVgg , -аспис, равное, как показыва ют расчеты, 100-200 В. Если детектор располагать на удалении oi см от рефлектора во внутреннем конусе, то, воспользовав шись формулой разрешающей способности прибора „ oTpUi + Lil + cosoiE; h E;v;;(L,-2hco5o6 294 дл вьппеуказанных входных параметров , получим величину 100-120. При диаметре п тна лазерного излучени 10 мкм и меньше прибор способен работать в режиме ускорени . В этом случае на рассто нии 1-3 см от поверхности мишени перпендикул рно линии, соедин ющей область лазерного воздействи с средней окружностью тороидального входа , устанавливаютс ускорительные сетки и между образцом и сеткой подаетс VOTP . Изобретение позвол ет увеличить чувствительность прибора и повысить предел обнаружени им малых примесей в 20-40 раз; благодар конфигу- рации отбора ионов существенно умейьшить в потоке количество многозар дных ионов, которые снижают точность получаемых результатов; значительно упростить процесс изготовлени и наладки прибора посредством перехода на круговую конфигурацию и. сокращени трудоемких процессов при изготовлении прибора по части механической обработки и его наладки. Конфигураци прибора позвол ет осуществить нормальное падание луча на образец и тем самым сводит к минимуму нежелательный эффект зарывани .at an angle about The length of the reflector h, the distance d between the average circumference of the toroidal entrance and the center of the outlet, and the angle oi are chosen so that 3 ions enter detector 2 at a given voltage V on the reflector. The device can be approximately calculated using some formulas, for the calculation of two-dimensional reflex mass analyzers. Using these formulas, one can calculate one of the optimal examples of the implementation of the proposed device. The angle is calculated first. оС, if d 7.5 cm, В ,, ionization energy B; 150 eV, 2b.,, From. here about 5 °. I In order to ensure the entry of ions into the toroidal reflector at an angle of 5 ° when the sample is located at an oi distance of .60 cm, along the axis of symmetry from the output slit of the reflector, it is necessary to apply an E-Vgg, an aspis to the EOS 4 equal to, as shown by calculations , 100-200 V. If the detector is located oi cm away from the reflector in the internal cone, then, using the resolution formula of the device „oTpUi + Lil + cosoiE; h E; v ;; (L, -2hco5o6 294 for each of the above input parameters, we obtain a value of 100-120. With a laser radiation spot diameter of 10 µm or less, the device is able to operate in acceleration mode. In this case, at a distance of 1-3 cm From the target surface perpendicular to the line connecting the laser exposure area with the average circumference of the toroidal entrance, accelerator grids are installed and VOTP is fed between the sample and the grid. The invention increases the sensitivity of the device and increases the detection limit of small impurities by 20-40 times; The configurations of ion selection significantly reduce the number of multi-charge ions in the flow, which reduce the accuracy of the results, significantly simplify the process of manufacturing and setting up the device by switching to a circular configuration and reducing labor-intensive processes in the manufacture of the device in terms of machining and its adjustment. the device allows for normal incidence of the beam on the sample and thereby minimizes the undesirable effect of burrowing.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU833543184A SU1118229A1 (en) | 1983-01-21 | 1983-01-21 | Time-out-of-flight mass spectrometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU833543184A SU1118229A1 (en) | 1983-01-21 | 1983-01-21 | Time-out-of-flight mass spectrometer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1118229A1 true SU1118229A1 (en) | 1987-02-07 |
Family
ID=21046495
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU833543184A SU1118229A1 (en) | 1983-01-21 | 1983-01-21 | Time-out-of-flight mass spectrometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1118229A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991003069A1 (en) * | 1989-08-18 | 1991-03-07 | Institut Kosmicheskikh Issledovany Akademii Nauk Sssr | Time-of-flight mass-spectrometer |
WO1991003070A1 (en) * | 1989-08-18 | 1991-03-07 | Institut Kosmicheskikh Issledovany Akademii Nauk Sssr | Time-of-flight mass-spectrometer |
WO1991004571A1 (en) * | 1989-09-12 | 1991-04-04 | Institut Kosmicheskikh Issledovany Akademii Nauk Sssr | Time-of-flight mass spectrometer |
-
1983
- 1983-01-21 SU SU833543184A patent/SU1118229A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 198034, Н 01 J 49/40, 1966. Ковалев И.Д. и др. Масс-спектрометрические исследовани ускорени ионов при разлете лазерной плазмы бинарных соединений. - Письма в ЖТФ, т. 1, вып. 17, 1975, с. 798. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991003069A1 (en) * | 1989-08-18 | 1991-03-07 | Institut Kosmicheskikh Issledovany Akademii Nauk Sssr | Time-of-flight mass-spectrometer |
WO1991003070A1 (en) * | 1989-08-18 | 1991-03-07 | Institut Kosmicheskikh Issledovany Akademii Nauk Sssr | Time-of-flight mass-spectrometer |
WO1991004571A1 (en) * | 1989-09-12 | 1991-04-04 | Institut Kosmicheskikh Issledovany Akademii Nauk Sssr | Time-of-flight mass spectrometer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7663100B2 (en) | Reversed geometry MALDI TOF | |
US7564026B2 (en) | Linear TOF geometry for high sensitivity at high mass | |
US4072862A (en) | Time-of-flight mass spectrometer | |
US5742049A (en) | Method of improving mass resolution in time-of-flight mass spectrometry | |
US4058724A (en) | Ion Scattering spectrometer with two analyzers preferably in tandem | |
US3953732A (en) | Dynamic mass spectrometer | |
US20080272290A1 (en) | Reflector TOF With High Resolution and Mass Accuracy for Peptides and Small Molecules | |
Hellings et al. | A simultaneous energy and angle resolved ion scattering spectrometer | |
US3644731A (en) | Apparatus for producing an ion beam by removing electrons from a plasma | |
US4672204A (en) | Mass spectrometers | |
JPS5829578B2 (en) | Sonoi ion Senbetsu Sochi | |
SU1118229A1 (en) | Time-out-of-flight mass spectrometer | |
JPH11297267A (en) | Time-of-fiight mass spectrometer | |
US5026988A (en) | Method and apparatus for time of flight medium energy particle scattering | |
GB1533526A (en) | Electro-static charged particle analyzers | |
US7115861B2 (en) | Spectrograph time of flight system for low energy neutral particles | |
US3710103A (en) | Planar retarding grid electron spectrometer | |
RU2326465C2 (en) | Dust impact mass spectrometer | |
JP2757460B2 (en) | Time-of-flight mass spectrometer | |
US4973840A (en) | Apparatus and method for characterizing the transmission efficiency of a mass spectrometer | |
SU1265890A2 (en) | Energy mass analyzer | |
SU1095272A1 (en) | Time-of-flight mass spectrometer | |
US3209143A (en) | Spatially variable slit for mass spectormeter apparatus | |
JPH0351052B2 (en) | ||
KR20020088559A (en) | Secondary ion mass spectrometry |