SU1187623A1 - Источник ионов - Google Patents

Abstract

1. ИСТОЧНИК ИОНОВ преимущественно дл  масс-спектрометрии, содержащий катод, анод, систему формировани  пучка ионов, систему подачи рабочего вещества и источник питани , отличающийс  тем, что, с целью улучшени  фокусировки пучка и : повышени  его плотности, катод выполнен в виде диска, с отверстием на . оси, введен электрод-коллектор электронов , соосный отверстию в катоде, анод выполнен в виде кольца и установлен между катодом и коллектором, электронов, система формировани  пучка установлена со стороны катода, противоположной аноду, введен дополнительный источник питани , положительный полюс которого соединен с электродом-коллектором , а отрицательный с анодом, и ме ду катодом и системой формировани  пучка установлен, по крайней мере, один экран. 2.Источник ионов по п.1, отличающийс  тем, что.система подачи рабочего вещества снабжена лазером и системой фокусировки лазерного (Л излучени  в центре электрода-коллектора электронов. 3.Источник ионов по п.1, о т л ичающийс  тем, что введена магнитна  система фокусировки электронов в виде соленоида, установленного между анодом и коллектором-элек .. тродом электронов. 00 Од

Description

Изобретение относитс  к масс-спек трометрии при исследовании веществ в твердой и газообразной фазах. Целью изобретени   вл етс  улучше ние фокусировки пучка и повышение ег . плотности. На чертеже изображен источник ионов. Источник содержит анод 1, катод 2 электрод-коллектор 3 электронов, сие тему формировани  пучка ионов, образованную тормоз щим электродом 4, эк раном 5 и управл ющим электродом 6. Между электродом-коллектором 3 и айо - дом 1 установлен электромагнит.7. Система подачи рабочего вещества включает лазер с системой 8 фокусировки лазерного пучка в центре электрода-коллектора 3. На оси катода 2 выполнено отверстие 9 дл  выхода пучка ионов 10. На чертеже также показан пучок электронов 11. Кроме источника питани , включенного между анодом 1 и катодом 2, введен дополнительный источник, включенный между электродом-коллектором 3 и анодом 1 (на чертеже схематично изображены клеммами с указанием примера распределени  потенциалов). Источник работает следующим образом . Между анодо 1, катодом 2 и электродом-коллектором 3 подаетс  ускор  ющее напр жение дл  электронов 11 пр их движении от катода 2 к. электроду- коллектору 3. При этом основное падение напр жени  (98%) происходит в области анод-катод. Это же поле уско р ет ионы 10, движущиес  от электрода-коллектора 3 к катоду 2. За экраном 5 ионы попадают в тормоз щее поле , созданное электродом 4. Потенциал на электроде 6 определ ет конечную энергию иона. Рассмотрим работу устройства на примере газообразной мишени, котора  с помощью системы подачи рабочего ве щества заполн ет область между анодо 1 и электродом-коллектором 3. Так ка . ка(. то цилиндрический пучок электронов 11 будет иметь максимальную плотность на оси источника, кото ра  будет спадатьот центра к перифе рии пучка, образу  потенциальную  му 55 дл  ионов. Плотность пучка электронов 11 на оси в этой конфигурации будет мало мен тьс  на пути от электрода-коллектора к катоду. Образованные внутри пучка электронов 11 ионы 10 полем пространственногозар да будут засасыватьс  к оси пучка электронов 11. Движение ионов к катоду обеспечиваетс  тем, что между анодом и электродом-коллектором подаетс  разность потенциалов, обеспечивающа  движение ионов к аноду (в слабом поле) и далее к катоду (в сильном поле). Таким образом, ион, который образуетс  в области между электродомколлектором и анодом при исследовании газообразного вещества, будет сдвигатьс  к оси пучка электронов и далее к катоду, ускорившись при этом до максимальной энергии, отвечающий разности потенциалов на ускор ющем электроде . Пройд  сквозь отверстие в катоде и потер в () своей энергии при движении между катодом 2 и тормоз щим электродом 4, ион подаетс  на . вход масс-анализатора в поле коррекции его энергии потенциалов на экране 6. Экран 6 преп тствует попаданию электронов на электрод 4. В обычных ускорител х электронов (без отверсти  в центре катода) при инжекции пучка в услови х низкого вакуума ( Торр) ионы попадают на катод и образуют, так называемое , катодное п тно, которое хорошо видно визуально. При: исследовании твердой мишени достаточно коллектор заменить исследуемым образцом и обеспечить плоткость энергии пучка такой, чтобы происходило испарение вещества. На этом пути можно и сфокусировать пучок на мишени с помощью магнитного пол  электромагнита 7. При облучении твердой мишени энергетический верхний предел разброса пучка ионов будет значительно ниже разброса при исследовании вещества в газообразной фазе. Последний не будет превьш1ать дл  рассматриваемого случа  100 В и ограничиваетс  напр жением, поданным между коллектором и анодом. Имеетс  принципиальна  возможность. снижени  этой разности потенциалов и тем самым энергетического разброса ионов. Предлагаемое устройство можно так® использовать в комбинации с другим источником ионов, способным образовать ионы, например с лазерным. В этом случае лазер с системой фокусировки лазерного излучени , располо3 1 женной на оси электрода-коллектора электронов, замен ет собой систему подачи рабочего вещества. Предлагаемое устройство может выполн ть функции , св занные со сбором, фокусировкой и транспортировкой ионов. Пучок электронов, в данном случае может быть низкоэнергичным, малой мощности и направлен на исследуемый твердотельный образец . 34 Сфокусированное в п тно излучение лазера с необходимой удельной плотностью энергии (10 способное испар ть и ионизировать исследуемое вещество, нацравл ют строго в центр п тна, образованного пучком электронов . Образованные под воздействием лазерного излучени  ионы, как было показано выше, будут захвачены и транспортированы вдоль пучка электронов,

Claims (3)

1. ИСТОЧНИК ИОНОВ преимущественно для масс-спектрометрии, содержащий. катод, анод, систему формирования пучка ионов, систему подачи рабочего вещества и источник питания, отличающийся тем, что, с целью улучшения фокусировки пучка и : повышения его плотности, катод выполнен в виде диска, с отверстием на оси, введен электрод-коллектор элек тронов, соосный отверстию в катоде, анод выполнен в виде кольца и уста новлен между катодом и коллектором, электронов, система формирования пуч ка установлена со стороны катода, противоположной аноду, введен дополнительный источник питания, положительный полюс которого соединен с элект родом-коллектором, а отрицательный с анодом, и между катодом и системой формирования пучка установлен, по крайней мере, один экран.

2. Источник ионов по п.1, о т л ичающийся тем, что.система подачи рабочего вещества снабжена лазером и системой фокусировки лазерного излучения в центре электрода-коллектора электронов.

3. Источник ионов по п,1, о т л ичающийся тем, что введена магнитная система фокусировки электронов в виде соленоида, установленного между анодом и коллектором-электродом электронов.

1 1187623 2