SU1438522A1 - Mass-spectrometer with energy-controlled focusing - Google Patents
Mass-spectrometer with energy-controlled focusing Download PDFInfo
- Publication number
- SU1438522A1 SU1438522A1 SU864137392A SU4137392A SU1438522A1 SU 1438522 A1 SU1438522 A1 SU 1438522A1 SU 864137392 A SU864137392 A SU 864137392A SU 4137392 A SU4137392 A SU 4137392A SU 1438522 A1 SU1438522 A1 SU 1438522A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- electrostatic
- mirror
- magnet
- mass spectrometer
- energy
- Prior art date
Links
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в тех отрасл х народного хоз йства , где необходимо определ ть химический или изотопный состав вещества . Масс-спектрометр (МС) с фокусировкой по энергии содержит источник I и приемник 2 ионов, диспергирующий магнит 3, электростатическое зеркало , состо щее из электродов 4-6, каждый из которых представл ет собой пару конгрузнтных пластин, расположенных параллельно друг другу и симметрично относительно средней плоскости. Обращенным друг к другу боковым сторонам пластии соседуих электродов придана форма частей соосных круговых цилиндрических поверхностей, образзгго- щие которых перпеидикул рны к средней плоскости, а главна оптическа ось МС а поле зеркала обращена выпуклостью к оси этих цилиндрических поверх-Q ностей. МС с фокусировкой по энергии имеет повьш1енные разрешакицую способность , чувствительно«гть. 2 з.п. ф-лы 3 ил. (ЛThe invention can be used in those sectors of the national economy where it is necessary to determine the chemical or isotopic composition of the substance. An energy focused mass spectrometer (MS) contains a source I and a receiver 2 ions, a dispersing magnet 3, an electrostatic mirror consisting of electrodes 4-6, each of which is a pair of connecting plates arranged parallel to each other and symmetrically relative to middle plane. The side faces of the adjacent electrodes facing each other are shaped as parts of coaxial circular cylindrical surfaces, the shapes of which are perpendicular to the mid-plane, and the main optical axis is MS and the field of the mirror is convex to the axis of these cylindrical surfaces. Energy-focused MS has a higher solvability, sensitively. 2 hp f-ly 3 Il. (L
Description
Изобретение относитс к технике м се-спектрометрии и может быть использовано в тех отрасл х народного хоз йства, где необходимо определ ть химический или изотопный состав вещества .The invention relates to the technique of mass spectrometry and can be used in those branches of the national economy where it is necessary to determine the chemical or isotopic composition of the substance.
Целью изобретени вл етс повьш е- нис разрешающей способности, чувствискпй магнитной призмой, масс-спектрометр снабжаетс дополнительно вторым электростатическим зеркалом или электростатической линзой, которые располагаютс по другую, чем первое зеркало, сторону от магнита, прич.ем выходва щель источника и входна щель приемника ионов устанавливаготThe aim of the invention is to increase its resolution, sensitive magnetic prism, mass spectrometer is additionally supplied with a second electrostatic mirror or an electrostatic lens, which are located on a different side from the first mirror, away from the magnet, with the output slot of the source and the entrance slot of the receiver. ion installers
тельности, уменьшение габаритов и pac-i0 с в главных фокальных плоскост хreduction in size and pac-i0 s in the main focal planes
ширение аналитических возможностей масс-спектрометров с фокусировкой по энергии.widening the analytical capabilities of mass spectrometers with energy focusing.
Поставленна цель достигаетс тем что в известном масс-спектрометре с фокусировкой по энергии, содержащем источник и приемник ионов, диспергирующий магнит, злектрос гатическое зеркало, состо щее из нескольких электродов , каждьй из которых представ- л ет собой пару конгруэнтных пластин , расположенных параллельно друг другу и симметрично относительно средней плоскости, обращенным друг к другу боковым сторонам пластин со- седних электродов зеркала придана форма частей соосных круговых цилиндрических поверхностей, образующие которых Перпендикул рны к средней плоскости, а главна оптическа ось масс-спектрометра в поле зеркала обращена В)ьтуклостью к оси этих ци- ,рических поверхностей.The goal is achieved by the fact that in a known energy-focused mass spectrometer containing an ion source and receiver, a dispersing magnet, an electrostatic mirror consisting of several electrodes, each of which is a pair of congruent plates parallel to each other and symmetrically with respect to the median plane, facing each other, the sides of the plates of the adjacent electrodes of the mirror are shaped into parts of coaxial circular cylindrical surfaces, which form They are perpendicular to the median plane, and the main optical axis of the mass spectrometer in the field of the mirror faces B) with a focus on the axis of these cyclic surfaces.
Параметры диспергирукщего магнита и электростаткческпго зеркала Parameters of dispersion magnet and electrostatic mirror
,1 . DM,one . DM
св заны соотношением D, - -г- , еслare related by the ratio D, -g-, esl
РЬ, Rb
первой после источника ионов расположена электростатическа система, илthe first after the ion source is an electrostatic system, or
п - Ь,n - b,
если первым рас .4if the first races .4
положен магнит, где Dj углова дисперси по энергии электростатического зорк ла, DIM линейна дисперси по массе (энергии) диспергирующего магнита , |U - линейное увеличение tacc- спектрометра, Ьg - рассто ние от выходной щели источника до первой главной плоскости зеркала, b д, - рассто ниa magnet is placed, where Dj is the angular dispersion of the energy of the electrostatic meter, DIM is the linear dispersion of the mass (energy) of the dispersing magnet, | U is the linear increase of the tacc spectrometer, bg is the distance from the source output slit to the first main plane of the mirror, b d, - distance
от промежуточного изображени до званной плоскости.from the intermediate image to the named plane.
При необходимости одновременной регистрации широкого участка спектра масс выходна щель источника ионов располагаетс в главной фокальной плоскости установленного перед диспергирующим магнитом элeктpocт; ти re- ского зеркала. Если диспрр1 ирующк{ магнит вл ртс двумершм шш ь .пичеIf it is necessary to simultaneously register a wide portion of the mass spectrum, the exit slit of the ion source is located in the main focal plane placed in front of the dispersing magnet; tee reskogo mirrors. If disprr1iruyushk {magnet vlts rts dvuhmershm shsh b .pich
5 0 5 0 5 0 5 0
jj
00
5 five
00
электростатических систем. В этом случае Dj представл ет собой суммарную угловую дисперсию по энергии электростатических систем.electrostatic systems. In this case, Dj is the total angular dispersion of the energy of the electrostatic systems.
Изобретение заключаетс в том, что приведенна совокупность признаков позвол ет лучше компенсировать , аберраций, вследствие по влени дополнительных свободных параметров, и тем самым улучшать разрешающую способность и чувствительность спектрометра; обеспечивает резкое увеличение дисперсии электростати еской. системы и, как следствие, уменьшение ее габаритов, делает возможным преобразование расход щегос пучка ионов в параллельный, а следовательно, создание призменного прибора, а также прибора с одновременной регистрацией широкого спектра масс с более простой и совершенной электростатической частью. При этом сохран етс достоинство прототипа - возможность электростатической регулировки параметров прибора.The invention lies in the fact that the above set of features makes it possible to better compensate for the aberrations, due to the appearance of additional free parameters, and thereby improve the resolution and sensitivity of the spectrometer; provides a sharp increase in electrostatic dispersion. the system and, as a consequence, the reduction of its dimensions, makes it possible to convert the flow rate of the ion beam into a parallel one, and therefore the creation of a prism instrument, as well as a device with simultaneous recording of a wide spectrum of masses with a simpler and more perfect electrostatic part. At the same time, the dignity of the prototype is preserved - the possibility of electrostatic adjustment of instrument parameters.
Искривление обращенных друг к другу боковых сторон пластин соседних электродов необходимо дл создани такого распределени электрического пол , которое позвол ет преобразовать расход щийс пучок в параллельный . При пр моугольных электродных пластинах такое преобразование невозможно . Предлагаема ориентаци оптической оси в поле зеркала необходима дл увеличени дисперсии электростатической системы по энергии и улучшени ее фокусирующих свойств.The curvature of the side faces of the plates of adjacent electrodes facing each other is necessary to create an electrical field distribution that allows the diverging beam to be converted into a parallel one. With rectangular electrode plates, this transformation is not possible. The proposed orientation of the optical axis in the field of the mirror is necessary to increase the energy dispersion of the electrostatic system and improve its focusing properties.
DMDM
5five
Вьтолнение соотношени Ratio fulfillment
илиor
,(, (
D«D "
D, ,D,
- необходимо дл достиЬ 1- necessary to achieve 1
;ени фокусировки по энергии.; focus on energy.
Расчеты показывают, что .приведенной совокуп ности признаков достаточно дл достижени указанного положительного эффекта.Calculations show that the reduced totality of features is sufficient to achieve the indicated positive effect.
В за вл емом приборе нппр ппспмс движени ион( р р пше ччектр Ч т. гмческой системы образует с рлдилльн,1т-1 Илгтравлением большой ут ол,In the inventive device for the development of the motion of the ion (p p pshe the chip of the PM of the gmic system forms with ldillin, 1t-1 by etching the large utol,
На фиг. I пок чанл ионно-оптиче2 ионов. JTMHeflMnpFIG. I pok chang ion-optic 2 ions. JTMHeflMnp
ека схема предлагаемого масс-спектро- лагаетс приемникThe circuit of the proposed mass spectrogram receiver
уве.гигчение как магнитного, так и uv.gigchenie both magnetic and
метра с секторньрм магнитом в проекции на среднюю плоскость на фиг. 2 - то же, с секторным магнитом дл одновременной регистрации широкого участка спектра масс на фотопластинке или при помощи позиционно-чувствительного детектора} на фиг. 3 - то же, с двумерной магнитной призмой.a meter with a sector magnet projected on the middle plane in FIG. 2 is the same with a sector magnet for simultaneous detection of a wide portion of the mass spectrum on a photographic plate or using a position-sensitive detector in FIG. 3 - the same, with a two-dimensional magnetic prism.
Масс-спектрометр на фиг. 3 целесообразно использовать при необходрпчо- сти получить очень высокую разрешающую способность по Массе.The mass spectrometer in FIG. 3 it is advisable to use, if necessary, to obtain a very high resolution on the mass.
Масс-спектрометр состоит из источника 1 ионов, приемника 2 ионов, дис10The mass spectrometer consists of a source of 1 ion, a receiver of 2 ions, dis10
электростатугческого каскада рппно -I, поэтому р -I, дисперси зеркала по энергии в плоскости промежуточного изображенил 0., - Dpb иof the electro-cascade rppno -I, therefore p -I, the dispersion of the mirror by the energy in the intermediate plane depicted 0., - Dpb and
общее соотношение D . i.-bptotal ratio d. i.-bp
в этомin that
частном случае принимает вид Dj DMI то есть условием осуществлени фоку- 15 сировки по энергии вл етс равенство дисперсий электростатического зеркала и магнита.In a particular case, it assumes the form Dj DMI, i.e., the condition for energy focusing is the equality of the dispersions of the electrostatic mirror and the magnet.
В масс-спектрометре (фиг. 2) ионы с определенной энергией, выход щие изIn a mass spectrometer (Fig. 2), ions with a certain energy coming out of
пергирующего магнита 3 и одного (фиг.1, 20 какой-либо точки источника, преобра2 ) или двух (фиг..З) электростатических зеркал с электродами А-6. Каждый электрод зеркала представл ет собой две 1щёнтичные, параллельные друг другу пластины, расположенные симметрично относительно средней плоскости , обращенные друг к другу боковые поверхности пласт.ин соседних электродов имеют цилиндрическую форму. Главна оптическа ось масс-спектрометра в поле зеркала обращена выпуклостью к оси О этих поверхностей. В масс- спектрометре на фиг. 2 выходна щель источника . ионов I расположена в главной фокальной плоскости зеркала с электродами 4-6. В масс-спектрометре , изображенном на фиг. 3, выходна щель источника ионов 1 расположена в главной фокальной плоскости первого по ходу.пучка зеркала с электрода- 40 ми 4-6. Входна щель приемника 2 ионов расположена в главной фокальной плоскости второго зеркала с электродами 4-6.a pinging magnet 3 and one (FIG. 1, 20 at any point of the source, transform 2) or two (FIG. 3) electrostatic mirrors with electrodes A-6. Each electrode of the mirror is two 1-strip plates parallel to each other, located symmetrically with respect to the median plane, and the side surfaces of the sheet facing each other and the adjacent electrodes have a cylindrical shape. The main optical axis of the mass spectrometer in the field of the mirror is convex to the O axis of these surfaces. In the mass spectrometer in FIG. 2 exit slit source. I ions is located in the main focal plane of the mirror with electrodes 4-6. In the mass spectrometer shown in FIG. 3, the exit slit of the ion source 1 is located in the main focal plane of the first along the beam. The mirror beam with the electrodes is 40-6. The entrance slit of the receiver 2 ions is located in the main focal plane of the second mirror with electrodes 4-6.
Масс-спектрометр, изображенный на фиг. 1, работает следующим образом .The mass spectrometer shown in FIG. 1, works as follows.
Ионный пучок, сформированный источником 1, поступает в поле зеркала с электродами 4-6, которое откло- н ет его, фокусирует и раздел ет ионы по энергии. Сформированные зеркалом промежуточные фокусы ионов с различной энергией разнесены в пространстве . Параметры зеркала подобраны так, что после прохождени ионами Магнитного пол , осуществл ющего их разделение по массам, все иоиы с определенной массой, но раззуютс зеркалом в параллельньй пучок. При вьтолнении равенства D ,f - П„, где f - фокусное рассто ние диспергирующего магнита, ионьг с разл1гчнойThe ion beam formed by source 1 enters the field of a mirror with electrodes 4–6, which deflects it, focuses and separates ions in energy. The intermediate foci of ions with different energies formed by the mirror are spaced apart. The parameters of the mirror are chosen so that after the passage of the magnetic field by the ions, which carry out their separation according to the masses, all the ions with a certain mass, but are spread by the mirror into a parallel beam. If the equality is satisfied, D, f - П „, where f is the focal distance of the dispersing magnet,
25 энергией, но с определенной массой, собираютс в определенном месте отрезка пр мой, с которой и совмещаетс фотопластинка или позици онно- чувствительный детектор. Это равенст30 во вл етс следствием общего соотноIDM25 energy, but with a certain mass, are collected in a certain place of the straight segment, with which the photographic plate or the position-sensitive detector is combined. This is a consequence of the overall ratio.
шени D, г- , так как в данномcheni D, g-, as in this
J -bo J-bo
случае р - , Ь -f,, где f 9 case p -, b - f ,, where f 9
99
фокусное рассто ние зеркала. 35 Масс-спектрометр, показанный на фиг, 3, отличаетс наличием двух зеркал , осуществл ющих фокусировку ионов по направлению и по энергии. Первое из них играет роль коллиматора, второе - камеры спектрометра. Зеркала идентичны. , где В „ -. углова дисперси магнитнЪй призмы; fj - фокуснре рассто ние зеркала, be Н и общее сротноше- DM. . , focal length of the mirror. 35 The mass spectrometer shown in FIG. 3 is characterized by the presence of two mirrors that focus the ions in direction and in energy. The first of them plays the role of a collimator, the second - the spectrometer chamber. Mirrors are identical. , where in " -. angular dispersion of the magnetic prism; fj is the focus distance of the mirror, be H and common common-DM. . ,
4545
ниеniya
принимает вид Dtakes the form D
}}
-D;,, .причем D представл ет собой удвоенную угловую дисперсию зеркала. -D; ,,. And D is a doubled angular dispersion of the mirror.
5050
В предлагаемых масс-спектрометрах благодар большему, чем в прото- типе, числу свободных параметров у электростатической системы удаетс gg сравнительно легко и более полно компенсировать аберрации диспергирующего магнита и, таким образом, повысить разрешающую способность и светосилу .In the proposed mass spectrometers, due to the greater number of free parameters of the electrostatic system than in the prototype, it is possible to compensate for the gg relatively easily and more completely to compensate for the aberrations of the dispersing magnet and, thus, to increase the resolution and luminosity.
личными энерги ми фокугируттг.ч п пд- иом мес:те, т.е. производитс ф мсусп- ровка по энергии. В этом месте рлсгю2 ионов. JTMHeflMnpthe personal energies of the fokugiruttg.h p p-iyom months: those energy is produced. In this place rlsgyu2 ions. JTMHeflMnp
лагаетс приемникlag receiver
электростатугческого каскада рппно -I, поэтому р -I, дисперси зеркала по энергии в плоскости промежуточного изображенил 0., - Dpb иof the electro-cascade rppno -I, therefore p -I, the dispersion of the mirror by the energy in the intermediate plane depicted 0., - Dpb and
общее соотношение D . i.-bptotal ratio d. i.-bp
в этомin that
частном случае принимает вид Dj DMI то есть условием осуществлени фоку- сировки по энергии вл етс равенство дисперсий электростатического зеркала и магнита.In a particular case, it assumes the form Dj DMI, i.e., the condition for focusing on energy is the equality of the dispersions of the electrostatic mirror and magnet.
В масс-спектрометре (фиг. 2) ионы с определенной энергией, выход щие изIn a mass spectrometer (Fig. 2), ions with a certain energy coming out of
0 0
зуютс зеркалом в параллельньй пучок. При вьтолнении равенства D ,f - П„, где f - фокусное рассто ние диспергирующего магнита, ионьг с разл1гчнойare mirrored in a parallel beam. If the equality is satisfied, D, f - П „, where f is the focal distance of the dispersing magnet,
5 энергией, но с определенной массой, собираютс в определенном месте отрезка пр мой, с которой и совмещаетс фотопластинка или позици онно- чувствительный детектор. Это равенст0 во вл етс следствием общего соотноIDM5 energy, but with a certain mass, are collected in a certain place of the straight segment, with which the photographic plate or the position-sensitive detector is combined. This is a consequence of the general relationship
шени D, г- , так как в данномcheni D, g-, as in this
J -bo J-bo
случае р - , Ь -f,, где f 9 case p -, b - f ,, where f 9
99
фокусное рассто ние зеркала. 5 Масс-спектрометр, показанный на фиг, 3, отличаетс наличием двух зеркал , осуществл ющих фокусировку ионов по направлению и по энергии. Первое из них играет роль коллиматора, второе - камеры спектрометра. Зеркала идентичны. , где В „ -. углова дисперси магнитнЪй призмы; fj - фокуснре рассто ние зеркала, be Н и общее сротноше- DM. . , focal length of the mirror. 5 The mass spectrometer shown in FIG. 3 is characterized by the presence of two mirrors that focus the ions in direction and in energy. The first of them plays the role of a collimator, the second - the spectrometer chamber. Mirrors are identical. , where in " -. angular dispersion of the magnetic prism; fj is the focus distance of the mirror, be H and common common-DM. . ,
5five
ниеniya
принимает вид Dtakes the form D
}}
-D;,, .причем D представл ет собой удвоенную угловую дисперсию зеркала. -D; ,,. And D is a doubled angular dispersion of the mirror.
В предлагаемых масс-спектрометрах благодар большему, чем в прото- типе, числу свободных параметров у электростатической системы удаетс сравнительно легко и более полно компенсировать аберрации диспергирующего магнита и, таким образом, повысить разрешающую способность и светосилу .In the proposed mass spectrometers, due to the greater number of free parameters of the electrostatic system than in the prototype, it is possible to compensate relatively easily and more fully the aberrations of the dispersing magnet and, thus, to increase the resolution and luminosity.
Габариты электростатической системы масс-спектрометра, изображенного Ни фиг. 1, примерно в 3,5 раза мень- шй,чемв прототипе при одинакоиой дне- пйрсии П11 иборон по массе. Расшир ютс аналитические возможности, так как П1|5едлагаемое изменение конструкции электростатической системы позвол ет )здать масс-спектрометр, изображен- Щгй на фиг. 2, с одновременной регист р4цией широкого участка спектра масс. этом слолшый в изготовлений торо- иДальньй ко щенсатор Згамен етс более nibocToft и совершенной системой, по вл етс возможность электрической настройки прибора, а следовательно выбора оптимального режима работы и пФвышени раарешающей способности и чувствительности.Dimensions of the electrostatic system of the mass spectrometer shown in Fig. 1, about 3.5 times less than in the prototype with the same bottom of Pirsi P11 iboron mass. The analytical possibilities are expanding, since P1 | 5 the proposed change in the design of the electrostatic system makes it possible to create a mass spectrometer, shown in FIG. 2, with simultaneous recording of a wide range of the mass spectrum. This means that in the manufacture of a torus and a remote sensor, the replacement is more nibocToft and a perfect system, it is possible to electrically adjust the device, and therefore select the optimum mode of operation and PF over resolution and sensitivity.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU864137392A SU1438522A1 (en) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | Mass-spectrometer with energy-controlled focusing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU864137392A SU1438522A1 (en) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | Mass-spectrometer with energy-controlled focusing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1438522A1 true SU1438522A1 (en) | 1992-04-30 |
Family
ID=21263852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU864137392A SU1438522A1 (en) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | Mass-spectrometer with energy-controlled focusing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1438522A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU219839U1 (en) * | 2023-04-19 | 2023-08-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | DISPERSIVE MASS SPECTROMETER MAGNET |
-
1986
- 1986-10-24 SU SU864137392A patent/SU1438522A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Кепьман В.М., Родникова И.В., Секунова Л.М. Статические масс- спектрометры. Алма-Ата.: Наука, 1985, с.97-128, с. 158-237. Авторское свидетельство СССР 1091257, кл. Н 01 J 49/32, 1984. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU219839U1 (en) * | 2023-04-19 | 2023-08-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | DISPERSIVE MASS SPECTROMETER MAGNET |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3281017B2 (en) | Charged particle beam equipment | |
| US5243619A (en) | Process wherein several radiation sources, arranged in one row or several rows, are imaged, and apparatus for this purpose | |
| US4743756A (en) | Parallel-detection electron energy-loss spectrometer | |
| JP3266286B2 (en) | Charged particle energy analyzer | |
| US4174479A (en) | Mass spectrometer | |
| JPS61254915A (en) | Optical system for adjusting diameter of luminous flux | |
| SU1438522A1 (en) | Mass-spectrometer with energy-controlled focusing | |
| US3622781A (en) | Mass spectrograph with double focusing | |
| US5118939A (en) | Simultaneous detection type mass spectrometer | |
| US3194961A (en) | Double deflection system for focusing ions of selected mass and charge at a predetermined point | |
| CN212008328U (en) | ICP-AES optical path system | |
| JPH04184241A (en) | Particle analyser | |
| US3967116A (en) | Mass spectrometer | |
| US8952339B2 (en) | Chromatic aberration corrector and method of controlling same | |
| US3686500A (en) | Momentum spectrometer | |
| JPH0729544A (en) | Electronic energy loss simultaneous measuring device | |
| US2178244A (en) | Optical system for sound reproducers | |
| SU1081705A1 (en) | Prismatic energy-focusing spectrometer | |
| US4942298A (en) | Electron spectrometer | |
| SU723980A1 (en) | Prismatic magnetic mass-spectrometer | |
| SU974458A1 (en) | Prizm mass spectrometer | |
| SU591107A1 (en) | Energy analyzer with electrostatic mirror | |
| JP2956706B2 (en) | Mass spectrometer | |
| JP2768450B2 (en) | Mass spectrometer | |
| SU522690A1 (en) | Prizm mass-spestrometer |