SU1690023A1

SU1690023A1 - Масс-спектрометр дл газового анализа

Info

Publication number: SU1690023A1
Application number: SU894643656A
Authority: SU
Inventors: Михаил Александрович Иванов; Борис Александрович Мамырин; Игорь Леонидович Федичкин
Original assignee: Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе
Priority date: 1989-01-30
Filing date: 1989-01-30
Publication date: 1991-11-07

Abstract

Изобретение относитс к приборостроению , в частности к масс-спектрометрии, и может быть использовано дл контрол процессов , протекающих с выделением газовой / / V фазы. Целью изобретени вл етс повышение достоверности анализа и увеличение длительности работы масс-спектрометра. Масс-спектрометр дл газового анализа, включает камеру 3 ионизации и масс-анали- за, две системы 4 и 5 высоковакуумной откачки , источник электронов, размещенный в отдельной камере 1 с отверстием 2 дл прохождени электронного пучка, подсоединенной к дополнительной системе 5 высоковакуумной откачки. Скорость S2 откачки системы 5 определ етс соотношением S2 (&deg; 116 А) п. где п - требуемое о1 увеличение достоверности анализа; А - площадь отверсти камеры катода; Si - эффективна скорость откачки камеры анализатора. При напуске исследуемого газа в камеру 3 его давление в камере 1 принимает существенно более низкое значение, чем в камере 3, что ведет к уменьшению концентрации продуктов реакции на катоде источника электронов в камере 1. 1 ил. ел с о о о о ю со

Description

Изобретение относитс к приборостроению , а конкретно к масс-спектрометрии - к созданию масс-спектрометров, предназначенных дл анализа содержани компонентов газа путем ионизации его атомов и молекул электронным ударом.

Цель изобретени - повышение достоверности анализа за счет уменьшени в камере анализатора концентрации продуктов реакции на катоде, увеличение длительности работы масс-спектрометра за счет повышени срока службы катода.

На чертеже приведена схема масс-спектрометра дл газового анализа.

Масс-спектрометр содержит камеру 1 с источником электронов, отверстие 2 дл прохождени электронного пучка, камеру 3 ионизации и масс-анализа, систему 4 высоковакуумной откачки, дополнительную систему 5 высоковакуумной откачки.

Давление Ра (концентраци ) анализируемого газа в отдельной камере определ етс проводимостью пучка и эффективной скоростью откачки отдельной системы откачки S2. Использу хорошо известные соотношени вакуумной техники, счита Рг « Pi (Pi - давление анализируемого газа в камере анализатора), можно получить 0,116 А Pi

Р2

S2

где А - измер етс в мм , S2 - в л/с, Pi и PZ - в произвольных единицах, например в мм рт.ст.

Счита , что выход продуктов реакции на катоде пропорционален давлению анализируемого газа в камере катода, получим, что уменьшени выхода продуктов реакции будет равно отношению

Pi S2

Р2 0,116-А1

Рассужда аналогичным образом, можно получить, что давление продуктов реакции в камере анализатора будет меньше по сравнению с их давлением в камере катода „ Si пао

в раз

Следовательно, результирующее уменьшение давлени в камере анализатора продуктов реакции на катоде в за вл емом устройстве по сравнению с известным (т.е. увеличение достоверности анализа п) будет равно

n- Si-S2

(0,116 -А)2 отсюда )2n,.

-О1

При проектировании масс-спектрометра на основе за вл емого изобретени ставилась цель достичь повышени достоверности анализа за счет уменьшени

0

в камере анализатора давлени продуктов реакции на катоде в 1000 раз.

Площадь отверсти камеры катода определ лась размерами поперечного сечени электронного пучка и составл ла 10 мм . Эффективна скорость откачки Si системы откачки камеры анализатора, содержащей парамасл ный насос НВДС-100 и ловушку, составл ла 30л/с.

Использу эти данные и соотношение дл определени S2 из за вл емой формулы , получим

5

0

5

0

5

0

5

0

5

с (0,116 10)2

1000

45 (л/с).

Масс-спектрометр работает следующим образом.

Камера 3 ионизации и масс-анализа откачиваетс системой 4 высоковакуумной откачки . Камера 2 с источником электронов с отверстием дл прохождени электронного пучка откачиваетс дополнительной системой 5 высоковакуумной откачки.

При напуске исследуемого газа в камеру 3 его давление в камере 1 принимает существенно более низкое значение, чем в камере 3, что приводит к уменьшению выхода и, следовательно, к уменьшению концентрации продуктов реакции на катоде источника электронов в камере 1. В камере 3 их концентраци будет еще меньше, так как через отверстие дл прохождени электронного пучка в камеру 3 может пройти лишь незначительна дол этих продуктов реакций.

Образование ионов исследуемого газа и продуктов реакций на катоде происходит в камере ионизации камеры 3 с помощью электронного пучка, прошедшего через отверстие 2 из камеры 1.

В камере 3 далее осуществл етс их разделение по массам и формирование электрических сигналов, соответствующих массовым числам ионов и их концентраци м . Эти сигналы используютс дл определени состава анализируемого газа. Благодар снижению по сравнению с известным масс-спектрометром концентрации продуктов реакции на катоде в камере ионизации при сохранении концентрации в ней анализируемого газа, соответственно, повышаетс достоверность анализа.

Благодар уменьшению концентрации анализируемого газа в области камеры с источником электронов повышаетс ресурс работы источника.

Фор-мула изобретени

Масс-спектрометр дл газового анализа , включающий ионный источник с катодом , камеру анализатора, детектор и систему откачки анализатора, отличающ и и с тем, что, с целью повышени достоверности анализа за счет уменьшени в камере анализатора концентрации продуктов реакции на катоде, а также увеличени длительностиработы масс-спектрометра за счет повышени срока службы катода, катод размещен в отдельной камере с отверстием дл прохождени электронов в камеру анализатора, а камера катода подключена к отдельной системе откачки , имеющей эффективную скорость откачки Sz, определ емую соотношением

(0.116 А)2-п эд 5i

где п - требуемое увеличение достоверности анализа;

А - площадь отверсти камеры катода, мм2;

Si- эффективна скорость откачки ка- меры анализатора, л/с.

Claims

Формула изобретения

Масс-спектро метр для газового анализа, включающий ионный источник с катодом, камеру анализатора, детектор и систему откачки анализатора, отличаю5 щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности анализа за счет уменьшения в камере анализатора концентрации продуктов реакции на катоде, а также увеличения длительности работы 5 масс-спектрометра за счет повышения срока службы катода, катод размещен в отдельной камере с отверстием для прохождения электронов в камеру анализатора, а камера катода подключена к отдельной системе от- 10 качки, имеющей эффективную скорость откачки S2, определяемую соотношением где η - требуемое увеличение достоверно сти анализа;

А - площадь отверстия камеры катода, мм²;

Si~ эффективная скорость откачки камеры анализатора, л/с.