SU439303A1 - Масс-спектрометр с электростатической разверткой масс-спектра - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области массспектрометрии с электростатической разверткой масс-спектра.

Известно, что масс-спектрометры с электростатической разверткой масс-спектра и с посто нными магнитами обладают дискриминаци ми ионов по массам. Дискриминаци  по массам приводит к изменению чувствительности масс-спектрометра в процессе развертки масс-спектра.

Одной из самых существенных причин дискриминации по массам в масс-спектрометре  вл етс  изменение условий прохождени  пучка ионов в источнике ионов при изменении ускор ющего напр жени  в процессе электростатической развертки масс-спектра.

Так, в источнике ионов типа Нира с электронной бомбардировкой ионов в ходе развертки масс-спектра потенциалы электродов мен ютс  одновременно с изменением ускор ющего ионы напр жени , что необходимо дл  сохранени  условий формировани  пучка ионов в источнике независимо от величины ускор ющего ионы напр жени . Изменение потенциалов электродов источника ионов приводит прежде всего к изменению в услови х выт гивани  из ионизационной камеры ионов, образованных при электронной бомбардировке , что ведет к изменению интенсивности выход щего из источника пучка ионов в процессе развертки и, как следствие, к дискриминации ионов по массам в масс-слектрометре .

Повышение минимального выт гивающего 5 напр жени  до величин, при которых выт гиваетс  максимально возможное количество ионов, Приведет к сильному увеличению ускор ющего ионы напр жени , что увеличивает габариты анализатора и посто нного магнита,

0 а также увеличивает приборный разброс ионов по энерги м, и, как следствие, уменьшает разрешающую способность анализатора.

Кроме того, измен ютс  услови  образовани  области ионизаци из-за вли ни  большо5 го выт гивающего пол  на электронный пучок.

Известен масс-спектрометр, содержащий

источник ионов, приемник ионов, анализатор

с посто нным магнитом, устройства питани 

и регистрации, у которого дл  уменьшени 

0 дискриминаций по массам выт гивающее напр жение в источнике ионов, приложенное между выт гивающим электродом и ионизационной камерой, остаетс  посто нным в ходе изменени  ускор ющего ионы напр жени .

5 Применение посто нного выт гивающего ионы напр жени  приводит к изменению условий формировани  пучка ионно-оптической системой источника ионов при изменении ускор ющего напр жени  в ходе развертки,

0 что, в свою очередь, приводит к изменению

ширины и плотности пучка ионов, приход щих в область выходной И1ели источника, а следовательно , и к дискриминаци м в масс-спектрометре . Кроме того, така  конструкци  источника ионов приводит к тому, что потенциал ускор ющего электрода неизбежно вли ет на услови  выт гивани  ионов из ионизационной камеры.

Цель-уменьщение дискриминации ионов но массам.

Конструкци  источника ионов, работающего в не измен ющихс  услови х дл  всех ионов , обеспечивает равные наиболее эффективные дл  данного источника ионов услови  образовани , выт гивани , формировани  и ускорени  ионов, а развертка масс-спектра осуществл етс  дополнительным специальным электродом, на который подаетс  напр жение сканировани  и расположенным в анализаторе за ускор ющим электродом источника ионов.

Така  конструкци  анализатора приводит к получению пучка ионов из источника одинаковой интенсивности и формы, независимо от массы исследуемого вещества. Полученный таким образом пучок ионов входит в область между ускор ющим электродом источника ионов и сканирующим электродом (электродом , определ ющим необходимую дл  фокусировки в анализаторе скорость ионов данной массы). В этой области пучок ионов приобретает необходимую дл  данной массы скорость, не измен   своей ширины, а следовательно, и интенсивности на выходе из щели сканирующего электрода в анализатор.

Обычно пучок ионов, выход щий из источника ионов, содержит ионы, обладающие некоторыми угловыми разбросами. Указанное обсто тельство приводит к тому, что ионы, вход щие в поле между ускор ющим и сканирующим электродами под углом к оси источника ионов, будут двигатьс  по различным траектори м в зависимости от потенциала, приложенного к сканирующему электроду.

Таким образом, в данной конструкции исключаютс  такие существенные области дискриминации, как область выт гивани  ионов из «ионизационной камеры (где из-за малых начальных скоростей ионов вли ние изменени  условий прохождени  пучка сказываетс  очень резко) и область формировани  пучка ионов ионно-оптической системой источника ионов. Воздействие же пол  между

ускор ющим и сканирующим электродом на траектории ионов ослаблено тем, что ионы имеют большую энергию и малые угловые разбросы.

5 На чертеже представлена схема устройства, содержащего ионизационную камеру 1, выт гивающий электрод 2, фокусирующий электрод 3, ускор ющий электрод 4, область ионизации анализируемого вещества электронным

0 пучком 5, камеру анализатора 6, посто нный магнит 7, коллектор ионов 8, сканирующий электрод 9.

Анализируемое масс-спектрометром вещество в виде газа или пара, попадающее в

5 ионизационную камеру 1 источника ионов, ионизируетс  электронным пучком 5. Образованные ионы выт гивают с помощью выт гивающего электрода 2 и формируют в узкий пучок на уровне щели ускор ющего электрода 4 с помощью фокусирующей линзы, составленной из трех электродов - выт гивающего 2, фокусирующего 3 и ускор ющего 4. Сфокусированный пучок пропускают через щель ускор ющего электрода в поле между ускор ющим и сканирующим электродом 9, а затем через щель сканирующего электрода в камеру анализатора 6, где в поле посто нного магнита 7 происходит разделение ионов по отношению массы к зар ду и фокусировка их

0 по направлению. Затем ионы соответствующей массы, скорость которых обеспечивает их попадание на коллектор ионов 8, регистрируют соответствующими системами регистрации. В процессе развертки масс-спектра на коллектор попадают ионы разных масс, что обеспечиваетс  изменением напр жени , приложенного между сканирующим электродом и ионизационной камерой.

Предмет изобретени 

Масс-спектрометр с электростатической разверткой масс-спектра, состо щий из источника ионов, приемника ионов, анализатора с

посто нным магнитом, устройств питани  и регистрации, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  дискриминации ионов по массам, он снабжен дополнительным электродом , расположенным в анализаторе за ускор ющим электродом источника ионов и соединенным электрически с источником напр жени  развертки. I icmnuHUK ионоб приемник uOHoS