SU664412A1

SU664412A1 - Method of mass-spectrometric analysis

Info

Publication number: SU664412A1
Application number: SU882515345A
Authority: SU
Inventors: В.В. Темный; Ю.В. Готт
Original assignee: Институт космических исследований АН СССР
Priority date: 1988-08-01
Filing date: 1988-08-01
Publication date: 1991-07-07

Abstract

СПОСОБ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИ- ЧЕСКОГО АНАЛИЗА, по которому из.<потока ионов с nofionibro электростатического анализатора вьщел ют ионы с одинаковыми отношени ми энергии к зар ду, отлич ающийс тем, что, с целью повьпиени чувствительное тй и упрощени спбсоба, поток выделенных ионов пропускают сквозь твердую мишень, в которой потери энергии ионов отличайте на величину, превышающую-дисперсию их потерь, и определ ют массы регистрируемых ионов путем сравнени полученных потерь с извеСтныйи;^ тш мишеней той же толщины и состава.A MASS-SPECTROMETRIC ANALYSIS METHOD, in which ions with the same energy-to-charge ratio, characterized in that, in order to detect a sensitive ion and simplify the process, are selected ions from the flux of ions with a nofionibro electrostatic analyzer pass through a solid target, in which the ion energy loss is distinguished by an amount greater than the dispersion of their loss, and the masses of the detected ions are determined by comparing the losses obtained with the known; ^ m of targets of the same thickness and composition.

Description

Изобретение относитс к экспериментальной дерной физике и предиа начено дл анализа по массам потоков ионов с энерги ми пор дка 100 кэВ/зар д в космическом пространстве .The invention relates to experimental nuclear physics and is intended for analyzing by mass the fluxes of ions with energies of the order of 100 keV / charge in space.

В существующих лабораторных и космических масс-спектрометричёских приборах дл определени масс ионов используетс двойной анализ потоков частиц в электростатическом и магнитном пол х.Existing laboratory and cosmic mass spectrometry instruments for determining ion masses use dual analysis of particle fluxes in electrostatic and magnetic fields.

В магнитном способе масс-аиализа: поток ионов движетс минимум в двух .пол х - электрическом и магнитном.In the magnetic mass-assay method: the flow of ions moves at least in two fields - electrical and magnetic.

К недостат.кам магнитного масс- анализа следует отнести малую свртосилу прибора; необходимость тщателной юстировки МА относительно ЭСА; взаимовли ние рассе нного магнитного и электрического полей сложной геометрии на область внутри ) С Л, искажающих траекторий ионов йа выходе ЭСА; необходимость точной установки множества детекторов дл ожидаемых масс или введени в МА перестраиваемого электрическбгс) пол ; большой вес посто нных магнитов и ограниченна напр женность црл в них; большую электрическую Мощность, потребл емую электромагнитами.The disadvantage of magnetic mass analysis should be attributed to the small svrtosil device; the need for careful adjustment of the MA relative to the ESA; the mutual influence of the scattered magnetic and electric fields of complex geometry on the region inside) C L, distorting the trajectories of ions in the ESA output; the need to accurately install multiple detectors for the expected masses or the introduction of a tunable electrical field in the MA; the large weight of the permanent magnets and the limited intensity of the nuclei in them; large electrical power consumed by electromagnets.

Известен способ масс-спектромётрического анализа, по которому из потока ионов с помощью электростатического анализатора выдел ют ионы С одинаковым отношением энергии. к зар ду.There is a method of mass spectrometric analysis, in which C ions are separated from the ion flux using an electrostatic analyzer with the same energy ratio. to charge.

Однако такой способ обладает невысокой чувствительностью и сложностьHowever, this method has low sensitivity and complexity

.аппаратурной реализации.hardware implementation.

Целью изобретени вл етс повьш1ение чувствительности и .упрощение анализа .The aim of the invention is to increase the sensitivity and simplify the analysis.

Этодостигаетс тем , что поток вьщеленных ионов пропускает сквозь твердую мишень, в которой потери э ергйм ионов отличаютс на величину , преньтающую дисперсиюих потерь, и определ ют массы ионов путем сравШШй полученных потерь с известными дл мишеней той же толщины и состава.This is achieved by allowing the flux of ions to pass through a solid target in which the loss of energy of ions differs by the amount preventing the dispersion of their losses, and the masses of ions are determined by comparison of the losses obtained with known targets of the same thickness and composition.

Поток ионов, монохроматизированных по E/q с помощью первого электpoe t Tit4ecK6ro ангшиэагора, Jf&bWfc aют сквозь твёрдую мигаёнь, умёньйай при этом в различной степени дл кажДбгд Сйр энергию, измерйют эти уменьшени с помощью вторЪго электростатического или амплитудного анализатора и на основании результатов этих измерений отождествл ют мЖсы регистрируемых ионов.The flow of ions monochromatized by E / q using the first electrically Tit4ecK6ro of the electrician, Jf & The measurements identify the mHs of the detected ions.

На че1ртеже привёдёйы энергетическ е спектры частиц. Прошедших сквозьThe energy spectra of particles are shown on the map. Past through

.. Г., ..n,-...... углеродную (а) и кремниевую (б) фольТй , йОлученйые при испытали п редлагаемого способа... G., ..n, -...... carbon (a) and silicon (b) folTy, i.e. irradiators with tested method.

Потоки Протонов и однозар дных йойов гели и кислорода с начальной энергией 100 KsB/q Пропускают сквозь мишени толщиной 500 А. ЭнергётйчёсКйе спектры частиц, прошедших сквозь углеродную и кр.емниевую фольги, измерены электростатическим анализатором Различные сорта ионов имеют различные энергетические потери, и возМожно их отождествление на основании характерных потерь: дл Н, Н и О в углеродной мишени соответственно 17, 15 и 20 кэВ и в кремниевой мишени - 8,14 и 24 кэВ при толщине мишени 500 А.Fluxes of Protons and Monoarial Yoi Gels and Oxygen with an Initial Energy of 100 KsB / q Pass through 500 A thick targets. Energy Spectra of particles that pass through carbon and red foils are measured by an electrostatic analyzer Different types of ions have different energy losses, and possibly identification based on characteristic losses: for H, H, and O in the carbon target, respectively 17, 15, and 20 keV and in the silicon target, 8.14 and 24 keV with a target thickness of 500 A.

Предпагаеь1ый способ может быть использован при разработке и изготдвлегйи миниатюрньпс масс-анализаторов , предназначенных дл определенни сортов ионов газов, и после дополнительных исследований и дл ионов твердапс веществ. За счет исключени магнитного пол из анализатора и миниатюризации детектора по вл етс возможность зондировани потока ионо без существенного его искажени . Области Применени безмагнитных массанализаторов , использующих предлагаемый способ, масс-сепараци ионного сслтава космической плазмы на аппаратах с ограниченным весом, потребл емой мощностью и габаритами устанавливаемой aппapaтypыj лабораторна масс-спёктрометри ионных потбов с знei) пор дка 100 кэВ, корпус ,кул рна диагностика гор чей плазмы.The preparatory method can be used in the design and manufacture of miniature mass analyzers designed to determine the types of gas ions, and after additional research and for ions of hardened substances. By eliminating the magnetic field from the analyzer and miniaturizing the detector, it is possible to probe the ion flow without substantially distorting it. Areas of use of magnetic magnetic mass analyzers using the proposed method, mass separation of space plasma ionic materials on devices with limited weight, power consumption and dimensions of the installed apparatus, laboratory ion spectra of 100 keV, body, coolness, diagnostic equipment, 100 keV; plasma.

::

f) iflf) ifl

. о,в o,s. oh oh s

ОЛ (, 00OL (, 00

Claims

METHOD MASS-SPECTROMETRI-

CLEAN ANALYSIS, according to which ions with the same energy-to-charge ratios are extracted from the ion stream using the electron analyzer of the residual analyzer, characterized in that, in order to increase the sensitivity and simplify the method, the extracted ion stream is passed through a solid target in which losses the ion energies differ by a value exceeding the dispersion of their losses, and determine the masses of the recorded ions by comparing the losses obtained with targets of the same thickness and composition.

'8