2. Устройство по п. 1, отличающеес тем,что рассто ние между параллельными оси вращени кра ми полюсом не ме нее чем в 4 раза превышает рассто ние между полюсами.2. A device according to claim 1, characterized in that the distance between the edges of the pole parallel to the axis of rotation is not less than 4 times the distance between the poles.
3. Устройство по п. t, отличающеес тем, что угол ме ду плоскост ми полюсом магнита составл ет не более 20.3. A device according to claim t, characterized in that the angle between the planes of the magnet pole is no more than 20.
Изобретение относитс к области масс-спектрометрии и может быть использовано во всех отрасл х науки и техники, где требуетс масс-спектральный анализ. Известны масс-спектрометры, в которых анализ исследуемого вещества по массам составл ющих его элементов и соединений производитс путем преобразовани части этого вещества в ионный пучок и магнитного анализа последнего El Из известных масс-спектрометров наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс призмен ный масс-спектрометр, состо щий из источников ионов, преобразующего исследуемое вещество в ионный пучок, коллиматорной электростатической ионной линзы, придающей ионному пучку параллельность, отклон кщей магни ной призмы с двумерным полем, осущес вл ющей разложение ионного пучка по массам составл ющих его ионов, фо кусирук цей электростатической ионной линзы, производ щей фокусировку ионов на щель приемника ионов и само го приемника ионов с регистрирующим устройством 2. Дл того чтобы указанный масс-спектрометр мог функционировать в соответствии с его теорией ,, необходимо обеспечить двумерность его магнитного пол , т.е. неизменность напр женности пол в районе прохождени пучка при перемещении , параллельном некоторому одному направлению. С этой целью поверхности полюсов магнита установлены строго параллельно друг другу, причем их кра на входе и выходе из маг нита представл ют собой параллельные друг другу пр мые линии. Однако несмотр на это, двумерность пол в точности соблюсти не удаетс из-за магнитного сопротивлени железа рма и полюсов магнита. Действительно, напр женность пол в межполюсном зазоре подчин етс вьфажению ше 1нсге 4;/пз, в ж где И - напр женность магнитного пол j сЗ - элемент замкнутой силовой линии магнитного пол , вдоль которой ведетс интегрирование; nJ- количество ампервитков. Первый интеграл, в, относитс к участку силовой линии, лежащему в межполюсном зазоре, второй - к участку, проход щему по железу рма и полюсов. Величина второго интеграла , представл ющего собой падение .магнитодвижущей силы в железе, неодинакова Д.ГШ различных силовых линий вследствие изменени их прот женности в железе, которое не компенсируетс соответствующим изменением напр женности пол . Поэтому напр женность пол Н в-межполюсном.зазоре будет мен тьс даже при взаимной параллельности обращенных к зазору поверхноЬтей полюсов и достаточном удалении от их краев. Такое изменение напр женности пол в зазоре нарушает требуемую двзгмерность пол и приводит к некоторому размытию линейного изображени , образованного электррннооптической системой призменного массспектрометра в районе щели приемника, а следовательно, к уменьшению разрешающей способности масс-спектрометра. Целью изобретени вл етс создание призменного масс-спектрометра, у которого вли ние магнитного сопротивлени железа рма и полюсов наThe invention relates to the field of mass spectrometry and can be used in all areas of science and technology where mass spectral analysis is required. Mass spectrometers are known in which the analysis of a test substance by the masses of its constituent elements and compounds is carried out by converting a part of this substance into an ion beam and a magnetic analysis of the latter El From known mass spectrometers, the closest to the technical essence of the invention is the prism mass spectrometer, consisting of ion sources, which transforms the substance under study into an ion beam, a collimator electrostatic ion lens, giving the ion beam parallelism, deflecting prism with a two-dimensional field, which decomposes the ion beam by the masses of its constituent ions, focusing on an electrostatic ion lens focusing the ions on the slit of the ion receiver and the ion receiver itself with a recording device 2. To - a spectrometer could function in accordance with its theory, it is necessary to ensure the two-dimensionality of its magnetic field, i.e. the invariance of the tension of the field in the region of the beam passage when moving parallel to some one direction. For this purpose, the surfaces of the poles of the magnet are set strictly parallel to each other, and their edges at the inlet and outlet of the magnet are straight lines parallel to each other. However, despite this, the two-dimensionality of the field cannot be precisely observed due to the magnetic resistance of the iron frame and the poles of the magnet. Indeed, the field strength in the interpolar gap is subjected to an excursion of less than 1 4; fc, where W is the intensity of the magnetic field j c3 is an element of the closed magnetic field line along which integration takes place; nJ is the number of amperwitches. The first integral, in, refers to the section of the line of force lying in the interpolar gap, the second to the section passing through the iron of the frame and the poles. The magnitude of the second integral, which represents the fall of the magnetic force in a gland, is not the same as the D. ГШ of various lines of force due to a change in their length in the gland, which is not compensated by a corresponding change in the intensity of the sex. Therefore, the strength of the field H in the interpolar gap. The gap will change even with the mutual parallelism of the surface of the poles facing the gap and a sufficient distance from their edges. Such a change in the voltage in the gap in the gap violates the desired dvzgmernost field and leads to some blurring of the linear image formed by the electro-optical system of the prism mass spectrometer in the region of the receiver slit, and consequently, to a decrease in the resolution of the mass spectrometer. The aim of the invention is to create a prism mass spectrometer, in which the influence of the magnetic resistance of the iron frame and the poles on
требуемое распределение пол в зазоре существенно сниженно, и тем самым предотвращено св занное с ним уменьшение разрешающей способности. Дл достижени этой дели рму магнита масс-спектрометра придана форма кольца, образованного вращением трапеции вокруг оси, параллельной ее основани м и проход щей через точку ( в дальнейшем именуемую центральной) пересечени продолжений ее боковых сторон, с двум плоскост ми, проход щими через ось вращени под небольшим углом друг к другу, в кольце, двум плоскост ми, проход щими через ось вращени , вырезан клиновидный участок, освобождающий место дл межполюсного зазора. Таким образом, межполюсной зазор приобретает клиновидную форму, а поверхности полюсов-форму трапеций. Высота этих трапеций должна быть достаточно большой по сравнению с рассто нием между полюсами дл того, чтобы параллельные оси вращени кра полюсов были удалены от зоны прохождени ионного пучка на рассто ние не менее, чем в 4 раза превышающее средний зазор между полюсами и не вли ли на поле в этой зоне. Кроме того, угол между плоскоетчми полюсов не должен быть более 20. При выполнении последних условий поле в зоне прохождени ионного пучка будет таким, как если бы полюса были продолжены в одну сторону до оси (трапеци при этом обращаетс в треугольник с вершиной в центральной точке на оси вращени )-, а. в другую - до бесконечности. В таком поле все замкнутые силовые линии, пересекающие какую-либо пр мую, проход щую через центральную точку (радиальную пр мую), будут подобными кривыми, с центром подоби в центральной точке, так как все рассто ни , характеризующие размеры и положение любой силовой линии пропорциональны рассто нию от центральной точки. Тогда из равен ства (1) следует, что на любой радиальной пр мой напр женность пол обратно пропорциональна рассто нию г от центральной точки. При выводе это го результата не вводилось предположени о бесконечной магнитной проницаемости , и поэтому этот результат справедлив также и при учете конечно го магнитного сопротивлени железа. Указанный результат можно УввДеть при рассмотрении силовых линий, проход щих в межполюсном зазоре надостаточно большом рассто нии от всех его краев, где вли ние последних уже не сказываетс . Подобные силовые инии имеют форму окружностей и дл их выражение (1) приобретает вид де Н и - напр женность Магнитого пол и длина отрезка силовой инии в железе рма, а Нц и ежполюсном зазоре. Так как Р. и Р ропорциональны рассто нию от оси имметрии вращени р и, кроме того, в It i гДб f- проницаемость елеза, то имеем в межполюсном зазоре 4l(nJ j 2JH-ci((U-L) и в железе К .c(-L где cL - угол между плоскост ми полюсов . Следовательно, напр женность пол обратно пропорциональна р , а так как на одной радиальной пр мой Р пропорционально г то, напр женность пол пропорциональна и г . Поле указанного типа, напр женность которого дл любой радиальной пр мой обратно пропорциональна г , вл етс полем клиновидной магнитной призмы. Така призма (как и двумерна ) , оставл ет падающий на нее параллельный пучок параллельным после отключени пол и обладает значительной дисперсией. Поэтому она может служить диспергирующим элементом масс-спектрометра, причем требуемое теоретически распределение магнитного пол в ней (Н- -) в описанной конструкции магнита, в отличие от пол двумерной магнитной призмы прототипа , не нарушаетс из-за магнитного сопротивлени железа рма и полюсов . Поэтому на предлагаемом масс-, спектрометре может быть получено большее разрешение, чем на прототипе. На фиг. 1 схематически изображен призменный магнитньй масс-спектрометр в разрезе по плоскости, проход щей через ось симметрии вращени mm и середину межполюсного зазора; на фиг. 2 - в проекции на плоскость, перпендикул рную к оси. 57 Призменный магнитньй масс-спектро метр содержит источник ионов 1, коллиматорную электростатическую линзу 2, отклон ющий магнит с клиновидным межполюсным зазором 3, фокусирую щую электростатическую линзу 4 и приемник ионов с регистрирующим устройством 5. На рмо магнита надеты катушки возбуждени (по черт, не показан ) . Электронный П5ГЧОК, вьшедший из ис точника ионов, становитс паргигшельным после прохождени коллиматорной линзы и фокусируетс полем рассе ни на входе в отклон ющий магнит, образу линейный фокус. После прохождени пол рассе ни на выходе из .2 нита пучок снова становитс параллельным и собираетс фокусирующей линзой на щели приемного устройства. Из-за диспергирук цего действи магнитного пол в зазоре между полюсами магнита в приемник попадают только ионы одрой массы, что делает возможным сн тие спектра масс путем изменени величины напр женности магнитного пол . Использование магнита с рмом кольцевой формы и клиновиднь1м зазором между полюсами позвол ет получить распределение магнитного пол , более близкое к теоретическому, чем в прототипе , что приводит к увеличению разрешающей способности.the required distribution of the floor in the gap is significantly reduced, and thus the associated decrease in resolution is prevented. To achieve this product, the magnet of the mass spectrometer is shaped into a ring formed by rotating a trapezium around an axis parallel to its base and passing through a point (hereinafter called the center) where the extensions of its sides intersect, with two planes passing through the axis of rotation. at a small angle to each other, in a ring, two planes passing through the axis of rotation, a wedge-shaped section is cut out, making room for the interpolar gap. Thus, the interpolar gap acquires a wedge-shaped form, and the surface of the poles is trapezoid-shaped. The height of these trapezes must be sufficiently large compared to the distance between the poles so that the edges of the poles parallel to the axis of rotation are removed from the ion beam passage area by a distance of not less than 4 times the average gap between the poles and do not affect field in this zone. In addition, the angle between the flat-pole poles should not be more than 20. When the latter conditions are fulfilled, the field in the zone of passage of the ion beam will be as if the poles were extended in one direction to the axis (the trapezium turns into a triangle with a vertex at the central point on rotation axis) -, a. in the other - to infinity. In such a field, all closed lines of force intersecting any straight line passing through the center point (radial line) will be similar curves, with the center of the similarity at the center point, since all distances characterizing the size and position of any line of force proportional to the distance from the center point. Then from equality (1) it follows that on any radial direct tension the field is inversely proportional to the distance r from the central point. In deriving this result, the assumption of infinite magnetic permeability was not introduced, and therefore this result is also valid when taking into account the final magnetic resistance of iron. This result can be increased by considering the lines of force passing in the interpolar gap with a sufficiently large distance from all its edges, where the influence of the latter is no longer affected. Such force lines have the shape of circles and for their expression (1) takes the form de N and - the intensity of the magnetic field and the length of a segment of the power line in the iron of the frame, and Нц and the interpolar gap. Since R. and P are proportional to the distance from the axis of rotation immetry, and, moreover, in It i gDB f is the permeability of the gap, we have 4l in the interpolar gap (nJ j 2JH-ci (UL) and in iron K .c (-L where cL is the angle between the planes of the poles. Therefore, the strength of the field is inversely proportional to p, and since on one radial direct P it is proportional to g, the intensity of the field is proportional to g. The field of the specified type, the intensity of which for any the radial straight line is inversely proportional to r, is the field of a wedge-shaped magnetic prism. Such a prism (like two dimensional, leaves the parallel beam incident on it parallel to the field after turning off and has significant dispersion. Therefore, it can serve as a dispersing element of the mass spectrometer, and the theoretically required distribution of the magnetic field in it (H -) in the described magnet design, unlike The field of the prototype’s two-dimensional magnetic prism is not disturbed by the magnetic resistance of the iron and the poles. Therefore, on the proposed mass spectrometer, a higher resolution can be obtained than on the prototype. FIG. Figure 1 shows schematically a prism magnet mass spectrometer in a section along a plane passing through an axis of symmetry of rotation mm and a middle of an interpolar gap; in fig. 2 - in a projection on a plane perpendicular to the axis. 57 The prism magnetic mass spectrometer contains an ion source 1, a collimator electrostatic lens 2, a deflecting magnet with a wedge-shaped interpolar gap 3, a focusing electrostatic lens 4, and an ion receiver with a recording device 5. The rotor of the magnet is equipped with excitation coils (not like shown). The electronic PCCH that came out of the ion source becomes partigial after passing through the collimator lens and is focused by the scattering field at the entrance to the deflecting magnet to form a linear focus. After passing the scattering field at the exit of the .2 nit, the beam again becomes parallel and is assembled by a focusing lens on the slot of the receiver. Because of the dispersion of the magnetic field in the gap between the poles of the magnet, only ions of a single mass enter the receiver, which makes it possible to remove the mass spectrum by changing the magnitude of the magnetic field. The use of a magnet with a ring shaped ring and a wedge-shaped gap between the poles makes it possible to obtain a distribution of the magnetic field that is closer to the theoretical than in the prototype, which leads to an increase in resolution.