SU785908A1 - Магнетронный масс-спектрометр - Google Patents

Description

1

Предлагаемое изобретение относитс  к масс-спектрометрам, в частности к магнетронным масс-спектрометрам,и может быть использовано дл  анализа молекул рного и изотопного состава газов и паров, а также в качестве манометра дл  измерений парциальных давлений газов и паров в вакуумных системах.

Известен магнетронный масс-спектрометр , содержащий источник ионов, размещенный на оси симметрии массспектрометра , и два полуцилиндрических коллектора ионов с различными радиусами l .

Известен также магнетронный массспектрометр , содержащий источник ионов , анализатор масс, модулирующий 3|jeKTpofl и коллектор ионов.Источник ионов расположен на оси анализатора масс, а модулирующий электрод - между источником ионов и коллектором И.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретени  по совокупности общих существенных признаков  вл етс  магнетронный масс-спектрометр, содержащий анализатор масс и расположенный на оси симметрии анализатора коллектор ионов, которые раз мещены

между полюсами магнита, и источник ионов, содержащий два электрода, расположенный снаружи анализатора масс и подключенный к средствам генерировани  модулирующего напр жени  jj . В этом масс-спектрометре энерги  ионов, идущих от источника, модулируетс  путем периодического изменени  величины ускор ющего напр жени 

10 от специального источника переменного напр жени . Ионный ток регистрируетс  по переменной составл ющей в цепи коллектора.

Недостатком этого масс-спектрометра  вл етс  относительно мала  чувствительность , ограничивающа  разрешающую способность прибора при анализе малых примесей в газах.

Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности магнетронного масс-спектрометра.

Указанна  цель достигаетс  тем, что внутренний электрод источника иомов выполнен в виде электрически

25 изолированных друг от друга частей, кажда  из которых подключена к одному из двух источников модулирующего напр жени  различных частот.

На фиг. 1 схематически изображен

30 один из возможных вариантов предлагаемого масс-спектрометра (в разрезе ) ; на фиг. 2 - разрез А-А.

Масс-спектрометр содержит анали; атор масс 1 с наружным сетчатым :тродом 2, коллектор ионов 3,расположенный на оси симметрии анализатора масс 1, магнит 4, источник ионов 5 и источники модулирующего напр жени  6 и 7, служащие средствами генерировани  модулирующего напр жени . Источник ионов 5 состоит из кольцевой ионизационной камеры 8 с пр моугольным сечением, в торцах .которой имеютс  круговые щели 9 и 10, катода 11 и коллектора электронов 12. Иониз.ационна  камеру 8 состоит из наружного сплошного электрода 13 и внутреннего сетчатого электрода 14 разделенного на две части изол торами 15. Анализатор масс 1, коллектор ионов 3 и источник ионов 5 на-ходитс  внутри корпуса 16, с-лужащего вакуумной камерой. Наружный электрод ионизационной камеры 13, катод 11 и коллектор электродов 12 .подключены к источнику питани  17. Электрически изолированные друг от друга части внутреннего электрода 14 ионизационной камеры -8 подключены к тому же источнику питани  17 через источники () и 7 модулирующего напр жени  соответственно . Коллектор 3 подключен к регистрирую1цему устройству 18.

Масс-спектрометр работает следующим образом.

Электроны, эмиттируемые катодом 11, проход т через ионизационную камеру 8 и попадают на коллектор электронов 12.. Молекулы газа в ионизационной камере 8 ионизируютс  электронами . Образующиес  ионы под действием ускор ющего электрического пол , которое создаетс  источником 17 между ионизационной камерой 8 и наружным сетчатым электродом 2 анализатора масс 1, ускор ютс  и двигаютс  в направлении коллектора 3 по криволинейным траектори м под вли нием магнитного пол , создаваемого магнитом 4. Все ионы, попсщающие в анализатор масс 1 из источника ионов 5 имеют одинаковую энергию. Поэтому ионы . с различными массами двиг-аютс  по траектории с различной кривизной.При модул ции с частотой СО ускор ющего напр жени , которое подаетс  от источника питани  17, все ионы модулирук гс  по энерги м и то попадают, то не попадают на коллектор 3.- создава  в измерительной цепи переменный ток той же частоты CJ .

При подаче на одну часть разделенного изол торами 15 электрода 14 модулирующего напр жени  частотой CJ.( от источника б, а на другую - модулирующего напр жени  частотой С02 от источника 7, в камере анализатора масс 11 образуютс  два промодулированных по энерги м потока ионов, которые создают в измерительной цепи коллектора 3 токи с частотами Ш,(л и C0 - .

Наличие в измерительной цепи коллектора 3 тока разностной частоты f (1LO,( позвол ет использовать в качестве регистрирующего устройства 18 высокочувствительный избирательный усилитель.

Таким образом, разделение ионного потока на два (или несколько) и мо дул ци  этих потоков напр жением с двум  разными частотами позвол ет устранить в измерительной цепи коллектора 3 вли ние модулирующих напр жений с частотами и и,и тем самым, 5 существенно (в 50-500 раз) повысить чувствительность масс-спектрометра.

Высока  технико-экономическа  эффективность предлагаемого магнетронного масс-спектрометра характеQ ризуетс  сочетанием широкого диапазона измерений по массам и высокой чувствительности, что обеспечивает возможность одновременной раздельной регистрации большого числа компонентов анализируемой газовой среды. Большое значение будет иметь применение предлагаемого масс-спектрометра при геофизических исследова- ни х, особенно при поиске полезных ископаемых по наличию у поверхности 0 земли различных газов. Дл  этой цели в насто щее врем  используютс  комплексы газоанализаторов, включающих несколько специализированных приборов, каждый из которых предназначен дл  определени  только одного компонента. Габариты и стоимость переносного масс-спектрометра во. много раз (в 10 и более) меньше соответствующих показателей дл  комплекса газоаналитических приборов.

Claims (3)

1.Цатент. США к 3162760, О кл.Н 01 J 39/40, 1965.

2.Авторское свидетельство СССР № 393661, кл. G 01 N 27/62, 1970.

3.Двтоуское свидетельство СССР по за вке lv 2450240/18-25,

5 кл. G 01 N 27/62, 1977.