SU788226A1

SU788226A1 - Магниторазр дный масс-спектрометр

Info

Publication number: SU788226A1
Application number: SU762349182A
Authority: SU
Inventors: Валерий Николаевич Пакулин
Priority date: 1976-04-21
Filing date: 1976-04-21
Publication date: 1980-12-15

Description

(54) МАГНИТОРАЗРЯДНЫЙ Л5АСС-СПЕКТРОМЕТР

I

Изобретение относитс к щшамичесKWM .масс-спектрометрам и может быть использовано дл химического и изотоп ного анализа состава ветпества, а также дл измерени полного и парциального давлений в вакуумных системах.

Известно применение источников ионов с холодным катодом в масс-спектрометрах различных типов ij.

По сравнению с источниками с накаленным катодом они потребл ют меньшую мощность, не вызывают разложени сложных вещесть, меньше загр зн ют спектр материалом электродов и более надежны и долговечны в эксплуатации.

Известен масс-спектрометр, содержаший магнитораэр дный источник ионов в виде двух соосных цилиндрических электродов, помещенных в продольном магнитном поле между двум плоскими торцовыми катодами, подключенными к источнику высокого напр жени посто нного тока, и регистрирующий прибор. Маг иторазр дный источник ионов используетс в известном масс-спектроК етре с квадрупольным анализатором масс и коллектором ионов на основе вторичного электронного умножител 2}.

Недостатком известного масс-спектрометра вл етс мала чувствительность анализа.

Цель изобретени - повышение чувствительности и упрощение конструкции известного масс-спеКтрометра.

Указанна цель достигаетс т&л, что гсйливдрнческие электроды, служащие анодами, соединены с клеммами всточника высокочастотного напр жени и регистрирующим прибором.

Claims

Отличительной особенностью предлагаемого масс-спектрометра вл етс полное использование дл анализа всех образующихс в разр де ионов за счет совмещени в одном устройстве источника ионов, анализатора масс и коллектора. Это приводит к повышению чувствительности за счет увеличени анализируемого тока с Ю А до Ю А и упрощению 37 конструкции за счет отказа от фокусирую шей оптики, анализатора масс и коллектора с вторичным электронным умножителем . На чертеже схематично изображено устройство. Магниторазр дна чейка изображена в виде двух соосных анодов I и 2, размещенных между двум плоскими катодами 3 и 4. Ячейка находитс в магнитном поле, образуемом магнитами 5 и 6. Анод 2 заземлен, а анод 1 соединен с одной из выходных клемм источника 7 высокочастотного напр жени , друга клемма которого заземлена. Катоды 3 и 4 соед1шены с отрицательной клеммой источника 8 высокого напр жени посто н ного тока друга клемма которого зазем лена через измерительный прибор 9, М агниторазр дный масс-спектрометр работает следующим образом. При подаче на катоды 3 и 4 посто нного отрицательного напр жени от источшпса 8 между цилиндрами 1 и 2 возни кает разр д, ток которого пропорционален давлению газа. При низких давлени х (менее 10 мм рт.ст.) разр д локализуетс в узких прианодных сло х, в которых падает почти все анодное напр жение . Электроны, дрейфующие вокруг оси и колеблющиес вдоль магнитного пол , продвигаютс к анодам лишь в результате редких неупругих столкновений с атомами газа. Ионы двигаютс из слоев почти радиально и, попада в электростатическую ловушку, многократно осциллируют между анодами, медленно, с тепловой скоростью продвига сь к торцовым катодам. Частота осцилл щий зависит от массы иона.Переменное электрическое поле, действующее между цилиндрами за счет приложени высокочастотного напр жени от источника 7, создает дополнитедькуго вынуждатснцую сипу.. Если частота переменного напр жени совпадает с удвоенной собственной частотой колебани ионов в разр де, то наступает параметри ческий резонанс, и частицы определенной массы за счет поглощени энергии источ ншса 7 переменного напр жени раскачиваютс при колебани х между цилиндрическими электродами 1 и 2, пока не достигнут одного из них, при этом ток раз р да, регистрируемый прибором 9, умень щитс . Масса регистрируемых ионов св зана следующим образом с параметрами масс-спектрометра 8 - зар д электрона; де Yn масса электрона; ft - магнитна индукци , (Л} - частота переменного напр жени , 1 - частота ионизующих столкновений электрона с молекулами газа , завис ща от скорости электронов в разр де и рода газа у SA частота столкновений с потё рей направленного импульса электронов с молекулами газа, завис ща от скорости электронов в разр де и рода газа, Разрещающа способность предлагаемого масс-спектрометра определ етс удвоенным отнощением амплитуды пере менного высокочастотного напр жени к величине посто нного напр жени разр да. Экспериментальный образец магниторазр дного масс-спектрометра имеет следующие параметрьп диаметр наружного цилиндра 60 мм, внутреннего - 20 мм, рассто ние между катодами 40 мм, пос-то нное напр жение на катоде 2000 В, амплитуда переменного напр жегш 2О В, диапазон изменени частоты 3,0 + 1С7ГЦ, магнитна ИНДУ1ЩИ 0,06 Т. На таком масс-спектрометре определ гют состав остаточного газа в вакуумной камере при давлении 1.10 мм рт.ст. дл массовых чисел 2 + 50 а.е.м. с разрешающей способностью 50. Формула изобретени М агниторазр дный масс-спектрометр, содержащий источник конов в виде двух соосных цилиндрических анодов, помещенных в продольном магнитном поле между плоскими торцовыми катодами, подключенными к источнтсу высокого .напр мсени посто нного тока, и регистрирующий прибор, отличающийс тем, что, с целью повышени чувствительности и упрощени конструкции, аноды соединены с источником высокочастотного напр жени и регистрирующим прибором. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.BEum Р. and Tornev} P.Z, Квадрупольный масс-спектрометр с холодным катодом. Приборы дл научных исследований . 1967, 38, № 1О,. с. 45-49.
2.Патент США № 3835319, кл. Н О1 J 39/34, 1975 (прототип).