SU855788A1 - Устройство дл анализа спектра масс в электровакуумном диоде - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к вакуумной технике, в частности к анализу спектра масс в отпа нных электровакуумных приборах при помощи собственной электродной системы. Известен трехмерный квалрупольный масс-спектрометр типа ионной ловушки , содержащий генератор высокой час тоты, другие элементы блока питани  регистратор ионного тока, а также датчик с анализатором, выполненным в виде трех гиперболоидов вреицени , обеспечивающий гиперболическое распределение , потенциала в трех направлени х . Принцип разделени   онов основан на том, что при прохождении в электрическом поле с гиперболическим распределением потенциала, измен юще с  во времени, часть ионов может иметь ограниченную амплитуду колеба НИИ, в то врюм  как амплитуда колебаний другой части ионов неограничен но возрастает. За счет выбранного электрического режима в объеме анализа накапливаютс  ионы лишь определенной массы(стабильные ионы). Накопленные ионы выт гивающими импульсами вывод тс  на регистрирующее устройство . Ионы с неограниченной амплитудой колебаний (нестабильные) нейтрализуютс  на электродах анализатора TI Однако при помощи данного устройства невозможно ангшизировать спектр масс в отпа нных вакуумных диодах, так как геометри  и количество электродов отпа нного диода не соответствуют датчику масс-спектрометра и дл  анализа диода необходимо его разрушить с выделением анализируемых газов в камеру анализатора. Наиболее близким к изобретению  вл етс  устройство дл  анализа спектра масс в вакуумном диоде, содержащем анод и катод. Работа прибора основана на принципе циклотронного резонанса . В однородном магнитном поле датчика ионы движутс  по окружности с периодом вращени , завис щим от напр женности магнитного пол  и отношени  массы к зар ду. При нгшожении переменного электрического пол  при совпадении частот колебаний электрического пол  с частотой вращени  ионы определенной массы движутс  по раскручивающейс  траектории и вывод тс  на коллектор. Ионы остальных масс, двига сь по скручиваювде-раскручивгиощимс  траектори м, не попадают на коллектор, т.е. не регистрируютс  t2. Однако масс-спектрометр функционирует со специальным датчиком, и применение его дл  анализа спектра масс в отпа нных диодах невозможноf поскольку геометри  и с0личество электродов отпа нного диода не соответствует датчику масс-спектрометра, ft,также необходимо разрушение диода. Цель изобретени  - анализ спектра масс остаточных газов в отпа нном электровакуумном дкоде при помощи ег собственной электродной системы нера рушающим методом, повышение точности и ускорени  процесса анализа. Цель достигаетс  тем, что в устро стве дл  анализа спектра масс в элек тровакуумном диоДе, содержащем анод и катод, анод диода последовательно соединен с генератором высокой частоты и измерительным устройством, а катод диода соединен с низкочастотным генератором измен ющейс  частоты развертки спектра масс. На фиг.1 показана схема включени  диода; на фиг.2 - график распределе НИН эквивалентного потенциала в диоде , по сн ющий механизм колебани  ионов в межэлектродном промежутке. Устройство (фиг.1) содержит после довательно соединенные схему 1 измерени  среднего тока диода, генератор 2высокой частоты, исследуемый диод 3с катодом 4 и анодом 5, генератор б малого гармонического сигнала низкой частоты, осуществл ющий развертк спектра масс. При изменении частоты напр жени  генератора 6 малого гармонического сигнала измен етс  величина среднего тока диода 3, протекагацего под действием генератора 2 высокой частоты. Иэмерениэ тока производитс  схемой 1 измерени  среднего тока. По зависимости среднего тока диода от частоты малого гармонического сигнала произ водитс  оценка состава атмосферы остаточных газов в диоде. При действии на диодный промежуток высокочастотного гармонического напр жени  с амплитудой , достаточной дл  ионизации газовых молекул, когда в положительную полуволну напр жени  потенциал электрического пол  в промежутке про порционален координате в степениМ/ а в отрица-Гельную распределен линейно , и если изменение координаты иона мало по сравнению с межэлектроднь рассто нием, то средн   за период напр жени  сила, действующа  на ион со стороны электрического пол , мож быть записана в виде следующего выранени  у . 4f iVM f{:p;1 L - -bU) J, -зар д иона; -амплитуда высокочастотног напр жени ; d - межэлектродное рассто ние; X - текуща  координата. Распределение потенциала (фиг.2) оответствуютаего силового пол  в ежэлектродном промежутке выражаетс  ормулой -. - Йто .распределение представл Нет cc6oit динамическую потенцильную  му, наличие которой определ ет возможность длительных колебаний ионов между катодом и анодом. Анализ решени  уравнени  движени  иона, в потенцигильной  ме показывает, что ион колеблетв  в межэлектродном промежутке диода t частотой F , завис щей от параметров электрического режима и массы иона в соответствии с формулой . При воздействии на промежуток малым гармоническим сигналом на частоте колебаний иона последний может быть выведен на один из электродов. Уход ионов определенной массы уменьшает компенсирующее действие пространственного зар да ионов на электронный пространственный эар д, что при- . водит к уменьшению тока в диоде. По зависимости изменени  токадиода от частоты малого гармонического сигнала можно судить о составе атмосферы остаточных газов в отпгшнном электровакуумном диоде. В предлагаемом устройстве используетс  генератор высокой частоты с целью удержани  и накоплени  ионов. Однако, если в известном устройстве удерживаютс  ионы лишь определенной массы, то в предлагаемом потенциальна  дма образуетс  дл  ионов всех масс, поэтому дл  вывода из потенциальной  мы ионов определенной массы принципигшьно необходим генератор напр жени  с частотой , совпадгиощей с частотой колебани  ионов. Таким рбраэом, высокочастотное напр жение в услови х, когда ток в полоз аи гельную полуволну напр жени  ограничен электронным пространственным зар дом, создает динамическую потенциальную  му, обеспечивгшадую колебани  ионов всех масс, а мгшое гармоническое напр жение низкой частожъ обеспечивает увод из промежутка ионов определенной массы. В результате применени  предлагаемого устройства осуществл етс  контроль спектра масс остаточных газов В отпа нных электровакуумных диодах,

что способствует повьшению их качества за счет совершенствовани  технологического процесса их изготовлени  и исключени  из поставок потребителю приборов со скрытыми дефектами.

Claims (2)

1.Сысоев А.А., Чупахин М.С. Введение в масс-спектрометрию. М., Лтетлиздаг , 1977, сД44-14б.

2.Сысобв А.А., Чупахин М.С. Введение в масс-спектрометрию. М., Атомиздат , 1977, с.118-122 (прототип).

f /

Kamef

Д2