SU974458A1 - Prizm mass spectrometer - Google Patents

Prizm mass spectrometer Download PDF

Info

Publication number
SU974458A1
SU974458A1 SU813293578A SU3293578A SU974458A1 SU 974458 A1 SU974458 A1 SU 974458A1 SU 813293578 A SU813293578 A SU 813293578A SU 3293578 A SU3293578 A SU 3293578A SU 974458 A1 SU974458 A1 SU 974458A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
magnetic
mass spectrometer
prism
electrostatic
lens
Prior art date
Application number
SU813293578A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Александрович Зернов
Вениамин Моисеевич Кельман
Александр Григорьевич Мить
Леонид Михайлович Назаренко
Евгений Михайлович Якушев
Original Assignee
Институт Ядерной Физики Ан Казсср
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт Ядерной Физики Ан Казсср filed Critical Институт Ядерной Физики Ан Казсср
Priority to SU813293578A priority Critical patent/SU974458A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU974458A1 publication Critical patent/SU974458A1/en

Links

Landscapes

  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Description

(54 ПРИЗМЕННЫЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТР(54 PRISM MASS SPECTROMETER

1 one

Изобретение относитс  к массспектральному приборостроению. Характерными признаками призмен-: This invention relates to mass spectral instrumentation. Characteristic signs of prism-:

ных приборов  вл етс  наличие двумер ной магнитной призмы, отклон ющих те,лескопических . систем и двух линз коллиматорной и фокусирующей (в. частности трансаксиальных линз;, в фокальных плоскост х которых помещены цели источника и приемника ионов. РОЛЬ диспергирующего элемента выполн ет магнитна  призма, а ахроматизаци  достигаетс  применением в ионнооптической схеме электррйтатических систем 1илиндрических-линз Г Известные устройства характеризуют;с  недостаточной размещающей способностью и светосилой.devices is the presence of a two-dimensional magnetic prism deflecting those of a forest copy. systems and two lenses, collimator and focusing (in particular, transaxial lenses; in whose focal planes are placed the targets of the source and receiver of ions. The magnetic prism performs the role of the dispersing element, and achromatization is achieved by using an elec- tric-lens-lens system in the ion-optical scheme 1 Known devices characterize; with insufficient accommodation and luminosity.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  .призменный масс-спектрометр, содержащий источники приемник ионов, две,элект ростатические линзы и две отклон ющие телескопические электростатические системы, между которыми расположена магнитна  телескопическа  система , представл юща  собой магнитную призму с двумерным магнитным полем П 2 . The closest to the invention in its technical essence is a prism mass spectrometer containing ion detector sources, two electrostatic lenses and two deflecting telescopic electrostatic systems, between which a magnetic telescopic system is located, which is a magnetic prism with a two-dimensional magnetic field 2

Этот прибор обладает значительной разрешающей способностью и светосилой , однако дальнейшее увеличение его дисперсии, а следовательно, и разрешающей способности,.вследствие ограниченности угловой дисперсии магнитной призмы, может быть достигнуто только путем увеличени  длины плеч спектрометра (фокусного рас10 сто ни  коллиматорной и фокусирующей трансаксиальных линз), что в свою очередь приводит к значительному уменьшению светосилы прибора, величина которой в симметричном вариантеThis device has a significant resolution and luminosity, but a further increase in its dispersion, and hence resolution, due to the limited angular dispersion of the magnetic prism, can only be achieved by increasing the length of the spectrometer arms (focal length of the collimator and focusing transaxial lenses) , which in turn leads to a significant decrease in the aperture of the device, the value of which in a symmetric version

15 обратно пропорциональн,а квадрату дЬины его- плеч. Кроме того, полный угол отклонени  ионов в магнитной дисперсионной системе невелик, вследствие чего прибор оказываетс  15 is inversely proportional, and the square of Dina his shoulders. In addition, the total angle of deflection of ions in the magnetic dispersion system is small, as a result of which the instrument appears

20 некомпактным - выт нутым в одном направлении .20 non-compact - stretched in one direction.

: Цель изобретени  - увеличение дис Персиии разрешающей способности призменного масс-спектрометра без: The purpose of the invention is to increase the dispersion of the resolution of a prism mass spectrometer without

25 уменьшени  его светосилы, а также уменьшение габаритных размеров прибора .25 reducing its luminosity, as well as reducing the overall dimensions of the device.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в призменном масс-спектрометре,This goal is achieved by the fact that in a prism mass spectrometer,

30 содержащем источник и приемник ионов две электростатические линзы и две отклон ющие телескопические эдектростатические систеки, между которыло расположена магнитна  диспергирующа  система, диспергирующа  система выполнена в виде электромагнита с трем  парами, полюсов, кажда  из которых представл ет .;собой магнитную призму с двумерным магнитным полем. На чертеже схематически представлен предлагаемый масс-спектрометр . общий вид и ход ионных траекторий в проекции на среднюю плоскость, , Щель источника 1 ионов расположена в фокальной плоскости коллиматорной электростатической иммерсионной линзы 2 ( на рисунке показана трансаксиальна  электростатическа  линза). За этой линзой под углом V. к оси пучка помеи ена перва  электростатическа  телескопическа  система 3, Вследствие разности потенциалов между крайними электродами элект ростатической телескопической системы .углы V2 и V между- осью пучка и нормалью к гран м телескопической системы разные. Крайний {со стороны источника ионов) электрод фокусирующей линзы 2 и крайний{со,стороны магнитной диспергирующей системы) электрод электростатической телескопической системынаход тс  под потенциалом Земли Vt, соответствующем энергии ионов - eV , {Потенциал нормирован так, что он равен нулю, где равна нулю энерги  частиц). Потенциал на ср,еднем эл.ектроде линзы 2 рассчитываетс  на основании решени  соответствующих уравнений движени  так, чтобы фокальна  плоскость линзы бьгпа совмещена с плоскостью щели источника 1 ионов е. Потенциал на сред нем электроде электростатической телескопической системы рассчитываетс  так, чтобы удовлетворить условию ее телескопичности. Потенциал W на общем дл  линзы и электростатиче кой телескопической системы электроде , угол V и угол (/ - входа пучка в каждую Призму магнитной диспер сионной системы должны удовлетвор т равенству V (3- + 3tg с. ctgM YV,. Втора  электростатическа  телескопи ческа  система 3, примыкающа  к ней фс5кусирующа  линза 4 и щель 5 прием ника ионов наход тс  в такой же кон с руктивной взаимосв зи, что и истВчИик 1 и электроды. Магнитна  дис пергирующа  система расположена меж ду первой и второй электростатическими системами; 3. В отличие от прототипа она выполнана в виде электро магнита б, включающего в себ  три) пары полюсных йаконечников, имеювЦ1Х общее  рмо 7 и катушку 8 возбуждени Кажда  пара полюсных наконечников представл ет собой магнитную призму с двумерным полем. Угол входа af ионного пучка в магнитную призму выбираетс  исход  из требовани  ее телескопичности . Соблюдение условий телескопичности электростатических и магнитных элементов призменных спектрометров обеспечивает тройную фокусировку пучка а,нализируемых ионов. В зависимости от конструктивных особенностей магнитных призм угол di может составл ть 49°- . Это обуславливает выбор магнитной дисперсионной системы предлагаемого спектрометра, состо щей именно из трех магнитных призм. При этом ось коллиматорных и фокусирующих линз могут быть направлены в одну сторону, что обеспечивает наибольшую компактность прибора. Спектрометр работает следующим образом . Расход щийс  ионный пучок, выход щий из каждой ТОЧКИ щели источника 1, преобразуетс  в параллельный пучок коллиматорной трансаксиальнойлинзой 2, работающей врежиме анаморфота, и, отклонившись в первой .электростатической телескопической системе 3, разлагаетс  по энергии и затем посдедовательно проходит три магнитные призмы диспергирую .щего электромагнита 6. Магнитные призмы расположены под углом . друг к другу 49 --ЗЗ , что кажда  из них представл ет собой магнитную телескопическую систем 9 с линейным фокусом посредине. Параллельный ионный пучок, поступающий в диспергирующий , вследствие телескопичности магнитных призм остаетс  параллельным между призмами и после их прохождени . После прохождени  второй электростатической телескопической системы 3 пучок частиц, направление движени  которых не зависит от энергии этих частиц, а определ етс  их удельным зар дом, фокусируетс  трансаксиальной фокусирующей линзой 4, также работающей в режиме анаморфота, на входную,щель 5 приемника ионов, установленную в фокальной плоскости этой линзы. Диспергирование пучка по массе осуществл етс  системой из трех магнитных а призм, вследствие чего величина дисперсии и разрешающей способности прибора возрастает в три раза по сравнению с прототипом в соответствии с равенством cos Va. где f - фокусное рассто ние трансакси ьной линзы. При этом светосила предлагаемого прибора остаетс  неизменной при одинаковых с прототипом размерах отклон ющих и фокусируювзих элементов и фокусных рассто 30 containing an ion source and receiver two electrostatic lenses and two deflecting telescopic electrostatic systems, between which there is a magnetic dispersing system, the dispersing system is made in the form of an electromagnet with three pairs, poles, each of which is a two-dimensional magnetic field . The drawing shows schematically the proposed mass spectrometer. general view and course of the ion trajectories projected on the middle plane, The slot of the ion source 1 is located in the focal plane of the collimator electrostatic immersion lens 2 (the figure shows a transaxial electrostatic lens). Behind this lens at an angle V. to the beam axis, the first electrostatic telescopic system 3 is marked. Due to the potential difference between the extreme electrodes of the electrostatic telescopic system, the angles V2 and V between the beam axis and the normal to the faces of the telescopic system are different. The extreme {on the side of the ion source) electrode of the focusing lens 2 and the extreme {on the side of the magnetic dispersing system) electrode of the electrostatic telescopic system is located under the potential of the Earth Vt, corresponding to the ion energy - eV, {The potential is normalized so that it is equal to zero, where it is zero particle energy). The potential on the cp, unit of the electrode of lens 2 is calculated based on solving the corresponding equations of motion so that the focal plane of the lens is aligned with the slit plane of the ion source 1 e. The potential on the middle electrode of the electrostatic telescopic system is calculated so as to satisfy its telescopic condition. The potential W on the common for the lens and the electrostatic telescopic electrode system, the angle V and the angle (/ - of the entrance of the beam to each Prism of the magnetic dispersion system must satisfy the equality V (3- + 3tg s. CtgM YV,. Second electrostatic telescopic system 3, the adjacent fs5-cusping lens 4 and the ion detector slit 5 are in the same relationship with the ruptured interconnection as the source1 and the electrodes.The magnetic dispersing system is located between the first and second electrostatic systems; 3. Unlike prototype she performed An an electric magnet b comprising three pairs of pole jaws, having a common PM 7 and an excitation coil 8. Each pair of pole pieces is a magnetic prism with a two-dimensional field. The angle of entry af of the ion beam into the magnetic prism is chosen based on the requirement Telescopicity. Compliance with the conditions for the telescopicity of electrostatic and magnetic elements of prism spectrometers provides triple focusing of beam a, ionized ions. Depending on the design features of the magnetic prisms, the angle di may be 49 ° -. This determines the choice of the magnetic dispersion system of the proposed spectrometer, consisting precisely of three magnetic prisms. In this case, the axis of the collimator and focusing lenses can be directed in one direction, which ensures the greatest compactness of the device. The spectrometer works as follows. The diverging ion beam emerging from each POINT slit of source 1 is converted into a parallel beam of a collimator transaxial lens 2 operating anamorphic, and deviating in the first electrostatic telescopic system 3, decomposes in energy and then passes three magnetic prisms to dispergulate thereafter. electromagnet 6. Magnetic prisms are angled. to each other 49 - a SPZ, each of which is a magnetic telescopic system 9 with a linear focus in the middle. The parallel ion beam entering the dispersing beam, due to the telescopicity of the magnetic prisms, remains parallel between and after the prisms. After the passage of the second electrostatic telescopic system 3, a beam of particles, the direction of motion of which does not depend on the energy of these particles, but is determined by their specific charge, is focused by a transaxial focusing lens 4, also operating in the anamorphic mode, into the ion receiver slot 5. focal plane of this lens. The mass dispersion of the beam is carried out by a system of three magnetic prisms, as a result of which the value of the dispersion and resolution of the device increases three times as compared with the prototype in accordance with the equality cos Va. where f is the focal length of the transaxial lens. At the same time, the luminosity of the proposed device remains unchanged at the same size as the prototype of the sizes of deflecting and focusing elements and focal lengths.

Claims (2)

Формула изобретенияClaim Призменный масс-спектрометр, содержащий источник и приемник ионов, две электростатические линзы и две отклоняющие телескопические электростатические системы, между которыми расположена магнитная диспергирующая система, отличающийсяA prism mass spectrometer containing an ion source and receiver, two electrostatic lenses and two deflecting telescopic electrostatic systems, between which a magnetic dispersing system is located, characterized by 5 тем, что, с целью увеличения разрешающей способности и светосилы массспектрометра, а также уменьшения его габаритных размеров, магнитная диспергирующая система выполнена в виде 10 электромагнита с тремя парами полюсов, каждая из которых представляет собой магнитную призму с двумерным полем.5 in that, in order to increase the resolution and aperture of the mass spectrometer, as well as reduce its overall dimensions, the magnetic dispersion system is made in the form of 10 electromagnets with three pairs of poles, each of which is a magnetic prism with a two-dimensional field. 15 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе JL. Авторское свидетельство CCQP № 353186, кл. Н 01 j 49/32, 1972. 1 15 Sources of information taken into account in the examination of JL. CCQP Copyright 353186, CL H 01 j 49/32, 1972. 1 2. Кельман В.М., Назаренко Л.М. Якушев Е.М. Призменный масс-спектрометр. ЖТФ, 1976, 46, с. 1700 ( прототип).2. Kelman V.M., Nazarenko L.M. Yakushev E.M. Prism mass spectrometer. ZhTF, 1976, 46, p. 1700 (prototype). ff Филиал ППП Патент,Branch of PPP Patent, г.Ужгород, ул.Проектная,4Uzhhorod, Project 4,
SU813293578A 1981-05-25 1981-05-25 Prizm mass spectrometer SU974458A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813293578A SU974458A1 (en) 1981-05-25 1981-05-25 Prizm mass spectrometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813293578A SU974458A1 (en) 1981-05-25 1981-05-25 Prizm mass spectrometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU974458A1 true SU974458A1 (en) 1982-11-15

Family

ID=20960079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813293578A SU974458A1 (en) 1981-05-25 1981-05-25 Prizm mass spectrometer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU974458A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1249381A (en) Low noise tandem quadrupole mass spectrometers and method
Borggreen et al. A proposed spectrograph for heavy particles
US4743756A (en) Parallel-detection electron energy-loss spectrometer
EP0490626B1 (en) Mass spectrometer with electrostatic energy filter
US4174479A (en) Mass spectrometer
US4551599A (en) Combined electrostatic objective and emission lens
Liebl Design of a combined ion and electron microprobe apparatus
US3863068A (en) Time-of-flight mass spectrometer
JPH0352180B2 (en)
US5013923A (en) Mass recombinator for accelerator mass spectrometry
SU974458A1 (en) Prizm mass spectrometer
US3761707A (en) Stigmatically imaging double focusing mass spectrometer
US3622781A (en) Mass spectrograph with double focusing
Nier The development of a high resolution mass spectrometer: a reminiscence
US5118939A (en) Simultaneous detection type mass spectrometer
US3087055A (en) Particle spectrometers with high transmission, dispersion and resolution
WO1999035668A2 (en) Charged particle energy analysers
US3213276A (en) Magnetic analyzing system for a mass spectrometer having bi-directional focusing
SU995156A1 (en) Prizm-mass spectrometer
SU721869A1 (en) Prizm-type mass-spectrometer with energywise focussing
SU1150680A1 (en) Electrostatic spectrometer of angular and energy distributions of charged particles
SU522690A1 (en) Prizm mass-spestrometer
SU1191981A1 (en) Ion microanalyzer
SU1128308A2 (en) Mass spectrometer
SU1081705A1 (en) Prismatic energy-focusing spectrometer