SU995156A1 - Призменный масс-спектрометр - Google Patents

Description

(54) ПРИЗМЕННЫЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТР

1

Изобретение относитс  к масс-спектромётрии , в том числе к спектрометрии кинетических энергий ионов.

Известны масс-спектрометры с двойной фокусировкой, в которых дл  анализа кинетических энергий и метастабильных состо НИИ используют диспергирующие и фокусирующие свойства электростатического каскада , выполн ющего в этих режимах функции энергоанализатора.

При этом в промежуточном фокусе системы ,  вл ющемс  одновременно фокусом электростатического каскада, установлен детектор ионов, с помощью которого регистрируетс  энергетический спектр ионов 1.

Известны масс-спектрометры, в которых отсутствует промежуточное действительное изображение объекта, в частности, это относитс  к масс-спектрометрам и масс-спектрографам типа Маттауха-Герцога, а также к масс-спектрометрам с двумерными пол ми призменного типа 2.

Однако в этих масс-спектрометрах не представл етс  возможным использовать .указанный выше метод дл  анализа кинетических энергий ионов.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  масс-спектрометр с фокусировкой по энергии без промежуточного изображени , снабженный устройством, состо щим из электростатического зеркала, собирающей

5 линзы и детектора ионов, наход щегос  в фокусе указанной линзы, причем электростатическое зеркало расположено между магнитным и электростатическим анализаторами и соединено через коммутатор с землей

10 или положительным полюсом источника питани , а главна  плоскость собирающей линзы расположена под углом к плоскости отражени  зеркала 3.

Недостаток известного масс-спектрометра заключаетс  в малой разрешающей спо15 собности по энергии полученного таким образом энергоанализатора ионов. Так, разрешающа  способность по энергии равна 85 при разрешающей способности прибора по массам, равной 100000.

20 Кроме того, устройство сложно по конструкции , так как помимо электростатического зеркала необходимо введение в его ионно-оптическую схему еще одного фокусирующего элемента и детектора ионов.

Цель изобретени  - повышение разрешающей способности по энергии, т.е. расширение аналитических возможностей, и упрошение конструкции масс-спектрометра без промежуточного изображени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в призменном масс-спектрометре, содержащем источник ионов, за которым установлены коллиматорна  линза, электростатический анализатор, магнитный анализатор, второй электростатический анализатор, фокусирующа  линза и детектор ионов, а также электростатическую отражающую систему, последн   расположена вблизи магнитного анализатора между электростатическими анализаторами симметрично по отнощению к ним и к выходным траектори м ионов в электростатических анализаторах при отклоненном магнитном поле магнитного анализатора , при ЭТОМ магнитный анализатор снабжен устройством дл  сн ти  магнитного пол .

На чертеже изображен предлагаемый масс-спектрометр.

Масс-спектрометр с двойной фокусировкой имеет источник 1 ионов, за которым установлены коллиматорна  линза (электроды 2-4) и электростатический анализатор энергий (электроды 5 и 6), магнитный анализатор 7, за которым расположен второй анализатор энергий, фокусирующа  линза и детектор 8 ионов. Параметры прибора подобраны так, что суммарна  дисперси  электростатических энергоанализаторов равна по величине и обратна по знаку дисперсии магнитного анализатора. Вблизи магнитного анализатора расположено электростатическое зеркало (электроды 9 и 10). В зависимости от конструктивных особенностей вместо изображенного на чертеже трехэлектродного зеркала может быть использовано двухэлектродное .

Устройство работает следующим образом.

Расход щийс  пучок ионов, выход щий из источника 1, формируетс  коллиматорной линзой в параллельный и после прохождени  электростатического каскада разлагаетс  на р д параллельных пучков,соответствующих ионам определенных энергий. После прохождени  магнитного анализатора 7 и второго электростатического каскада вследствие ахроматичности всей системы пучок разлагаетс  на р д параллельных пучков, соответствующих ионам определенных масс. Под действием фокусирующей линзы ионы определенной массы фокусируютс  и регистрируютс  с помощью детектора 8 ионов, приемна  щель которого установлена в фокусе ионно-оптической системы. В режиме анализа кинетических энергий ионов полев магнитном анализаторе убирают с помо- щью устройства дл  сн ти  .магнитного пол , и пучок ионов попадает на электростатическое зеркало (электроды 9 и 10), установленное .вблизи магнитного анализатора так, что на свободных от пол  участках, примыкающих с двух сторон к магнитному анализатору , главна  оптическа  ось зеркала совпадает .с главной оптической осью магнитного анализатора. При этом отклонение пучка ионов в магнитной призме замен етс  отклонением его в электростатическом зеркале , углова  дисперси  которого как по энергии , так и по массе равна нулю. Далее пучок проходит вторую энергоанализирующую систему и фокусирующую линзу, в фокальной плоскости которой формируетс  спектр ионов по энергии.

В режиме анализа кинетических энергий ионов используютс  все электростатические диспергирующие и фокусирующие элементы масс-спектрометра, а также его система регистрации ионного тока, что приводит к существенному упрощению конструкции и удещевлению прибора. Вследствие равенства дисперсий электростатических энергоанализаторов и магнитного анализатора, разрешающие способности прибора по энергии и по массам принципиально одинаковы. Так, при использовании изобретени  разрешающа  способность как по энергии, так и по массам достигает 100000, что позвол ет существенно повысить точность проводимых измерений.

Claims (3)

1.Джонстон Р. Руководство по массспектрометрии дл  химиков-органиков. М., 1975, с. 182-185.

2.Сысоев А. А., Чурпахин М. С. Введение в масс-спектрометрию. М., 1977, с. 86-99

3.Авторское свидетельство СССР № 710404. кл. Н .01 J 39/42, 1979.