Фокусировка ионного пучка

Рис. 10.3-8. МСВИ Схематическое изображение спектрометра для реализации статического варианта МСВИ. 1 — источник первичных ионов 2 — 90°-отклоняющее устройство 3 — система управления первичным пучком (для фокусировки ионного пучка) 4 — апертура для разделения масс 5 — мишень 6 — фокусирующая линза (электростатическая линза, состоящая из заряженных металлических пластин с отверстиями для ионного пучка) 7 —рефлектор (отражает пучок ионов под углом около 180° при помощи электрического поля) 5 —канальная пластина и сцинтиллятор 5 — фотоумножитель [10.3-4].

Некоторое. дополнительное повышение чувствительности за счет разрешающей способности может быть достигнуто путем увеличения ширины формирующей и собирающей щелей. При правильной фокусировке ионного пучка это приводит к появлению пика с плоской трапециевидной вершиной. Если полученный пик изобразить на графике, на абсциссе которого отложено ускоряющее напряжение, а на ординате — интенсивность ионного пучка, то истинное значение ускоряющего напряжения дается величиной абсциссы, соответствующей центру пика. [c.13]

Образование ионов, фокусировку ионного пучка и разделение ионов по массам осуществляют в условиях высокого вакуума, когда длины свободных пробегов ионов и молекул превышают размеры анализатора. Это дает возможность избежать вторичных соударений частиц, искажающих первоначальный состав и форму ионного пучка. [c.136]

Наиболее важной характеристикой масс-спектроскопа является метод, которым осуществляется фокусировка ионного пучка. Эту характеристику очень удобно использовать при разделении приборов на отдельные типы. Фокусировка улучшает степень разделения соседних масс, увеличивает интенсивность измеряемого ионного пучка и, таким образом, делает измерение интенсивности и положения пучка более точным. Область применения того или иного масс-спектроскопа определяется в большой степени эффективностью фокусировки. Возможны следующие типы фокусировки, использующиеся для концентрирования ионов одинаковой массы в пучок фокусировка по направлению, в которой ионный пучок формируется из ионов, имеющих различное начальное направление, но одинаковую скорость, фокусировка по скорости, в которой ионный пучок формируется из ионов, имеющих различную скорость, но предполагает-гО ся, что все они обладали одним и тем же начальным направлением. В случае Р двойной фокусировки ионный пучок формируется из ионов, обладающих [c.17]

В масс-спектрографах Астона [71, 77, 85] так же, как и в приборе Коста [398], применяются последовательные электростатическое и магнитное поля. Астону [74] удалось осуществить фокусировку ионного пучка по скоростям при помощи устройства, схематически изображенного на рис. 1. Эта система полей не обеспечивает фокусировку по направлению, вследствие чего интенсивность и разрешение, хотя и повышены по сравнению с параболическим спектрографом, но все-таки не так высоки, как в приборах с двойной фокусировкой. [c.18]

Вакуумная система масс-спектрометра. В масс-спектрометрах образование ионов, фокусировка ионного пучка и разделение ионов по массам осуществляются в условиях высокого вакуума, когда длины свободных пробегов ионов и молекул намного превышают линейные размеры анализатора. Это дает возможность избежать вторичных процессов, искажающих первоначальный состав и форму ионного пучка. К таким процессам относятся ионно-молекулярные реакции, процессы перезарядки ионов, рассеяние ионов и изменение их энергии (при столкновении с молекулами) и т. п. [c.25]

Разделение и фокусировка ионных пучков осуществляется магнитными и. электрическими полями и их комбинацией, радиочастотными полями, пролетом ионов в полевом либо бесполе-вом пространстве, квадрупольными системами и др. [c.27]

Приёмник ионов. Разделённые по массам (точнее по М/е) и сфокусированные ионные пучки необходимо принять каждый в отдельный, по возможности замкнутый, объём ( приёмный карман — 6, 7 на рис. 7.1.1), вход в который размещён в фокусе соответствующего ионного пучка. От приёмных карманов должно отводится выделяющееся тепло, необходима возможность контроля качества фокусировки ионных пучков, точности наводки масс-спек-тра на соответствующие карманы и его удержания в оптимальном положении в течение всего процесса накопления. Карманы должны быть сделаны с учётом интенсивного катодного распыления поверхностей, принимающих ионы, и защищены от загрязнения другими изотопами или не разделённым веществом. Все эти функции выполняет ионный приёмник — второй важный узел сепаратора. Приёмник обычно представляет собой жёсткий блок изолированных друг от друга (или не изолированных) карманов (коробок), смонтированный на платформе, способной перемещаться в направлении продольной оси прибора (указано стрелкой на рис. 7.1.1) для совмещения входов в карманы с фокусами ионных пучков. Реперные электроды 8 позволяют контролировать положение спектра, качество фокусировки, правильность наводки. [c.294]

С одной стороны, магнитное поле оказывает фокусирующее действие на ионный пучок, с другой же стороны, оно способствует энергетической дисперсии ионов. Поскольку магнитное секторное поле позволяет осуществлять фокусировку ионного пучка единственным способом, приборы с анализатором секторного типа называют масс-спектрометрами с одной (ординарной) фокусировкой. Энергетическая дисперсия не позволяет [c.289]

Ионная оптика обеспечивает фокусировку ионного пучка, который с помощью электростатического поля вытягивается из камеры ионизации и направляется на масс-фильтр (квадру-польный анализатор). Разделение на ионы с одинаковым отношением массы к заряду осуществляется в гиперболическом электрическом поле, создаваемом наложением постоянного и переменного напряжения синусоидальной формы. После прохождения квадрупольного анализатора разделенные ионные пучки поступают на электронный умножитель конверсионного [c.10]

При ускорении образующихся ионов разные частицы, даже имеющие одинаковую массу, приобретают несколько различные скорости, поэтому составляющие ионного пучка различаются пе только по массе и заряду, но также и по скорости и в известных пределах по направлению движения. Конструкция масс-спектрометра должна обеспечивать регистрацию частиц с заданным значением т е независимо от их скоростей или направлений движения. Эта задача решается системой фокусировки ионного пучка с помощью [c.175]

Теоретические и экспериментальные основы масс-спектрометрии были заложены еще Д. Д. Томсоном, который впервые в 1912 г. создал прибор для получения спектра масс положительных ионов. Однако его прибор имел низкое разрешение, т. е. не очень хорошее разделение ионов, различных по массе. Его ученик Ф. Астон в 1918 г. существенно повысил разрешение за счет лучшей фокусировки ионного пучка и на своем масс-спектрографе впервые открыл изотопы элементов. Масс-спектрографы используют для точного определения атомных масс. [c.18]

Очень важным достоинством циклотрона является обеспечиваемая им фокусировка ионного пучка. Электростатическая фокусировка в зазоре между дуантами совершенно аналогична той, что происходит в высоковольтных ускорительных трубках. Однако этот эффект становится ничтожно малым с возрастанием энергии ионов. Но при этом по мере передвижения ионов к периферии все в большей степени проявляются эффекты магнитной фокусировки. Это легко уяснить по виду магнитного поля, показанного на рис. 82. Вблизи краев полюсных наконечников силовые линии магнитного поля искривлены, и поэтому поле обладает горизонтальной компонентой, обеспечивающей силу, которая действует на ион в направлении медианной плоскости в том случае, если ион движется по орбите, находящейся выше или ниже этой плоскости. Подобная фокусировка [c.358]

Наиболее важной характеристикой масс-спектроскопа является метод, которым осуществляется фокусировка ионного пучка. Эту характеристику очень удобно использовать при разделении приборов иа отдельные типы. Фокусировка улучшает степень разделения соседних масс, увеличивает интенсивность измеряемого ионного пучка и, таким образом, делает измерение интенсивности и положения пучка более точным. Область применения того или иного масс-спектроскопа определяется в большой степени эффективностью фокусировки. Возможны следующие типы фокусировки, использующиеся для концентрирования ионов одинаковой массы в пучок фокусировка по направлению, в которой ионный пучок формируется из ионов, имеющих различное начальное направление, но одинаковую скорость, фокусировка по скорости, в которой ионный пучок формируется из ионов, имеющих различную скорость, но предполагается, что все они обладали одним и тем же начальным направлением. В случае двойной фокусировки ионный пучок формируется из ионов, обладающих различной начальной скоростью и направлением. За редкими исключениями, фокусирующие устройства, используемые в масс-спектроскопии, фокусируют ионные лучи лишь в одной плоскости, и потому они эквивалентны цилиндрическим линзам. Были описаны приборы, в которых применены все эти методы фокусировки первого и более высокого порядка. Известны также методы получения идеальной двойной фокусировки были сконструированы приборы, использующие подобные системы. Еще один важный метод фокусировки пучка > ионов — по времени пролета , используется в масс-спектрометрах, которые описаны позже. В этом методе все ионы с определенным отношением массы к заряду достигают коллектора в одно и то же время и могут быть отделены от ионов с иным отношением массы к заряду, которые попадают на этот же самый коллектор в иное время. [c.17]

Из предыдущего изложения видно, что запись спектра масс состоит из следующих основных операций 1) фокусировки ионного пучка на коллекторной щели 2) компенсирования падения [c.88]

ИОННЫЙ МИКРОАНАЛИЗ, метод локального анализа. Исследуемый образец бомбардируют сфокусиров. пучком первичных ионов (диаметр пучка 1—100 мкм, энергня 10- — 10 Дж, плотность тока 0,1—10 А/м эмитированные из образца вторичные ионы регистрируют с помощью масс-спектрометра (см. Масс-спектрометрия). Одновременно происходит катодное распыление образца. Прибор для И. м. (ионный микроанализатор) состоит из источника ионов, систем сбора вторичных ионов и фокусировки ионных пучков, масс-анализатора и регистрирующего устройства. [c.225]

Для регистрации потока ионов в искровых масс-спектрометрах чаще всего используют ионно-чувствительные фотопластинки. На рис. 13.3 показана схема масс-спектрометра с двойной фокусировкой. Ионный пучок 1 проходит сначала через электрическое поле, отклоняясь на ЗГ50, а затем через магнитное поле, где он отклоняется на 90°. Ионы с различными массами фокусируются в точках Мх и М2 вдоль границы магнитного поля. Пучки ионов вызывают в местах попадания засвечивание фотопластинки. После проявления фотопластинки находят положение полос и инФенсивность их почернения. На рис. 13.4 приведена типичная масс-спектрограмма. [c.224]

Ионам дейтерия необходимая энергия сообш,ается в вакуумной ускорительной трубке. Для получения равномерного электрического поля вдоль трубки и для обеспечения хорошей фокусировки ионного пучка ускорительные трубки собирают из нескольких секций. Каждая секция состоит из электрода специальной формы и керамического изолятора. Обычно трубки низковольтных генераторов содержат четыре или более ускоряюш,их промежутка. В некоторых сильноточных нейтронных генераторах число ускоряющих промежутков сокращается до одного-двух. Напряжение на электроды ускоряющей трубки подается от высокоомного делителя. [c.45]

Ионный иучок полностью разрешается уже в первом фокусе в области однородных поле11. Поэтому требования к фокусировке ионного пучка после этой точки не будут и есткимп. [c.266]

В литературе [6] детально обсуждены причины нарушения фокусировки ионного пучка, следствием чего является уменьшение разрешающей силы масс-спектрометра. Здесь целесообразно только обсудить вопрос о том, каким образом можно получить необходимую для работы разрешающую силу у используемого прибора. Следует обсудить также вопрос о пригодности различных количественных определений разрешающей силы. Наилучшее разрешение двух линий достигается тогда, когда щели коллектора и источника имеют минимальную ширину. Наилучшее возможное разрешение, соответствующее бесконечно малой ширине обеих этих щелей, наиболее полно характеризует потенциальные возможности данного прибора. Управлять шириной щелей можно либо механически, либо электрически [7]. Интересно рассмотреть влияние ширины щелей на форму ЛИНИН. Линия масс-спектра дает распределение интенсивности в изображении щели источника. Щель коллектора обычно достаточно широка, чтобы можно было регистрировать интеграл этого раснределеиия. По мере уменьшения ширины щели коллектора форма линии приближается к кри- [c.332]

В литературе [6] детально обсуждены причины нарушения фокусировки ионного пучка, следствием чего является уменьшение разрешающей силы масс-спектрометра. Здесь целесообразно только обсудить вопрос о том, каким образом можно получить необходимую для работы разрешающую силу у используемох о прибора. Следует обсудить также вопрос о пригодности различных количественных определений разрешающей силы. Наилучшее разрешение двух линий достигается тогда, когда щели коллектора и источника имеют минимальную ширину. Наилучшее возможное разрешение, соответствующее бесконечно малой ширине обеих этих щелей, наиболее полно характеризует потенциальные возможности данного прибора. Управлять шириной щелей можно либо механически, либо электрически [7]. Интересно рассмотреть влияние ширины щелей на форму линии. Линия масс-спектра дает распределение интенсивности в изображении щели источника. Щель коллектора обычно достаточно широка, чтобы можно было регистрировать интеграл этого распределения. По мере уменьшения ширины щели коллектора форма линии приближается к кривой распределения интенсивности в изображении, т. е. сужение этой щели эквивалентно дифференцированию линии масс-сиектра. Если с малой амплитудой модулировать ускоряющее напряжение и регистрировать сигнал на частоте модуляции, то можно записывать непосредственно производную кривой контура линии. При этом изменение амплитуды модуляции эквивалентно изменению ширины щели коллектора. Получаемый таким образом сигнал был математически исследован [8], и можно показать, что сужение щели источника эквивалентно второму дифференцированию кривой контура линии. Было показано, что можно регистрировать дублетные линии, образованные молекулярными ионами, для которых М/АМ составляет 2300, используя прибор секторного типа с радиусом 152 мм. Такую регистрацию проводили при помощи двойного дифференцирования линии обычного масс-спектра. Это наглядно иллюстрирует возможности прибора такого типа. [c.334]

А48. Reutersward С., Новый масс-спектрометр. (Масс-спектрометр с двойной фокусировкой. Ионный пучок входит наклонно по отношению к границам магнитного поля. Полный спектр от Н до U может быть зарегистрирован за три экспозиции. В предварительных экспериментах достигалась теоретическая разрешающая сила, равная 4400.) Агк. Mat. Astr. Fys., 30 А, No. 7, 4 pp. (1944). [c.578]

При использовании добавочной фокусировки ионного пучка с помощью электрического поля (электростатический анализатор) массы ионов могут быть измерены с очень высоким разрешением. В этом случае можно измe pять массы в пределах нескольких миллионных долей. При такой точности удастся различить ионы с одинаковой номинальной массой, но разным элементным составом. Например, точные массы молекулярных [c.66]

Еще проще определяются величины средних энергий и коэффициентов собирания при изучении составляющей скорости методом отклонения вдоль щели в случае сильной дискриминации средняя энергия прямо пропорциональна, а коэффицие ,нт собирания обратно пропорционален квадрату щирины ли< ии на высоте, в е раз меньшей высоты в максиму . 1е линии (е — основание натуральных логарифмов), если экспериментальную кривую можно описать законом Максвелла. Для большинства осколоч ых ионов органических молекул это приближение не вносит существенных ошибок. Чтобы не исказить начальное распределение ионов по энергии фокусировкой ионного пучка, создан прибор с плоским электрическим полем в области ионизации. Такая конструкция позволяет применить точный расчет для определения начальной энергии ионоз и коэффициентов собирания, тогда как в приборах с фокусировкой ионного пучка можно получить лишь относительные или приближенные результаты, как это обычно и имело место. [c.16]

Разделение ни массам осуществлялось в анализаторе с секторным магнитным полем с ординарной фокусировкой. Ионный пучок, разделенный в соответствии с т/е, фокусировался в плоскости, в которой располагалась фотопластинка. Угол падения пучков на фотопластинку составлял примерно 70°. Для повышения чувствительности спектрографа перед фотопластинкой помещалась доускоряющая до 7 кэВ система, которая фокусировала ионные изображения и увеличивала энергию падающих ионов, что приводило к увел1-1-ченпю фотохимического выхода (так как степень почернения фотографической эмульсии D определяется выражением 0 = кЕ ЦМ, где Е — энергия, Л 1 — масса). [c.223]

Для проверки этой гипотезы необходимо было изучить ионизационную кривую какого-либо инертного газа в тех же условиях, т. е. при одновременном напуске н-дотриакои-тана, и сравнить ее с ионизационной кривой, полученной без его напуска. Следует иметь в виду, что ионизационные кривые могут искажаться и п > другим причинам, в частности, в результате влияния объемного заряда. Прежде всего необходимо было проверить воспроизводимость ионизационных кривых инертного газа. Оказалось, что ионизационные кривые инертных газов практически не. зависят от температуры трубки масс-спектрометра (25—250° С), от фокусировки ионного пучка электростатическими линзами ионного источника, от давления инертного газа в пределах его [c.89]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология