Маттауха Герцога геометрия

Рис. 4.2. Принципиальные схемы устройств масс-спектрометров с геометрией Нира-Джонсона (а) и с геометрией Маттауха-Герцога (б)

Принципиальная схема прибора с двойной фокусировкой приведена на рис. 10, а. При таком расположении электростатического и магнитного поля (геометрия Нира—Джонсона) осуществляется электрическая регистрация масс-спектра путем сканирования напряженности магнитного поля. Другая геометрия (тип Маттауха—Герцога) тех же полей (рис. 10, б) позволяет осуществлять фотографиче- [c.21]

Наиболее распространены два типа приборов с двойной фокусировкой. В одном из них, приборе геометрии Нира —Джонсона (рис. 22-9), между двумя 90-градусными секторами (анализаторами) расположена промежуточная щель. В приборе геометрии Маттауха — Герцога, изображенном на рис. 22-10, используют электростатический сектор с углом 31,83°. При такой величине угла все ионы входят в магнитное поле под прямым углом, и поэтому краевой эффект минимален. Магнитный сектор (анализатор) имеет угол 135°, что позволяет фокусировать каждую разновидность ионов на дальней границе поля. Важная особенность этой геометрии состоит в том, что все массы фокусируются одновременно в фокальной плоскости, что позволяет осуществить прямую фотографическую регистрацию. Этого удается достичь только при указанной геометрии масс-спектрометра. [c.460]

Рис. 22-10. Схема масс-спектрометра с двойной фокусировкой геометрии Маттауха — Герцога.

Фотографическое детектирование возможно только в приборах с геометрией Маттауха — Герцога. Поскольку фотопластинка интегрирует сигнал иона в течение какого-то периода времени, чувствительность детектирования данным способом выше, чем любым другим детектором. Она позволяет также более эффективно использовать высокое разрешение спектрометров с двойной фокусировкой. Пластинку подвергают обычной фотографической обработке и читают с помощью денситометра. [c.470]

Одним из недостатков описанных в гл. 2 источников ионов служит то, что образующиеся в них ионы распределены в широком диапазоне кинетических энергий, поэтому необходимо применять масс-анализаторы с двойной фокусировкой. Бо всех выпускаемых масс-спектрометрах, предназначенных для работы с этим типом источников ионов, используются характерная конструкция и геометрия Маттауха—Герцога. [c.10]

В гл. 3 рассмотрено прохождение ионов через масс-спектрометры с двойной фокусировкой в общем случае и через масс-спектрометры с геометрией Маттауха—Герцога в частности. Описаны способы одновременной фокусировки ионов по энергиям и по углам при помощи электрических и магнитных полей или их комбинации. Представлены отклонения свойств реальных полей от параметров, рассчитанных по упрощенной теории первого порядка. Обсуждены критерии оценки основных параметров, а также характеристики выпускаемых приборов. Поскольку геометрия Маттауха—Герцога является по существу основной для масс-спектрометров с искровым источником и ей уделено главное внимание в гл. 3, написание этой главы вдвойне обоснованно. [c.10]

И наконец, когда угол между границами поля больше, чем угол отклонения пучка, наблюдается очень сильный эффект фокусировки в радиальном направлении, а в г-направлении происходит расфокусировка пучка. Этот случай реализуется в масс-спектрометрах с геометрией типа Маттауха—Герцога, если фотографическая пластинка располагается за полюсными наконечниками магнита. Поскольку расстояние между полюсными наконечниками магнита и фотографической пластиной невелико, этим влиянием краевых областей поля можно пренебречь. [c.69]

Если в масс-спектрометр с двойной фокусировкой входит пучок ионов с разбросом по скоростям р и угловым расхождением а, то размеры изображения будут функцией при могут быть выражены полиномом некоторой степени от этих величин. Первый коэффициент при р равен нулю в результате соблюдения условия фокусировки первый коэффициент при а также равен нулю, поскольку осуществлена фокусировка по направлениям.. Следовательно, в полиноме остаются только члены второго и более высоких порядков. Соответствующие коэффициенты достаточно сложно зависят от геометрии прибора, и привести их в этом обзоре не представляется возможным. Лучший способ-обеспечения фокусировки для широкого пучка с большим разбросом по скоростям—создать такие условия, при которых все коэффициенты обращаются в нуль. К сожалению, в общепринятой геометрии Маттауха—Герцога это невозможно, даже для коэффициентов второго порядка. Поэтому всегда приходится идти на некоторый компромисс между дефектами изображения,, описывающимися различными членами полинома. [c.89]

В масс-спектрографе с классической геометрией Маттауха— Герцога (1934) не осуществляется фокусировка в г-направлении. На рис. 3.12, а изображено расширение пучка, на которое не оказывает влияния ни цилиндрическое электрическое поле, ни магнитное поле. Расширение пучка, если он не ограничен диафрагмами, является характеристикой только источника ионов. Длина спектральных линий равна 2го, если она не ограничена шириной зазора между полюсными наконечниками. Уменьшение ширины зазора приводит только к укорачиванию спектральной [c.93]

В приборах, имеющих геометрию Маттауха — Герцога (см. рис. 1.1), отсутствует фокусировка ионов по оси Z (в плоскости, перпендикулярной к их движению), что приводит к изменению высоты линий масс, вследствие прохождения ионами различных траекторий в магнитном поле. Это обстоятельство при количественном анализе может приводить к погрешностям определения концентраций элементов 30% [23, 25, 26]. [c.15]

Производство приборов на основе геометрии Маттауха — Герцога началось значительно позднее. В 1958 г. английская фирма АЕ1 начала серийный выпуск коммерческих масс-спект-рометров типа М5-7 [27], предназначенных для элементного анализа твердых веществ. Эти приборы получили широкое распространение в аналитических исследованиях. [c.15]

Р и с. 4. Геометрия Маттауха — Герцога с двойной фокусировкой [58]. [c.332]

Фотографический метод пригоден для использования в сочетании с такими источниками, как искровой и другие, выход которых изменяется случайным образом в процессе измерения, от метод также широко используется в приборах с геометрией Маттауха — Герцога [873, 1326], где двойная фокусировка достигается по всей шкале масс, и часто полный масс-спектр, включающий до 200 а.е.м., получается при одной экспозиции. Длительная экспозиция может быть использована для обнаружения очень слабых ионных пучков. Применяя для регистрации спектра различную продолжительность экспозиции, можно сравнивать интенсивности ионных пучков, отличающиеся на величину 10 по относительной интенсивности. Для ионов с массой 200 и энергией 10 ООО эв минимальный обнаруживаемый сигнал соответствует менее 10 кулон/мм , т. е. ионному току 5-10 а в сечении 1 мм при выдержке 30 мин. Чувствительность такого порядка была получена еще на первых приборах, что обеспечивало высокое разрешение и точность измерения масс, достигаемые при использовании узких щелей. [c.204]

Геометрия устройства Маттауха и Герцога, обеспечивающего двойную фокусировку для всех масс, схематически показана на рис. 6. Прибор такой конструкции был впервые построен Маттаухом [197, 1131, 1327, 1328]. По уело- [c.24]

Для улучшения фокусировки нонов и получения более высокой разрешаю щей способности служат анализаторы с двойной фокусировкой В этом случае к магнитному анализатору добавляется электростатический анализатор, обес печквающий фокусировку ионов по энергиям Он представляет собой сектор ный конденсатор с радиальным электрическим полем Имеется два основных типа масс счектрометров с двойной фокусировкой отличающихся взаимным расположением магнитного и электростатического анализаторов Геометрия Нира — Джонсона допускает только электрическую регистрацию прн геомет рии Маттауха — Герцога возможна как электрическая, так и фотографическая регистрация Масс спектрометры с двойной фокусировкой обычно обеспечи вают разрешающую способность 10 ООО—30 ООО а приборы наиболее высокого класса —до 100 000 Однако увеличение разрешающей способности сопровож дается уменьшением чувствительности [c.16]

В приборах с геометрией Маттауха—Герцога, имеющих фокальную плоскость, может использоваться фоторегистра ция Информацию о положении и интенсивности пиков масс-спектра получают с помощью автоматического микроденситометра, управляемого системой обработки данных Более современной системой является микроканальное электронноумножи-тельное устройство, помещаемое в фокальной плоскости вместе с люминесцентным экраном, который преобразует усиленное изображение спектра на канальной пластине в световое изобра жение Это световое изображение затем считывается соответст вующим регистрирующим устройством, например видиконовой камерой [72] [c.50]

Регистрация на фотопластинке осуществляется на масс спектрометрах с геометрией Маттауха — Герцога В первой работе Уотсона и Бимана [103] измерение масс 22 ионов в ин тервале 56—179 было осуществлено с ошибкой 20 10 для ионов с массами выше 100 а е м и 15 10 — для иопов с массами ниже 100 а е м В следующей работе [104] при измерении смеси метиловых эфиров л<ирных кислот с содержа нием отдельных компонентов 2—4 мкг, выходящих из колон [c.59]

Максимальную информацию о структуре соединений, входящих в состав сложной смеси, получают, используя комбинацию хроматограф — масс-спектрометр высокого разрешения (рис. 13) [69]. Газовый хроматограф через гелиевый сепаратор присоединен к масс-спектрометру СЕС-21-110 с двойной фокусировкой и геометрией Маттауха — Герцога (разрешение 22 тыс. а. ё. м.). Точное измерение масс осуществляется с использованием калибровочного вещества (перфторалкан), которое непрерывно вводят в ионный источник параллельно исследуемому веществу. Использование фотопластинки имеет преимущество перед масс-спектрометрическим методом регистрации, так как в первом случае масс-спектр интегрируется во времени, что важно ввиду непрерывного изменения концентрации пробы, поступающей из хроматографа в ионный источник. Система позволяет делать до 60 снимков на одной пластинке. Автоматический микрофотометр с фотоумножителем после обработки фотопластинки выдает сигнал, который вводится в вычислительное устройство, преобразующее в цифровую форму выходные данные фотоумножителя, рассчитывает относительные расстояния центров линий и их плотность, превращает их в точные массы (с точностью до 0,002) и рассчитывает элементный состав. Запись полного ионного тока, попадающего на коллектор, введенный между электрическими и магнитными полями для отбора [c.41]

Во всех описанных до сих пор приборах для фокусировки частиц использовались только отклоняющие поля. Герцог (1943) сконструировал масс-спектрометр, в котором фокусировка осуществлялась аксиальными электрическими ускоряющими полями и не была связана с дисперсией по массам и по энергиям. Кель-ман и др. (1969) описали масс-спектрометр, в котором используются отклоняющие поля, действующие только как призмы с фокусировкой по скоростям, и электростатические линзы с аксиальной симметрией, обеспечивающие фокусировку по направлениям. При этом для полей меньших размеров достигается более высокое разрешение. Либл (1969) указал на преимущества, которые дает введение нормальных линз до и после электрического поля. Это позволяет регулировать интервал значений Э независимо от пределов а, что нельзя осуществить в случае обычной геометрии Маттауха—Герцога. В данном случае можно пожертвовать чувствительностью для увеличения разрешения. Помимо этого, линзы можно использовать просто для точной юстировки прибора. В новом устройстве сохраняются преиму- [c.84]

Первоначальная теория ионной оптики, развитая Герцогом (1934), была ограничена членами первого порядка ее можно сравнить с оптикой Гаусса. Эта теория не давала информацию о допустимой ширине пучка, который можно сфокусировать. Чтобы получить такую информацию, необходимо рассчитать члены второго и более высоких порядков. Впервые такие вычисления проведены Хинтенбергером и Кёнигом (1955, 1959), которые также применили эти расчеты к геометрии Маттауха—Герцога. Впоследствии были выполнены расчеты многих дефектов [c.88]

Самый небольшой прибор с геометрией Маттауха—Герцога был сконструирован для анализа атмосферы Марса описан Ниром и Гайденом (1971). Характеристики прибора а = 4,27 см а =2,54 см зазор между полюсными наконечниками 0,42 см напряженность магнитного поля 5 кГс ширина в.ходной щели 100X10- см ширина выходной щели 380X10- см разрешение на 10%-ном уровне— 30. [c.100]

Фотографические пластинки применяли с самых ранних дней развития масс-спектроскопии для точного измерения масс. Поскольку в этом случае не требуется применения выходной щели, достигается максимальная разрешающая способность для данной геометрии анализатора. Фотопластинки стали широко применять в приборах с искровым источником для определения следов элементов в твердых телах. Искровой источник нестабилен, его полезный выход низкий и он создает электрические шумы. Фотографическая пластинка является интегрирующим детектором, не содержит электроники и поэтому особенно подходит при работе с искровыми источниками. Кроме того, в установке по Маттауху — Герцогу за одну экспозицию можно получить ПО.ЛНЫЙ спектр (до 1 36, т. е. от лития до урана). В этом заключается большое преимущество применения фотографической регистрации как для исследовательских целей в области определения следов элементов, так и для анализа малых проб. Чувствительность к свету, помещение пластинок на фокальную плоскость (с точностью до 0,02 мм) и требования к предварительному откачиванию для получения низкого фона в анализаторе — основные инженерные проблемы, которые успешно решены в продажных приборах. Ограниченный динамический диапазон пластинок (50 1 в одной экспозиции) преодолевается при помощи 15 экспозиций на одну пластинку, увеличивая каждый раз экспозицию в 10 /2 раз. Таким путем перекрывается интервал интенсивности 10 1. Проблемы количественных измерений рассмотрены в разделе IV,Г,5. [c.336]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология