Фокусировка ионов

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].

Таким образом, разделение ионов в магнитном поле происходит в зависимости от их массы и заряда. Поскольку скорости разделяемых ионов практически одинаковы, то в магнитном анализаторе осуществляется фокусировка ионов по скоростям. [c.49]

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]

Разброс энергии — один из главных факторов, понижающих разрешение простых анализаторов с магнитным отклонением. Соответствующий выбор угла отклонения в электрическом поле также приводит к направленной фокусировке ионного [c.28]

Таким образом, радиус траектории зависит от отношения tn e. В анализаторе ионы отклоняются на угол 180°. При этом возникает эффект фокусировки ионы, выходящие из источника в виде пучка, расходящегося под некоторым углом, отклонившись на 180°, вновь собираются в полосу. Перед коллектором 2 имеется диафрагма 5 с входной щелью в месте фокуса пучка ионов с заданным значением массового числа, соответствующим однозарядным ионам пробного газа. Ионный ток снимают с коллектора и усиливают. Его значение указывает выходной измерительный прибор. Появление пробного газа в газовой смеси, подаваемой в камеру 2, резко увеличивает ионный ток. [c.84]

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]

В отличие от масс-спектрографа Астона, в масс-спектрометре Демпстера осуществляется фокусировка ионного луча по направлению, а не по скоростям. В то время как отклоняющие поля Астона играли роль призм , Демпстер использовал магнитное поле как линзу . Рис. 3 иллюстрирует фокусирующее воздействие однородного магнитного поля на пучок ионов с одинаковой массой [c.19]

Одновременно с разделением ионного пучка по массам в магнитном поле происходит фокусировка ионов, одинаковых по массе, но выходящих из источника ионов под различными углами к центральной траектории ионного пучка. [c.5]

По способу разделения ионов масс-спектро-метры единой серии относятся к статическим приборам. Разделение ионного пучка на составляющие компоненты по отнощению массы к заряду происходит в поперечном секторном однородном магнитном поле. Молекулы анализируемого вещества ионизируются под действием электронов, испускаемых накаленным катодом, или методом поверхностной ионизации— при испарении с поверхности накаленной металлической ленты. Одновременно с разделением ионного пучка по массам в магнитном поле масс-анализатора происходит фокусировка ионов, одинаковых по массе, но выходящих из источника под различными углами к основной (центральной) траектории ионного пучка. [c.10]

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]

С начала 50-х годов стала применяться улучшенная магнитная фокусировка [Л. 1-3] с помощью секторного магнитного поля, дающая более четкое ионное изображение, свободное от искажений (аберраций до третьего порядка). При улучшенной фокусировке ионы падают на границы магнитного поля и покидают их уже не нормально, а под некоторым углом (рис. 1-7) и вершина угла магнитного поля находится над линией, соединяю- [c.17]

Во — магнитная индукция в точках центральной траектории / =Го п — показатель степени неоднородности поля. Фокусировка ионов в этом поле осуществляется только при /г<1. [c.18]

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]

Хотя устройство для ускорения и фокусировки ионов формально является составной частью системы разделения, обычно считают, что оно отно- [c.282]

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]

Метод масс-спектрального анализа основан на том, что поскольку молекулы или атомы различных веществ имеют и различный вес, то, обладая одинаковым зарядом, они по-разному отклоняются от прямолинейного пути, если проходят через электрическое или магнитное поле. Наличие несколько отличных скоростей у двигающихся частиц и различное отношение их заряда к массе осложняют задачу выделения отдельных пучков лучей, где собирались бы одинаковые ионы какого-либо вещества. Для решения этой задачи применяется специальная фокусировка ионов. [c.204]

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]

Лучшее разрешение секторных приборов (уравнение 9.4-1) можно получить при сочетании магнитного сектора с электростатическим анализатором (ЭСА). ЭСА обеспечивает фокусировку ионов ионы с одеюй величиной тп/г, но различной кинетической энергией отклоняются к одной фокальной точке. Такая фокусировка существенно улучшает разрешение прибора без потери интенсивности сигнала. Приборы с двойной фокусировкой позволяют достичь высокого разрешения и точного определения масс. Схематичное изображение масс-спектрометра с двойной фокусировкой приведено на рис. 9.4-7,а. Порядок расположения магнитного сектора (В) и ЭСА (Е) обычно не важен используют приборы и с прямой (ЕВ), и с обратной (ВЕ) геометрией, некоторые производители даже выпускают спектрометры с ЕВЕ-конфигурацией. [c.275]

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]

Ионизованные молекулы и атомы по их массам разделяют в масс-спектрометре, схема основных узлов которого приведена на рис. 12.1. Он состоит из устройства для ввода пробы 1, в которое газы вводят непосредственно, а жидкости испаряют заранее или в приборе. Задача системы напуска заключается во вводе такого количества газообразной пробы, чтобы обеспечить давление 10" —10" мм рт. ст. в ионном источнике 2, где молекулы иониз1фуются. При ионизации электронным ударом электроны испускаются раскаленньпй катодом, соударяются по пути к аноду с молекулами введенного вещества и часть этих молекул электроны ионизуют. Образующиеся ионы выводятся из зоны ионизации, ускоряются электрическим полем и одновременно фокусируются в пучок (узел ускорения и фокусировки ионов 3). Нейтральные молекулы удаляются вакуумным насосом. Все узлы прибора находятся под высоким вакуумом (вакуумная система 4), который обеспечивает необходимую длину свободного пробега ионов. Поток ускоренных ионов попадает в масс-анализатор 5, где ионы разделяются по массе. Разделенные пучки ионов затем попадают в детектор б, где ионный ток преобразуется в электрический сигнал, который усиливается усилителем 7 и обрабатывается ЭВМ 8. [c.365]

Метод основан на бомбардировке исследуемой поверхности газообразными ионами и масс-спектрометрическом анализе выбиваемых поверхностных ионов. Достоинство метода — его высокая чувствительность, применимость ко всем элементам и значительное пространственное разрешение ( 1 мкм), дости- гаемое при использовании тонко сфокусированного пучка ионов. Полученные данные обобщены Соха [106] и Кейном и Ларраби [107]. Источник ионов представляет собой двойной плазмотрон [108, 109], в котором создается сжатый магнитным полем дуговой разряд газа при давлении около 2—3 Па 0,02. мм рт. ст.) образующиеся ионы выходят через узкую диафрагму в аноде. После ускорения и дополнительной фокусировки ионы падают на образец. Выбиваемые ионы имеют значительную кинетическую энергию, и для их анализа обычно применяют масс-спектрометр с двойной фокусировкой. [c.430]

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]

Фокусировка ионов может быть сделана и при помощи электрического поля. Наибольшая разрешающая способность прибора может быть получена при использоваппы и магнитного и электрического полей. [c.218]