Фокусировка ионов в направлении

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]

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]

Фокусировка по направлению, которая должна была быть получена согласно оптической аналогии с системой линз, отсутствует действие полей аналогично действию ахроматической системы призм. Здесь в пучке, однородном по массе, но неоднородном по энергии, дисперсия, обусловленная электростатическим полем, приводит к спектру по скоростям. Эта дисперсия компенсируется магнитным полем. Линии фокуса ионов с различным отношением массы к заряду лежат в одной плоскости. Таким образом, для регистрации всего масс-спектра может быть использована фотопластинка. Позднее на основе прибора Астона были сконструированы масс-спектроскопы [1473, 1990] и другие устройства с фокусировкой по скорости [1760]. [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]

Этот метод нашел широкое применение [2116], хотя он и не может быть использован для всех элементов при его помощи были исследованы 54 стабильных элемента. Демпстер [455] установил, что источник с поверхностной ионизацией пригоден для исследования изотопных соотношений в приборах с фокусировкой по направлению, и распределение по энергиям образующихся ионов составляет 0,2 эв. Отношение заряженных и незаряженных частиц п /пц, образующихся при испарении веществ с потенциалом ионизации ср с поверхности, характеризующейся работой выхода , при абсолютной температуре Т определяется выражением [1211] [c.123]

Таким образом, магнитное поле масс-анализатора выполняет две функции разделение ионов по массам и фокусировку по направлению составляющих ионного пучка, содержащих ионы одинаковой массы. [c.22]

Для исследования органических соединений необходимы приборы 2- и 1-го классов, причем роль последних особенно возросла после того, как была показана важность разрешения мультиплетов в молекулярном анализе, особенно при установлении структуры сложных органических соединений. Высокая разрешающая способность достигается обычно двойной фокусировкой по направлению и скоростям с помощью магнитного и электрического полей, действие которых может быть одновременным или последовательным. Дисперсия по скорости в электростатическом анализаторе делается равной и противоположной по знаку дисперсии, полученной в магнитном поле. Таким путем устраняется хроматическая аберрация (аберрация скорости) ионного изображения, но сохраняются свойства фокусировки по направлению. [c.29]

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]

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]

Рис. 3.3. Влияние угла выхода пучка на фокусировку ионов в радиальном и 2-направлениях.

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]

Большинство искровых масс-спектрометров — приборы типа Маттауха—Герцога, в которых ионы с любым отношением т/е фокусируются в плоскости, совпадающей с выходом из магнитного анализатора. Комбинирование электростатического и магнитного полей позволяет полностью устранить угловую и скоростную аберрации, обеспечивая фокусировку по направлениям и энергиям. Чтобы получить высокое разрешение (до 12 000 с помощью высокочастотного искрового источника), очень важно [c.255]

Магнитное поле обладает особенностью осуществлять фокусировку ионов по направлению. На рис. 1.6 представлена идеальная картина выхода ионов из ионного источника через щель S в наиравлении, параллельном ускоряющему электрическому полю. Часть ионов вылетает под некоторым небольшим углом к направлению поля, т. е. имеет место расходимость пучка ионов. Так, ион, вылетевший вертикально вверх, опишет полуокружность диаметром 5Л = - =2г. Другой нон, вылетевший под малым углом еВ [c.30]

Для уменьшения влияния магнитного поля на ионы в ионном источнике и коллекторе ионов широко используют масс-спектрометры секторного типа. В этих приборах магнитное поле создается между полюсными башмаками секторной формы, которые могут иметь любой секторный угол. В приборе Демпстера этот угол составляет 180°. На практике часто используется секторный угол, равный 90° (рис. 1.7). Было показано, что если расходящийся пучок ионов входит и выходит из однородного магнитного поля перпендикулярно к его границам, то он фокусируется на прямой, проходящей через выходную щель ионного источника и центр кривизны траекторий ионов, который совпадает с вершиной сектора. На рис. 1.7 показана фокусировка по направлению. Разрешающая способность не зависит от секторного угла. В секторных спектрометрах уменьшены размеры магнита и ионный источник и коллектор вынесены из магнитного поля. Правда, это приводит к увеличению пути ионов, что обусловливает эффекты рассея 1ия иона на этом пути. Масса магнита пропорциональна г . Поэтому с секторным магнитом можно достигнуть значительного разрешения при меньшей массе магнита. [c.31]

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]

Введение электростатического поля перед магнитным (двойная фокусировка) позволяет получать настолько высокое разрешение, что массы частиц могут быть найдены с точностью до трех или четырех десятичных знаков [1, 3—7, 10в, Юг]. На рис. 4а и 46 даны примеры схем таких приборов с двойной фокусировкой. В электрическом поле на положительный ион действует сила в направлении поля таким образом, путь иоиа, движущегося поперек поля, искривлен. В радиальном электрическом поле (всегда перпендикулярном к направлению полета ионов) радиус кривизны пути иона зависит от энергии иона и напряженности электрического поля. Электрическое поле является анализатором энергии, а не анализатором масс и предназначается для ограничения разброса энергии ионного пучка перед тем, как он войдет в магнитное поле. [c.28]

Ионный источник состоит из камеры 2, в которую попадает анализируемый газ. От накального катода / в камеру, находящуюся относительно катода под положительным напряжением, идет пучок электронов, который ионизирует газ. Для фокусировки электронов вдоль направления их движения создают магнитное поле Н, вдоль линий которого электроны распространяются по спирали. Две диафрагмы 3 к 4 формируют направленный пучок ионов и разгоняют его благодаря разности потенциалов /о- Заряд ионов положительный, поэтому диафрагма 3 заряжена положительно относительно диафрагмы 4. Ионы разгоняются до одинаковой энергии, которая определяется формулой [c.83]

Приблизительно в то же время, когда Астон сконструировал свой первый масс-спектрограф, Демпстер [455] построил свой первый масс-спектрометр. В основу метода фокусировки пучков определенных масс Демпстер положил метод, открытый Классеном [348, 349] и использованный им для электронного пучка. Прибор Демпстера схематически изображен на рис. 2. Пучок ионов, ускоренных напряжением V, входит в постоянное магнитное поле, расположенное под прямым углом к направлению движения ионов. Ионы с массой т и зарядом е попадают в магнитное поле со скоростью V, причем, — [c.18]

Метод фокусировки по направлению использован в большом числе сконструированных приборов, включая и промышленные образцы для аналитического применения. Поэтому имеет смысл рассмотреть прибор Демпстера несколько более детально. Уравнение (2), записанное в форме Я = mvlHe, показывает, что все ионы, входящие в магнитное поле и обладающие одним и тем же зарядом и импульсом, будут двигаться по кривой с одинаковым радиусом независимо от массы, в то время как ионы с различными импульсами двигаются по кривым с разными радиусами. Отсюда ясно, что данная форма анализатора приводит к образованию спектра импульсов ионов, который также является масс-спектром, если все ионы, входящие в поле, обладают одинаковой энергией, так что каждой массе соответствует определенная скорость. Данный факт был установлен Астоном [80], который по этой причине возражал против использования Демистером термина шасс-спектрограф . Действительно, подобные приборы называют иногда спектрометры импульсов . Ввиду того что в них применена электрическая регистрация и они могут быть поэтому использованы для измерения относительной распространенности, их также иногда называют спектрометры распространенности . Если все изучаемые заряженные частицы обладают одной и той же массой, спектрометр с 180-градусным магнитным сектором может быть использован для изучения пределов энергий частиц, и установка становится спектрометром энергии [1412]. [c.20]

В течение ряда лет после опубликования оригинальной статьи Демпстера было сконструировано большое число приборов с использованием метода фокусировки по направлению с магнитом, вызывающим 180-градусное отклонение ионного пучка [947—951, 1894, 1986]. В числе этих приборов были и промышленные образцы. Интересная модификация обычного магнита была предложена Блэкни [222], который для получения необходимого однородного магнитного поля использовал соленоид, охлаждаемый водой. [c.21]

Франом, Раутенбахом и Валином [190] модификация коллекторной системы проведена Валином [499]. Смит [455] сконструировал новый радиочастотный прибор. Спектрометр с двойной фокусировкой по направлению использовался для изучения фокусирующих свойств и характеристик газового ионного источника для газов с магнитной осцилляцией [277]. Электростатический магнитный сепаратор для получения изотопов высокой чистоты для исследований в ядерной физике, металлургии и полупроводников обсуждался Уайтом и соавторами [510]. [c.653]

Если в источнике ионов отсутствует г/-комнонепта электрического поля, апертура потока иоиов в плоскости уг будет зависеть только от начальной скорости ионов, так как направления ионов изотропно распределены в пространстве. Поскольку в этой плоскости отсутствует фокусировка по направлению, на коллектор ионов масс-снектрометра попадут только ионы с очень малой величиной /-комноненты начальной скорости при условии, что щели источника иопов и коллектора будут короткими в на-нравлении у (рпс. 4). Подавая на отклоняющие пластины регулируемое напряжение., можно будет отклонять поток ионов н регистрировать его плотность по всей его ширине. На рис. 5 показаны зависимости ионного тока от напряжения На на отклоняющих пластинах для ионов Н"" и Н из Нг. Как и следует из теории, на кривой для Н наблюдаются два различных участка, отвечающих ионам, имеющим кинетическую энергию, незначительно отличающуюся от энергии теплового движения, и понам [c.485]

Как уже указывалось в предыдущем разделе, достижимая разрешающая способность магнитного секторного поля тем меньше, чем больше диапазон энергий разделяемых ионов. Для достижения особо высокого разрешения комбинируют секторное и электрическое поля таким образом, чтобы дисперсия энергии магнитного поля точно скомпенсировалась дисперсией энергии электрического поля (фокусировка по энергии). При этом важно обеспечить постоянство действия фокусирующих линз обоих полей на расходящийся пучок ионов (фокусировка по направлению). Масс-спектрометр с такой системой разделения ионов называется масс-спектрометром с двойной фокусировкой. Разрешающая способность приборов этого типа лежит в области порядка 30 000, а в специальных случаях может быть еще выше. [c.290]

Чтобы обойти эту трудность, к отклоняющему магнитному полю добавляют отклоняющее электростатическое поле. Главная цель такой комбинации полей — добиться компенсации отклонений от центральной траектории, вызванных небольшим изменением энергии частиц в пучке. В таких приборах осуществляется фокусировка ионов как по направлению, так и по энергии, поэтому они называются масс-спектрометрами с двойной фокуси- [c.65]

Как показано Барбером [301 и Стефеном [311, перефокусировка при углах отклонения 180° является специальным случаем фокусировки любым магнитным полем клиновидной формы. В соответствии с общей теорией секторного поля ионный луч, однородный но массе и энергии, попадает и покидает магнитное поле перпендикулярно к его границам. После прохождения этого поля ионный луч снова фокусируется в точке, находящейся на прямой, соединяющей ионный источник и вершину секторного магнитного поля. Общая теория фокусировки разработана Герцогом [321. Одно секторное магнитное поле часто применяют в масс-спектрометрах с фокусировкой по направлению. Выбор секторных углов определяется рядом факторов [33]. Наряду с анализаторами с секторами в 180° применяют анализаторы с секторами полей в 60 и 90°. [c.330]

В анализаторах с дво1 ноп фокусировкой 1 омб 1 гацией де1 ютвр Я магнитного и электростатичес ого поле (рис. 3, б) достигается фокусировка по направлению ионов и по начальной скорости. В то /ке время остается свойство разделения масс. Действие этих поле может быть либо одновременным, либо последовательным. [c.331]

Условия, позволяющие получить двойную фокусировку первого порядка для всех масс и фокусировку второго порядка по направлению для данной массы, описаны также Хинтербергером, Венде и Кёнигом. [905, 907, 913, 914, 916]. При помощи электронной вычислительной машины они нашли и условия полной двойной фокусировки второго порядка [917, 1245]. Все приведенные выше построения отличаются от конструкции Маттауха и Герцога тем, что ионы отклоняются как магнитным, так и электрическим полями в одном и том же направлении. [c.28]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология