ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Плотность тока в пучке из "Магнитные масс-спектрометры " Отношение силы тока в ионном пучке к его поперечному сечению называется плотностью ионного пучка. [c.29] Выше были рассмотрены способы фокусировки по направлению ионных пучков, имеющих небольшое угловое расхождение. При этом не учитывалось влияние плотности ионов в пучке. [c.29] В результате взаимодействия электрических зарядов ионный пучок на пути от источника к приемнику подвергается дополнительному расширению. Расширение тем больше, чем выше плотность ионов и длиннее траектория пучка. [c.29] Увеличение плотности пучка для прибора данной конструкции возможно только до определенной величины, при которой разрешающая способность прибора уменьшается незначительно. [c.29] Анализируя эту зависимость, можно видеть, что увеличивать радиус ионных траекторий в масс-спектрометрах очень невыгодно, так как при той же допустимой величине относительного расширения пучка необходимо резко (пропорционально Щ снижать ток в пучке. Например, при увеличении радиуса отклонения вдвое для сохранения относительного расширения ионного пучка потребуется уменьшить ионный ток в пучке в четыре раза. [c.30] Правда, потерю интенсивности пучка можно несколько восполнить, прибегнув к соответствующему увеличению ускоряющего потенциала, но это связано с применением более высоковольтных стабилизированных источников ускоряющего напряжения. [c.30] В современных масс-спектрометрах плотность ионных пучков, как правило, не превышает 10 a/жм . [c.30] Светосилой масс-спектрометра часто называют отношение ионного тока, принятого на коллектор, к общему ионному току в пучке одноатомных ионов, вышедших из ионного источника. Это понятие скорее характеризует эффективность использования ионного пучка, а не светосилу прибора в целом. В большинстве масс-спектрометров схема измерения общего ионного тока не предусмотрена, поэтому при оценке светосилы прибора всегда возникают затруднения. [c.30] Светосилу масс-спектрометра проще всего характеризовать величиной ионного тока в пучке одноизотоп-ного вещества, состоящего из одноатомных молекул, принятого на коллектор. В этом случае отношение тока, принятого на коллектор ионов, к токовой чувствительности измерительной схемы наиболее полно характеризует светосилу масс-спектрометра. [c.30] Чувствительность масс-спектрометра к различным элементам неодинакова, она зависит от потенциала ионизации данного вещества, эффекта массовой дискриминации на узких щелях ионнооптической системы, вольт-эффекта, селективной скорости откачки и др. Следовательно, только отношение токовой чувствительности измерительной схемы к общему ионному току одноатомного вещества характеризует чувствительность масс-спектрометра в целом к данному веществу. Отношение зарегистрированной интенсивности наименьшей распространенности изотопа к основному изотопу в двух-изотопном веществе или к сумме изотопов в многоизотопном веществе есть изотопная чувствительность прибора для данного элемента. Подобное отношение для газовой смеси является характеристикой чувствительности прибора для состава газовой смеси. [c.31] Чтобы получить представление о чувствительности и светосиле масс-спектрометра, достаточно измерить максимальную интенсивность слабо распространенного изотопа аргона ( Аг) в атмосферном воздухе. Этот метод прост и удобен, его можно рекомендовать для всех случаев сравнительных испытаний масс-спектрометров, проверки работы различных типов источников ионов, при ремонте и настройке приборов во время эксплуатации, а также при оценке возможности масс-спектрометричес-кого анализа и расчете погрешности измерений. [c.32] Увеличение светосилы и разрешающей способности прибора — актуальные задачи, привлекающие внимание многих исследователей как у нас, так и за рубежом. [c.33] Опубликовано много работ, например [1 —12], посвященных светосиле и разрешающей способности масс-спектрометров с однородным магнитным полем. Однако авторы этих работ не нашли эффективных решений. Это объясняется тем, что существенные улучшения этих параметров достигаются главным образом за счет увеличения габаритов и веса масс-спектрометра- Так, например, при линейном увеличении рабочего радиуса отклонения ионных пучков вес диспергирующего магнита растет приблизительно пропорционально третьей степени. В некоторых случаях необходимые параметры прибора достигаются лишь при весе магнита в несколько тонн. [c.33] Разрешающую силу масс-спектрометра с однородным магнитным полем возможно повысить, увеличив радиус отклонения частиц или уменьшив ширину щелей у источника и приемника ионов. Первое приводит к конструктивным затруднениям, так как магнит отклоняющего поля становится слишком громоздким, а вакуумные системы слишком сложны, второе связано с уменьшением светосилы прибора. [c.33] Для преодоления указанных затруднений в некоторых работах [13—29] рассматривается возможность использования в масс-спектрометрии неоднородных аксиально симметричных магнитных полей- Однако до настоящего времени неоднородные магнитные поля имели лишь ограниченное применение при диспергировании и фокусировке ионных пучков. [c.33] Коэффициент неоднородности п характеризует скорость изменения напряженности магнитного поля с радиусом на заданном расстоянии г от оси симметрии поля. Указанное поле создается электромагнитом с помощью полюсных наконечников конической формы. В воздушном зазоре между этими наконечниками магнитные силовые линии несколько искривлены. Поэтому в зазоре кроме продольной составляющей напряженности поля возникает небольшая поперечная составляющая. [c.34] Для практических целей неоднородное магнитное поле было впервые применено в 1946 г. Зигбаном и Сватхолмом [29] для р-спектрометрии. Они выбрали коэффициент неоднородности 0,5, что дает фокусировку при отклонении пучка ионов в магнитном поле на угол п 2. Позднее, в 1952 г., Фишер [15,16] предложил масс-спектрометр со скрещенными полями — радиальным электрическим и неоднородным магнитным. Прибор также имел коэффициент неоднородности 0,5 и обладал фокусировкой ионных пучков по направлению и скоростям. Разрешающая способность этого прибора была лишь в два раза выше, чем у аналогичного прибора, использующего однородное магнитное поле. [c.34] в 1955 г. Н. Е. Алексеевский и др. [14], а также Джадд [23] показали, что если магнитное поле уменьшается с увеличением радиуса аксиальной симметрии, а коэффициент неоднородности поля меньше единицы и больше нуля, то для симметричной геометрии масс-анализатора дисперсия, даваемая секторным неоднородным полем, будет в (1—раза превышать дисперсию, получаемую при той же геометрии анализатора с однородным магнитным полем. [c.35] Это важное свойство неоднородного поля иногда используется для увеличения светосилы прибора. [c.35] В аксиально симметричном поле, как и в однородном, имеет место фокусировка и в том случае, если пучок проходит в магнитном поле только часть пути, когда источник и приемник вынесены за границы поля. [c.35] Вернуться к основной статье