DE81371T1 - Mehrfachkollektor massenspektrometer. - Google Patents

Claims (13)

Patentanwälte Dipl.-Tng. rl. Wficfmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.¥eickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. LiSKA, Dipl.-Phys. Dr. J. Prechtel PRRW 8000 MÜNCHEN 86 POSTFACH 860 820 | ]] MÖHLSTRASSE 22 TELEFON (089)980352 TELEX 522 621 TELEGRAMM PATENTWEICKMANN MÜNCHEN Verbesserung bei oder bezüglich Mehrfachkollektor-Massenspektrometer Patentansprüche

1. Massenspektrometer zur Verwendung bei der Bestimmung von Xsotopen-Verhältnissen,
dadurch gekennzeichnet , daß das Spektrometer als Masseriauswahlvorrichtung 5 einen Sektormagneten (3) besitzt, dessen Ausgangspolfläche (13) derart gekrümmt ist, daß die Brennebene des Magneten (3) im wesentlichen senkrecht zu der optischen Ionenachse des Magneten (3) liegt, wobei das Spektrometer mit einer Einrichtung (18, 9, 19) zur gleichzeitigen Messung von Ionenstrahlen an zwei oder mehr Stellen der Brennebene versehen ist.

2. Massenspektrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Magnet (3) ein stigmatischer Magnet mit Ausgangs- und/oder Eingangspolflachen (13, 14) ist, die zu der optischen Ionenachse (16) geneigt sind.

3. Massenspektrometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius (R-) der Ausgangspolfläche (13) im wesentlichen bestimmt ist durch:

R₂ = R/(C₂COS³B),

wobei R der Radius des Sektormagneten (3) ist, ß der Neigungswinkel der Ausgangspolfläche zu einer Normalen ist, die an der Stelle gezogen ist, an der die optische Ionenachse (16) die Magnetpolfläche schneidet, und C₂ gegeben ist durch:

C₂ = -2(tan⁴ß + (5/4)tan²ß + 1/8)/tanß,

worin das Minuszeichen anzeigt, daß die Krümmung der Ausgangspolfläche (13) konkav ist. 25

4. Massenspektrometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der tatsächliche Krümmungsradius (Rm-) der Ausgangspolfläche (13) des Magneten gegeben ist durch:

)~O,8D

worin R, C„ und ß wie im Anspruch 3 definiert lauten, D der Abstand zwischen dem Nord- und dem

Südpol des Magneten (3) ist, und W der entlang der optischen Ionenachse (16) gemessene Abstand zwischen der Ausgangs- und der Eingangspolfläche (13, 14) des Magneten (3) ist.

5. Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennze ichnet ,

daß der Ablenkwinkel des Magneten (3) im wesentlichen 90° beträgt und der Neigungswinkel (/3) der 10- Ausgangspolfläche (13) gegenüber der Normalen zur optischen Achse (16) im wesentlichen 26,6° ist.

6. Massenspektrometer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Krümmungsradius (R₂^ ^^{er Aus<}?^ang^sP°l~ fläche (13) im wesentlichen das 0,7-fache des Radius des Magnetsektors beträgt und derart bemessen ist, daß die Krümmung der Ausgangspolfläche (13) konkav ist.

7. Massenspektrometer,

dadurch gekennzeichnet , daß die Brennebene des Magneten (3) im wesentlichen unter 90° zu der optischen Ionenachse (16) durch Verwendung eines mit Polstücken versehenen Magneten (3) liegt, welche an der Ausgangsfläche (13) und wahlweise an der Eingangsfläche (14) in geeigneter Weise gekrümmt sind, wobei das Massenspektrometer ein Kollektorsystem (18, 9, 19; 50, 51, 52) aufweist, das aus zwei oder mehr längs der Brennebene angeordneten Kollektoren (18, 19; 51, 52) besteht, von denen wenigstens einer längs der Brennebene durch von der Außenseite des Vakuumsystems gesteuerte mechanischaiVerbindung (32) bewegbar ist.

8. Massenspektrometer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kollektorsystem drei oder mehr Kollektoren (18, 9, 19; 50, 51, 52) besitzt, von denen einer befestigt ist und die anderen einzeln in der Brennebene des Magneten (3, 4) zur optischen Ionenachse (16) bewegbar sind.

9. Massenspektrometer nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet , daß das Kollektorsystem drei oder mehr Kollektoren (50, 51, 52) aufweist, von denen einer befestigt ist und wenigstens zwei auf einer gemeinsamen Halteeinrichtung (48) befestigt sind, die in der Brennebene des Magneten (3) quer zu der optischen Ionenachse (16) bewegbar ist, wobei die Halteeinrichtung eine Einstelleinrichtung enthält, durch die der Abstand zwischen den darauf befestigten Kollektoren (51, 52) einstellbar ist.

10. Massenspektrometer nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß das Kollektorsystem mehr als drei Kollektoren (50, 51, 52) aufweist, von denen wenigstens einer befestigt ist, wenigstens zwei auf einer gemeinsamen Halteeinrichtung montiert sind, die in der Brennebene des Magneten (3) quer zur optischen Ionenachse (16) bewegbar ist, wobei die Halteeinrichtung eine Einstelleinrichtung enthält, durch die der Abstand zwischen den darauf montierten Kollektoren (51, 52) einstellbar ist und von denen wenigstens ein weiterer einzeln in der Brennebene des Magneten quer zur optischen Ionenachse (16) bewegbar ist.

11. Massenspektrometer nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einem Sektormagneten, dessen Ausgangs- und Eingangspolflächen derart gekrümmt sind, daß die Brennebene des Magneten im wesentliehen senkrecht zur optischen Achse des Magneten liegt und wodurch Aberrationen beim Fokusierverhalten des Magneten minimiert sind, dadurch gekennzeichnet ,
daß das Spektrometer mit einer Einrichtung (18, 19;

10. 51, 52) zur gleichzeitigen Ermittlung und Messung der Intensität von Ionenstrahlen an zwei oder mehr Stellen in der Brennebene versehen ist.

12. Massenspektrometer nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet , daß der Krümmungsradius der Eingangspolfläche (14) größer als der der Ausgangspolfläche (13) und entgegengesetzt zu diesem ist.

13. Massenspektrometer nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung der Eingangspolfläche (14) zur Minimierung der Aberrationen experimentell bestimmt ist.

1.4. Massenspektrometer nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet , daß der Krümmungsradius (R₁) der Eingangspolfläche (14) etwa 1,14 - mal so groß wie der (R₂) der Ausgangspolfläche (13) ist, und daß die Eingangspolfläche (14) konvex ist.