Изобретение относитс к измерител ной технике, а именно к масс-спектро метрии, и может быть использовано в аналитических приборах дл химическо го и изотопного анализа видеств. Известен масс-спектрометр, анализатор которого содержит четыре полеобразующих электрода, выполненных в виде стержней с круглым поперечным сочением. Сепараци ионов по массам осуществл етс в созданном электродами квадрупольном .. Недостатком устройства вл етс больша металлоемкость и высокое потребление энергии. Кроме того, оно не обеспечивает многоканальной сепарации. Известен также монопольный массспектрометр , анализатор которого содержит два полеобразующих электрода , один из которых в сечении предст л ет собой пр мой угол, а второй вл етс стержнем круглого сечени . Электроды создают часть квадрупольного пол , в котором осуществл етс одноканальна сепаргщи ионов по массам 2 . Недостатком устройства вл етс то, что дл обеспечени нормсшьных аналитических характеристик электроды должны быть выполнены с высокой точностью, что св зано с определенными технологическими трудност ми. Нс1иболее близким вл етс монопольный масс-анализатор, содержащий систему полеобразуквдих электродов, в которой внаиний электрод представл ет собой трубу квсщратного сечени , а внутренний - стержень,с круглым поперечным сечением, расположенный коаксиапьно относительно внешнего электрода. Электроды создают квадрупольное поле, в котором осуществл етс многоканальна сепараци ионов определенной массы в нескольких самосто тельных ионных пучках f3j. Недостатком известного масс-анализатора вл етс то, что на его электродах образуютс диэлектрические пленки, на которые оседают ионы, имеювше нестабильные траектории. Осевшие ионы образуют на диэлектрических плёнках поверхностные зар ды, которые ухудшают разрешающую способность масс-анализатора. На внутреннем электроде диэлектрическа пленка образуетс примерно через 48 ч работы , после чего масс-анализатор необходимо разбирать и чистить, что делает его неудобным в эксгшуатгщии. Цель изобретени - повышение раз-решак цей способности прибора, поставленна цель достигаетс тем что в монопольном масс-анализаторе, содержащем систему полеобразуквдих электродов, в которой вноиний элект.трод представл ет собой трубу квадратного сечени , внутренний электрод выполнен в виде четырех электропроводных нитей электрически соединенных между собой и расположенных аксиально симметрично относительно осей симметрии внешнего электрода. Рассто ние между противолежащими нит ми и сторона квадрата сечени внешнего электрода наход тс в соот-ношении 2л 0,4071. где 2 fi: - рассто ние между противолежащими нит ми;, L - сторона квадрата, сечени внешнего электрода. Нити выполнены из высокоомных мег таллов и сплавов.. Выполнение внутреннего электрода в виде четырех электропроводных нитей и расположение их аксиально симметрично относительно осей симмет рии внешнего электрода позвол ет получить поле, структура которого близ ка к гиперболической. Действительно, теоретические расчеты показывают, что потенциал систе мы квадрат-круг (дл двумерного случа ), на основе обще-го ранени уравнени Лапласа представл етс в виде двойного р да Фурье VV.. M - П:-| - . (ап,.)Гсо. (к,.0-сов тс к 51И -- 1 L . к Потенциал Ф(х,) обладает осью симметрии четвертого пор дка, совпадающей с ос ми симметрии квадрата что позвол ет получить аксиально си метричное квадрупольное поле с высо кой, степенью точности, располага а сиально симметрично четыре электропроводных нити. При этом потенцигш имеет в качестве одной иЪ экви потенциалей окружность, центр котор совпадает с центром квадрата. В результате расчетов получено, что при Л - 0,2035 поле в рабочей области обладает гиперболичностью с высокой степенью точности, а имен но 10 - 10 т.е. при выполнении указанного соотношени / разрешающа способность прибора оптимальна. Выполнение нитей из высокоомных металлов и сплавов позвол ет сн ть электрические пленки за счет непоср . ственного прогрева путем пропускани ока через нити без разборки массанализатора . На чертеже схематично изображен онопольный масс-анализатор. Устройство содержит внешний электод 1, представл к ций собой трубу квадратного сечени , четыре электропроводные нити 2, расположенные аксиально симметрично относительно осей симметрии внец1него электрода. Рассто ние между противолежащими ни-, т ми 2 (2А) и длина внутренней стооны квадрата сечени внешнего электрода 1 наход тс в соотношении 2 Д 0,407. Нити выполнены из высокоомных металлов и сплавов, например, на основе вольфрама, платины. Предварительный расчет вли ни нити на гиперболичность создаваемого пол показал, что если диаметр нити удовлетвор ет соотношению ,24Д то она вносит искажени в поле. Дл реальной системы с внутренней стороны квадрата внешнего электродаЬ 20мм диаметр нити не должен быть больше Фц U О ,8 мм. Устройство работает следующим образом . При приложении посто нного и переменного напр жений к электродам 1 и 2, между ними образуетс квадрупольное поле. Анализируемые ионные пучки формируютс источниками ионов (не показаны ) и направл ютс в соответствующие места 3 ввода, в которых структурачпол максимально приближаетс к гиперболической. При заданной величине приложенного потенциала, ионы с различными удельными зар дами е/т (где е - зар д, m - масса иона )., двига сь с начальной скоростью вдоль оси систеила, совершают колебани различного характера. Стабильными оказываютс колебани ионов, масса которых может иметь значени Yn iiutM. Эти ионы проход т сквозь квадрупольную систему и достигают приемника ионов (не показан). Измен приложенный потенциал, создают услови ,при которых стабильными станов тс последовательно колебани ионов всех возможных значений масс. Ионы этих масс вывод тс на приемник ионов, где регистрируетс полный масс-спектр. При анализе веществ на электродах 1 и 2 образуютс диэлектрические пленки, и хот они образуютс значительно медленнее чем у известных устройств , их необходимо убирать, поскольку они ухудшают аналитические характеристики масс-анализатора. Пленки убирают непосредственным прогревом пропускани тока через нити 2, при этом не требуетс разбирать масс-анализатор ,,что значительно упрощает работу с ним.The invention relates to a measurement technique, namely to mass spectrometry, and can be used in analytical instruments for chemical and isotopic analysis of images. A mass spectrometer is known, the analyzer of which contains four field-forming electrodes made in the form of rods with a circular cross-section. Ion separation by masses is carried out in the quadrupole created by the electrodes. The disadvantage of the device is its high intensity and high energy consumption. In addition, it does not provide multichannel separation. A monopole mass spectrometer is also known, the analyzer of which contains two field-forming electrodes, one of which in the cross section is a right angle, and the second is a rod of circular section. The electrodes create a part of the quadrupole field in which the single-channel separation of ions by mass 2 is carried out. The disadvantage of the device is that in order to ensure the normal analytical characteristics of the electrodes must be performed with high accuracy, which is associated with certain technological difficulties. Hc1 is the closest monopole mass analyzer, which contains a system of field-shaped electrodes, in which the outer electrode is a square cross-section tube, and the inner one is a rod, with a circular cross-section, located coaxially relative to the outer electrode. The electrodes create a quadrupole field in which the multichannel separation of ions of a certain mass is carried out in several independent ion beams f3j. A disadvantage of the known mass analyzer is that dielectric films are formed on its electrodes, on which ions with unstable trajectories are deposited. The deposited ions form surface charges on the dielectric films, which impair the resolution of the mass analyzer. On the inner electrode, a dielectric film is formed after about 48 hours of work, after which the mass analyzer must be disassembled and cleaned, which makes it inconvenient to exhale. The purpose of the invention is to increase the capability of the device, the goal is achieved in that in a monopoly mass analyzer containing a system of field-shaped electrodes, in which the new electrode is a square tube, the internal electrode is made in the form of four electrically conductive filaments electrically connected between each other and located axially symmetrically with respect to the axes of symmetry of the external electrode. The distance between the opposite filaments and the side of the square of the cross section of the external electrode is in the ratio 2 2 0.4071. where 2 fi: is the distance between opposite filaments ;, L is the side of the square, the cross section of the external electrode. The filaments are made of high-resistance metals and alloys. The construction of the inner electrode in the form of four conductive filaments and their arrangement axially symmetrically with respect to the axes of symmetry of the outer electrode makes it possible to obtain a field whose structure is close to hyperbolic. Indeed, theoretical calculations show that the square-circle system potential (for the two-dimensional case), based on the total wounding of the Laplace equation, is represented as a double Fourier series VV. M - P: - | -. (ap,) Gso. (k, .0-sovs to 51I - 1 L. k. The potential F (x,) has a fourth-order symmetry axis that coincides with the axis of symmetry of the square, which makes it possible to obtain an axially symmetric quadrupole field with a high degree of accuracy The four electrically conductive filaments are symmetrically arranged in a symmetric manner, with the potentials having a circle with the center of the square as one of the equipotentials, and the result is that for L = 0.2035 the field in the working area has hyperbolicity with a high degree of accuracy , and exactly 10 - 10, that is, n When performing the specified ratio / the resolution of the device is optimal. Making yarns of high-resistance metals and alloys allows you to remove electrical films by indirectly warming up by passing the eye through the threads without disassembling the mass analyzer. The drawing shows the onshore mass analyzer. electrode 1, which represents a square tube, four conductive wires 2, located axially symmetrically with respect to the axes of symmetry of the outer electrode. The distance between the opposite two, m 2 (2A) and the length of the inner wall of the square of the cross section of the external electrode 1 is in the ratio 2 D 0.407. The threads are made of high-resistance metals and alloys, for example, based on tungsten, platinum. A preliminary calculation of the effect of the thread on the hyperbolicity of the created field showed that if the diameter of the thread satisfies the relation, 24D then it introduces distortions in the field. For a real system, on the inside of the square of the external electrode 20 mm, the diameter of the filament should not be greater than Fc U O, 8 mm The device works as follows. By applying a constant and alternating voltage to electrodes 1 and 2, a quadrupole field is formed between them. The ion beams to be analyzed are formed by ion sources (not shown) and directed to the corresponding insertion points 3, in which the structure of the field is as close as possible to the hyperbolic. At a given value of the applied potential, ions with different specific charges e / t (where e is the charge, m is the ion mass), moving with the initial velocity along the axis of the system, oscillate of a different nature. The oscillations of ions, whose mass may be Yn iiutM, are stable. These ions pass through the quadrupole system and reach the ion receiver (not shown). By varying the applied potential, conditions are created under which the oscillations of ions of all possible mass values become consistent. The ions of these masses are output to an ion receiver where the full mass spectrum is recorded. When analyzing substances at electrodes 1 and 2, dielectric films are formed, and although they are formed much slower than with known devices, they must be removed because they degrade the analytical characteristics of the mass analyzer. Films are removed by direct heating of the current passing through the filaments 2, without the need to disassemble the mass analyzer, which greatly simplifies the work with it.
Разрешающа способность предлагаемого масс-анализатора повышаетс на 50% по сравнению с известным.Кроме того, предлагаемое устройство обладает меньшим весом и потребл ет значительно меньшую энергию. Так, при анализе т желого компонента смеси устройство потребл ет 26 Вт, тогда как известное - 130 Вт.The resolution of the proposed mass analyzer is increased by 50% compared with the known one. In addition, the proposed device has less weight and consumes much less energy. Thus, in analyzing the heavy component of the mixture, the device consumes 26 watts, while the known one consumes 130 watts.
Снижение веса и потребл емой мощности особенно важно при использовании предлагаемого монопольного массанализатора .в космической аппаратуре дл научных исследований.Reducing the weight and power consumption is especially important when using the proposed monopole mass analyzer in space equipment for scientific research.
Форгу1ула изобретени Forgyula invention