Многокаскадный времяпролетный масс-спектрометр

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ увеличения разрешающей способности многокаскадных времяпролетных массспектрометров на основе секторных электростатических полей. Изобретение состоит в том, что для увеличения разрешающей способности для удвоения длины ионной траектории и количества каскадов в схему вводятся зеркала, разворачивающие пучок в обратном направлении и уменьшающие времяпролетные аберрации масс-спектрометра.(76) Байсанов Орда Абдуалиевич Спивак-Лавров Игорь Феликсович(57) Изобретение относится к области массспектрометрии, и может быть использовано для Изобретение относится к области массспектрометрии, и может быть использовано для увеличения разрешающей способности и чувствительности многокаскадных времяпролетных масс-спектрометров на основе секторных отклоняющих полей. Цель изобретения - увеличение разрешающей способности и чувствительности многокаскадных времяпролетных масс-спектрометров. Уровень техники В настоящее время особенно интенсивно развивается направление, связанное с созданием многокаскадных времяпролетных массспектрометров на основе бессеточных зеркал(Назаренко Л.М., Секунова Л.М., Якушев Е.М. Времяпролетный масс-спектрометр с многократным отражением / Авторское свидетельство СССР 1725289 , 1992), а также многокаскадных времяпролетных масс-спектрометров на основе секторных отклоняющих полей ( Т.,Н., М.,.// . .. - 2005, . 16. - . 1969-1975). Если времяпролетный масс-спектрометр содержитидентичных времяпролетных каскадов с временем пролета одного каскада Т 0, то разрешение массспектрометра по массе определяется выражением где , - начальная временная ширина ионного импульса, 0 времяпролетные аберрации одного каскада. Таким образом,разрешение времяпролетного масс- спектрометра можно увеличивать за счет увеличения числа каскадови уменьшения аберраций каскада 0. Во времяпролетных масс-спектрометрах на основе секторных полей достижима изохронность только первого порядка, поэтому для уменьшения временных аберраций в них используются пучки с малым аксептансом, что снижает чувствительность приборов. Основным недостатком времяпролетных масс-спектрометров на основе бессеточных зеркал является низкая энергия используемых ионов, что связано с их многократным торможением в зеркалах с малыми углами падения и отражения пучка. В многокаскадном времяпролетном массспектрометре на основе секторных полей ( Т., Н.,М.,.) со спиральной осевой траекторией и в масс-спектрометре с бессеточными зеркалами (Авторское свидетельство 1725289 Назаренко Л.М., Секуновой Л.М.,Якушева Е.М.) пучок движется только в одном направлении. В то же время в масс-спектрометре с 2 бессеточными зеркалами ( М.,., .,В.,М.,А.), за счет отражения ионного пучка в обратном направлении количество каскадов и длина ионной траектории увеличиваются в два раза при тех же габаритах прибора. Наиболее оптимальные свойства среди секторных полей имеет цилиндрический конденсатор. В нем осуществляется времяпролетная и пространственная фокусировка первого порядка в плоскости перпендикулярной оси цилиндра при использовании пучков с круговой осевой траекторией и промежуточными пространственными фокусами, расположенными в вертикальной плоскости симметрии конденсатора. Кроме того, в нем отсутствует фокусирующее действие в направлении оси цилиндра, поэтому легко осуществить спиральные траектории, вводя пучок под небольшим угломк плоскости перпендикулярной оси цилиндров. Для улучшения пространственной фокусировки ионного пучка можно, так же как в масс-спектрометре японских авторов ( Т.,Н.,М.,.), использовать квадрупольные линзы. Известны бессеточные зеркала с высоким качеством пространственной и временной фокусировки на основе двумерных полей (,,- //. 1995, . 363 , . 1,2. - .451-453), которые можно использовать для поворота пучка в обратном направлении во времяпролетных массспектрометрах с цилиндрическими секторными полями. Отражая с помощью таких зеркал ионный пучок в обратном направлении, можно не только в два раза увеличить количество каскадов и длину ионной траектории, так же как во времяпролетном масс-спектрометре с бессеточными зеркалами( М.,.,.,В., М.,А.), но и уменьшить времяпролетные аберрации масс-спектрометра. Сущность изобретения Сущность изобретения состоит в том, что в электростатическую систему, состоящую из двух цилиндрических секторов и системы квадрупольных линз,вводятся два бессеточных зеркала,поворачивающие спиральный ионный пучок в обратном направлении. При этом в два раза увеличивается длина ионной траектории и количество каскадов времяпролетного массспектрометра, кроме того, параметры зеркал могут быть подобраны таким образом, чтобы уменьшить времяпролетные аберрации масс- спектрометра. Предлагаемый многокаскадный времяпролетный масс-спектрометр схематически изображен в двух проекциях на горизонтальную и вертикальную плоскости на фигурах 1 и 2 соответственно. Выходящий из импульсного ионного источника 1 пучок ионов 2 проходит через цилиндрические сектора с коаксиальными цилиндрическими обкладками 3, 4 по спиральной траектории под небольшим угломк плоскости перпендикулярной оси цилиндров. В свободном пространстве между цилиндрами ионный пучок проходит через систему квадрупольных линз 5, обеспечивающих высокое качество пространственной фокусировки пучка как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. У нижнего основания цилиндрического сектора пучок попадает в бессеточные зеркала 6, отклоняющие пучок, таким образом, что он движется в обратном направлении вверх под прежним небольшим угломк плоскости перпендикулярной оси цилиндров. Проходя, как прежде, по спиральной траектории через обкладки цилиндрических конденсаторов 3, 4 и систему квадрупольных линз 5, пучок ионов попадает в детектор 7. Так как каждое из бессеточных зеркала 6 поворачивает пучок на угол больший 90, то они допускают использование пучков с достаточно большой энергией ионов. Кроме того, параметры зеркал могут быть подобраны таким образом, чтобы уменьшить временные аберрации массспектрометра. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Многокаскадный времяпролетный массспектрометр со спиральной траекторией ионов,содержащий импульсный источник, детектор ионов,цилиндрические сектора и систему квадрупольных линз, отличающийся тем, что в схему вводятся бессеточные зеркала, поворачивающие спиральный пучок в обратном направлении.