Спектрометры элементарных частиц или разделительные трубки: ...спектрометры, работающие по принципу измерения времени полета ионов – H01J 49/40

Изобретение относится к приборостроению, средствам автоматизации и системам управления, а именно к области космических исследований. Технический результат - повышение разрешения и чувствительности при анализе ионного нейтрального газа. Времяпролетный масс-спектрометр с нелинейным отражателем содержит трубку дрейфа, источник ионов, ускоряющую сетку, источник тока и напряжения, источник изменяемого во времени импульсного напряжения, сетку, ограничивающую нелинейный отражатель, нелинейный отражатель и приемник ионов в виде микроканальной пластины. Нелинейный отражатель выполнен в виде набора колец различного диаметра, источник тока и напряжения подключен к кольцам, источник изменяемого во времени импульсного напряжения подключен к ускоряющей сетке, трубка дрейфа и сетка, ограничивающая нелинейный отражатель, заземлены. 2 ил.

Изобретение относится к области газового анализа и предназначено для обнаружения микропримесей веществ в газовых средах, в частности атмосфере воздуха, имеет применение в газовой хроматографии в качестве чувствительного детектора. Технический результат - улучшение стабильности и воспроизводимости результатов анализа газовых сред, увеличение срока эксплуатации ионизатора. Дифференциальный спектрометр ионной подвижности содержит цилиндрическую камеру для формирования ионов аналита, источник ионизации, в области которого происходит образование реактант-ионов, систему электродов, ионную апертуру, аналитический зазор, образованный двумя концентрическими цилиндрическими электродами, ионный регистратор, генератор периодического несимметричного по полярности напряжения, обеспечивающий выход на участок нелинейной полевой зависимости подвижности ионов, источник компенсирующего напряжения, источник высокочастотного напряжения, концентрически расположенную относительно внутреннего цилиндрического электрода дополнительную камеру, имеющую вход и выход для ионизирующего газа, в которой размещен источник ионизации и подключен генератор выталкивающего напряжения. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано в конструкторских разработках и в производстве приборов для быстрого масс-спектрометрического анализа твердотельных проб и сухих остатков растворов. Техническим результатом является улучшение аналитических характеристик, а именно уменьшение времени анализа и расширение круга анализируемых объектов за счет твердотельных проб. Указанный результат достигается тем, что в масс-спектральном устройстве для быстрого и прямого анализа проб, содержащем ионизатор, представляющий собой полый катод с импульсным тлеющим разрядом, помещенный в газоразрядную камеру с инертным газом, и времяпролетный масс-спектрометр, полый катод представляет собой сборную конструкцию, состоящую из двух составных частей, помещенных в откачиваемый цилиндр, торец которого с помощью эластомерного вакуумного тороидального уплотнения прижат к поверхности кварцевого диска, являющегося частью разрядной ячейки, кроме того, одна из частей полого катода является полым цилиндром, изготовленным из моноизотопного металла и жестко закреплена в кожухе предлагаемого устройства, а вторая часть выполнена в виде держателя, причем для анализа сухих остатков растворов, держатель представляет собой диск, изготовленный из того же металла, с углублениями, имеющими сферическую поверхность, а для анализа твердотельных проб - диск с цилиндрическими отверстиями, в которые вставлены пробы. 12 ил.

Времяпролетный масс-анализатор с многократными отражениями имеет два параллельных бессеточных ионных зеркала, каждое из которых имеет удлиненную структуру в направлении (Z) дрейфа. Эти ионные зеркала обеспечивают свернутый путь ионов, формируемый многократными отражениями ионов в направлении (X) полета, ортогональном направлению (Z) дрейфа. Анализатор также имеет дополнительное бессеточное ионное зеркало для отражения ионов в направлении (Z) дрейфа. Во время функционирования ионы пространственно разделяются согласно отношению массы к заряду вследствие их различного времени пролета вдоль свернутого пути ионов, и ионы, имеющие по существу одинаковое отношение массы к заряду, подчиняются энергетической фокусировке по отношению к направлениям полета и дрейфа. Технический результат - увеличение диапазона масс. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к области газового анализа и может использоваться для определения микропримесей различных веществ в газах. Технический результат - повышение разрешающей способности спектрометра. Спектрометр подвижности ионов содержит реакционную камеру (1), дрейфовый электрод (2) и детектор ионов (3). Реакционная камера (1) снабжена входным портом (4) для ввода анализируемого вещества в смеси с газом-носителем и источником с коронным разрядом, выполненным в виде сегмента полусферы (5), на внутренней поверхности которого, обращенной к дрейфовому электроду (2), размещены металлические острия (6) с малым радиусом кривизны при вершине острий. Между источником ионов и дрейфовым электродом (2) размещен управляемый сеточный затвор (7). Дрейфовый электрод (2) выполнен из высокоомного материала с удельным электрическим сопротивлением, находящимся в диапазоне (0,3-2,0)×10 ⁴ Ом×м, и связан с источником дрейфового напряжения (8). На выходе дрейфового электрода (2) расположен детектор ионов (3). 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области аналитического приборостроения для исследования и анализа веществ и преимущественно может быть использовано в целях испытаний, например, при проверке работоспособности приборов спектрометрии подвижности ионов, которые предназначены для обнаружения и идентификации паров следовых количеств органических веществ, прежде всего, наркотических, взрывчатых, психотропных, отравляющих или экологически опасных веществ. Композиция, согласно изобретению, содержит смесь изопропилового спирта в качестве основы и (0,25-2,00)-процентного водного раствора b-Диэтиламиноэтилового эфира парааминобензойной кислоты гидрохлорида в качестве ароматической добавки при следующем соотношении компонентов смеси, об.%: ароматическая добавка 0,001-0,003 и основа - остальное. Способ, согласно изобретению, включает подготовку тестовой пробы, ввод ее в испытываемый спектрометр, получение спектра подвижности ионов и принятие решения об обнаружении тестовой пробы на основании результатов сравнения полученного спектра подвижности ионов с эталонным спектром. При подготовке тестовой пробы используют композицию, описанную выше. Изобретение обеспечивает расширение арсенала средств и способов, обеспечивающих проведение испытаний спектрометров подвижности ионов для обнаружения наркотических веществ, а также обучение работе с ними операторов с использованием безопасных тестовых проб. 2 н. и 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к устройству транспортировки заряженных частиц. Технический результат - возможность применения устройства при анализе электронного луча или при анализе или транспортировке аэрозолей. Устройство для направления пучка ионов вдоль по существу непрерывной линии пучка, по меньшей мере, в одном поле, создающем силу, действующую на ионы в указанном пучке ионов, содержит, по меньшей мере, одну секцию, которая содержит по существу плоский пластинчатый многополюсник, имеющий верхнюю плоскую пластину и нижнюю плоскую пластину. Причем указанная сила по существу симметрична в параллельном направлении или по существу асимметрична в перпендикулярном направлении относительно средней плоскости, в которой находится линия пучка. Каждая из указанных пластин содержит первые электродные полосы, к которым приложены соответствующие потенциалы и которые генерируют, по меньшей мере, часть указанного, по меньшей мере, одного поля. Граница краевого поля расположена на каждом конце указанной, по меньшей мере одной, секции, и указанные первые электродные полосы выполнены по существу тонкими и плоскими. 49 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к области газового анализа и предназначено для обнаружения и идентификации следовых концентраций микропримесей различных веществ в атмосферном воздухе. Спектрометр ионной подвижности содержит проточную ион-дрейфовую камеру, выталкивающий электрод и коллектор, источник ионизации и апертурную сетку, диноды, первый газовый объем, второй газовый объем, помпу и переключающий клапан. В спектрометр введены первый жиклер и второй жиклер, третий жиклер и четвертый жиклер, Первый газовый объем состоит из первого фильтра для очистки газа, соединенного с первым ресивером, а второй газовый объем состоит из второго фильтра для очистки газа, соединенного со вторым ресивером. Спектрометр может содержать третий фильтр, соединенный с переключающим клапаном и сообщающийся с атмосферой. Техническим результатом является снижение степени заражения прибора загрязняющими примесями, повышение достоверности идентификации, повышение чувствительности, разрешающей способности и надежности работы спектрометра, снижение энергопотребления. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к конструкции спектрометров ионной подвижности, которые находят широкое применение для контроля содержания различных веществ в воздухе и, в частности, для обнаружения малых концентраций взрывчатых и наркотических веществ. Спектрометр ионной подвижности содержит несущую плоскую диэлектрическую подложку, набор смонтированных на ней электродов для формирования электрического поля, расположенных перпендикулярно подложке, источник ионизации на основе коронного разряда, коллектор и герметичную оболочку вокруг электродов, при этом одна из сторон герметичной оболочки представляет собой плоскую диэлектрическую подложку с размещенными на ней нагревательными элементами и датчиками контроля температуры. Технический результат - снижение вибрационных колебаний коллектора, вызванных работой насосов, создающих воздушные потоки. В итоге значительно улучшается стабильность работы прибора вследствие устранения дополнительного шума в регистрируемом ионном токе. 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к способам разделения ионов, а именно к спектрометрам, работающим по принципу измерения времени пролета ионов, в частности к определению состава жидких и газовых проб, и может применяться в медицине, фармацевтике, криминалистике. Масс-спектрометр содержит спектрометр ионной подвижности, ионно-оптические линзы, интерфейс дифференциальной откачки, времяпролетный анализатор и детектор ионов. При этом спектрометр ионной подвижности содержит камеру ценообразования, дрейфовую трубку с апертурным элементом, ионный затвор, область дрейфа, область газа завесы масс-спектрометра, ввод дрейфового газа, систему питания. Источник ионов масс-спектрометра содержит корпус ионизатора аксиально-симметричной формы, на стенках корпуса ионизатора установлены радиально направленные устройство ввода и ионизации пробы анализируемого вещества с ионизаторами, точка пересечения осей устройств ввода расположена напротив вершины апертурного элемента, выполненного в виде стенки выпуклой формы с отверстием для ввода ионов на ее вершине, а времяпролетный анализатор выполнен в виде цилиндрического конденсатора, в котором установлен узел ортогонального ускорения с выталкивающим электродом и детектор ионов. Технический результат - повышение чувствительности и уменьшение габаритов устройства. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области масс-спектрометрии с ортогональным вводом ионов и найдет широкое применение при решении задач органической и биоорганической химии, иммунологии, биотехнологии и медицины при ионизации исследуемых веществ методом электронного удара, "электроспрей" и др. Времяпролетный масс-спектрометр состоит из источника ионов типа "электроспрей", ортогонального ускорителя ионов (палсера), включающего области накопления и ускорения ионов, бесполевого пролетного пространства, двухкаскадного зеркала и детектора. Область накопления палсера выполнена в виде монополя, ребро заземленного электрода которого совмещено с заземленной сеткой области ускорения, при этом в ребре заземленного электрода монополя имеется щель для выхода ионов. Технический результат - увеличение разрешающей способности времяпролетного масс-спектрометра. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, а именно к устройствам предварительного концептрирования анализируемой пробы, объединенным с аналитическим прибором, и может быть использовано для создания быстродействующих анализаторов ядовитых или взрывчатых веществ в воздухе. Масс-чувствительный селективный концентратор для спектроскопии подвижности ионов (СПИ) содержит абсорбирующий элемент для анализируемой пробы с возможностью быстрой десорбции и акустический преобразователь, выходной электрический сигнал которого зависит от массы абсорбированной пробы. Акустический преобразователь представляет собой пьезоэлектрическую пластину-звукопровод с двумя встречно-штыревыми электромеханическими преобразователями (ВШП) для возбуждения и приема поверхностных акустических волн (ПАВ), а абсорбирующий элемент выполнен в виде пленки из молекулярно импринтированных полимеров, нанесенной на поверхность пластины-звукопровода и состоящей из двух участков: детектирующего малой площади, расположенного на линии распространения ПАВ, и концентрирующего с большей площадью, расположенного вне акустической линии. Концентрирующий участок абсорбирующей пленки может содержать две дополнительных части, выполненные с возможностью одновременного исполнения функции поглощающих ПАВ покрытий, для чего они расположены на поверхности пластины-звукопровода на линии распространения ПАВ вне пространства между ВШП. Технический результат - увеличение чувствительности и селективности метода СПИ. 1 з.п. ф-лы. 2 ил.

Изобретение относится к масс-спектрометрии и может быть использовано при определении массы макромолекул. Масс-спектрометр содержит держатель с анализируемым веществом, средство для ионизации и введения макромолекул в масс-анализатор и систему детектирования. Масс-анализатор связан с держателем с анализируемым веществом, а система детектирования выполнена на основе матрицы микромеханических кантилеверов с возможностью определения момента времени взаимодействия и точки контакта ускоренной макромолекулы с поверхностью лепестка микромеханического кантилевера, приводящего к передаче импульса макромолекулы лепестку микромеханического кантилевера и последующему отклонению лепестка на расстояние, определяемое массой и энергией макромолекулы. При этом система детектирования реализована в составе последовательно оптически связанных источника излучения, коллимирующей оптики, матрицы микромеханических кантилеверов, проектирующей оптики и фотоприемника, а матрица микромеханических кантилеверов в ней выполнена в виде подложки детектора, на которой установлены микромеханические кантилеверы, при этом микромеханический кантилевер выполнен в составе ножки, кронштейна, отражающего слоя. Матрица микромеханических кантилеверов выполнена многоэлементной. Технический результат: повышение интегральной чувствительности в широком диапазоне масс макромолекул. 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области газового анализа, в частности паров взрывчатых, наркотических и отравляющих веществ. Способ распознавания органических соединений заключается в измерении вольт-амперных характеристик с использованием поверхностно-ионизационного источника ионов, в котором измерение вольт-амперной зависимости проводят в интервале напряжений «термоэмиттер ионов - электрод для контроля ионного тока» от U₁ до U ₄, на вольт-амперной зависимости выделяют участок от U ₂ до U₃>U₁ , на котором величина тока ионов органических соединений квадратично зависит от величины напряжения «термоэмиттер ионов - электрод для контроля ионного тока», причем U₁ и U₄ выбирают из условий U ₄>U₃, U₁ <U₂, при этом вольт-амперную зависимость используют для определения величины дрейфовой подвижности ионов органических соединений и/или для определения величины энергии активации ионизации молекул органических соединений на поверхности термоэмиттера, причем для определения величины дрейфовой подвижности ионов органических соединений используют участок от U ₂ до U₃ вольт-амперной характеристики, а для определения величины энергии активации ионизации молекул органических соединений используют участок от U ₃ до U₄ вольт-амперной характеристики. Предложено устройство для распознавания органических соединений, которое содержит два конструктивно идентичных поверхностно-ионизационных источника ионов органических соединений, причем входные отверстия каналов штуцеров для забора потоков анализируемого воздуха первого и второго источников ионов объединены в общий канал общего штуцера для забора потока анализируемого воздуха. Технический результат: повышение точности определения энергии активации ионизации органических соединений. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области газового анализа и может использоваться для определения микропримесей различных веществ в газах или применяться в газовой хроматографии в качестве чувствительного детектора. Спектрометр ионной подвижности содержит камеру ионообразования, внутри которой размещен источник ионов, дрейфовую камеру, внутри которой находятся коллектор ионов и апертурная сетка, выталкивающий электрод и сеточный затвор, которые образуют область выталкивания, отверстия для ввода смеси анализируемого вещества с газом-носителем и дрейфового газа и вывода дрейфового газа и смеси анализируемого вещества с газом-носителем. Камера ионообразования с источником ионов расположена вне области выталкивания и соединена с ней переходником с каналом для транспортировки ионов, при этом камера ионообразования находится под потенциалом сеточного затвора. Канал переходника со стороны камеры ионообразования имеет коническую форму, переходящую к щелевидной форме со стороны области выталкивания. Плоскости канала щелевидной формы параллельны сеточному затвору. Длина канала щелевидной формы выбирается таким образом, чтобы поток ионов с газом-носителем был направлен вдоль выталкивающего электрода и сеточного затвора. При этом длина канала щелевидной формы больше или равна ширине канала, а ширина канала равна или меньше расстояния между сеточным затвором и выталкивающим электродом. Технический результат изобретения - уменьшение фонового тока, повышение чувствительности и разрешающей способности спектрометра. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области динамического масс-анализа заряженных частиц в переменных ВЧ полях. Способ масс-селективного разделения ионов основан на использовании анализатора, состоящего из двух плоских параллельных электродов с линейно-дискретными и противофазными по оси Y распределениями ВЧ потенциала и плоского заземленного электрода, ограничивающего электроды значениями у 0. Дискретные электроды выполнены в виде емкостных или индуктивных линейных делителей ВЧ напряжения. К электродам приложены два противофазных ВЧ напряжения с постоянной амплитудой U _m и частотой , под воздействием которых в анализаторе создается линейное по осям X и Y переменное электрическое поле. В анализатор через щель в плоском заземленном электроде вводятся ионы с начальными координатами х_н>0, у _н=0 и начальными скоростями v_y, обратно пропорциональными массам m анализируемых ионов. При этом ионы по осям X и Y совершают близкие к гармоническим колебания с одинаковой амплитудой у_m и периодом Т, пропорциональным массе m. За время анализа координата х ионов изменяется на противоположную x(t_A)=-x_н, а координата у становится равной нулю у(t_A)=0. Отсортированные ионы последовательно во времени в соответствии с массой m выводятся из анализатора и поступают на систему регистрации. Технический результат: улучшение аналитических характеристик масс-спектрометров гиперболоидного и пролетного типа. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к приборостроению, средствам автоматизации и системам управления, а именно к области космических исследований. Пылеударный масс-спектрометр содержит полусферическую мишень с одним отверстием в центре ее поверхности, что увеличивает вероятность соударения мишени с микрометеоритом при тех же размерах масс-спектрометра. Ускоряющий зазор представляет собой объем, ограниченный концентрически расположенными полусферической мишенью и полусферической сеткой, что обеспечивает равные длины траекторий ионов и тем самым устраняет зависимость результатов измерений от места соударения и обеспечивает увеличение достоверности результатов измерений. Параболический отражатель фокусирует ионы в параллельный поток, направленный точно в отверстие полусферической мишени. Разработанный масс-спектрометр обладает более высоким коэффициентом сбора. 1 ил.

Изобретение относится к области спектрометрии заряженных частиц и может быть использовано для измерения зарядового и массового состава плазмы. Способ реализуется путем погружения трубы дрейфа в плазму, последующего ускорения ионов за счет подачи на трубу дрейфа импульса напряжения отрицательной полярности длительностью, меньшей времени пролета в трубе дрейфа ускоренных ионов анализируемой плазмы с наибольшим соотношением Z/M_i, где Z - зарядность ионов в плазме, М_i - масса ионов, последующего разделения их по массе, заряду и энергии в процессе транспортировки в эквипотенциальном пространстве трубы дрейфа и измерения импульсов ионного тока на выходе трубы дрейфа, затем осуществляют второе измерение, аналогичное первому измерению, но при иной длительности импульса напряжения отрицательной полярности, подаваемого на трубу дрейфа, а зарядовый и массовый состав ионов плазмы определяют путем вычитания результатов измерения импульсов ионного тока на выходе трубы дрейфа, полученных при разных длительностях импульса напряжения отрицательной полярности. Технический результат: повышение разрешающей способности и точности определения зарядового, массового состава ионов плазмы. 3 ил.

Изобретение относится к области масс-спектрометрии и найдет применение при решении задач органической биоорганической химии, иммунологии и медицины, биотехнологии и экологии, при определении состава и свойств веществ в промышленности и в научных исследованиях. Времяпролетный масс-спектрометр, состоящий из импульсного источника ионов, пространства дрейфа, в конце которого последовательно установлены два плоских сетчатых конденсатора с тормозящими электрическими полями, и детектора, содержит второе дрейфовое пространство, образованное разнесенными вдоль оси прибора общими электродами плоских сетчатых конденсаторов, при этом второе дрейфовое пространство имеет тормозящий по отношению к первому дрейфовому пространству потенциал. Предложенный времяпролетный масс-спектрометр решает задачу повышения разрешения прибора без увеличения его габаритов. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, в частности к аналитическим системам, в которых определение состава и свойств веществ осуществляется по энергетическим спектрам заряженных частиц, извлекаемых из этих веществ, и может быть использовано для определения состава и свойств материалов в различных областях промышленности и в научных исследованиях. Анализатор энергии заряженных частиц содержит образец (эмитирующий заряженные частицы), наружный электрод и внутренний электрод с двумя кольцевыми щелями и детектирующую систему. Аксиальный и радиальный градиенты потенциала поля энергоанализатора согласованы вдоль пути следования заряженных частиц заданием соответствующей конфигурации эквипотенциальных поверхностей электродов анализатора. Технический результат: высокое разрешение энергоанализатора при максимально большой светосиле. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области спектрометрии заряженных частиц и может быть использовано для измерения зарядового и массового состава путем ускорения ионов, которое происходит в ускоряющем промежутке, формирующимся в вакуумной камере между входным торцом трубы дрейфа и плазмой при подаче на трубу дрейфа импульса напряжения отрицательной полярности и длительностью меньшей времени пролета в трубе дрейфа ускоренных ионов анализируемой плазмы с наибольшим соотношением Z/M_i, где Z - зарядность ионов в плазме, M_i - масса ионов. Импульс напряжения подается с импульсного источника ускоряющего напряжения, выполненного с отрицательной полярностью, высоковольтный вывод которого электрически соединен с трубой дрейфа, другой вывод соединен с заземленным корпусом вакуумной камеры. При транспортировке в трубе дрейфа ускоренные ионы разделяются на сгустки по массе, заряду и энергии, и разделенные сгустки регистрируются детектором. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Назначение: масс-спектрометрия преимущественно для космических исследований и для применения в других областях при условиях жестких ограничений массы и габаритов. Сущность изобретения: времяпролетный масс-спектрометр снабжен нелинейным масс-рефлектроном, с пленочным покрытием, задающим необходимую структуру отражающего поля, коаксиально расположенными приемником и источником ионов, позволяющим получать пакеты ионов с малой дисперсией по энергиям. 3 ил.

Изобретение относится к приборостроению средств автоматизации и систем управления, в частности к масс-спектрометрии. В масс-спектрометр, состоящий из электронной пушки, приемника ионов, ускоряющей сетки, двух отклоняющих пластин, генератора выталкивающих импульсов, генератора отклоняющих импульсов и двух заземленных сеток, дополнительно введены в бесполевое пространство между заземленными сетками дополнительная заземленная сетка, тормозящая сетка и полекомпенсирующая сетка, а между ускоряющей сеткой и первой заземленной сеткой введена запирающая сетка. Тормозящая и полекомпенсирующая сетки подключены к генератору тормозящего напряжения, запирающая сетка подключена к генератору запирающего напряжения. Генератор выталкивающих импульсов, генератор запирающего напряжения, генератор тормозящего напряжения, генератор отклоняющих импульсов, блок приема и обработки информации и электронная пушка подключены к выходам блока синхронизации, а к блоку приема и обработки информации подключен блок индикации. Представленная конструкция позволяет работать с частицами в диапазоне масс 1...10000 а.е.м. 3 ил.