Джерело іонів

Пристрій для отримання пучка позитивних іонів атомів і молекул, який складається з іонізаційної камери та вузла іонізатора, який відрізня 3 рмувати паралельний пучок іонів. Крім того, такий рефлектор менше забруднюється. Запропонована конструкція дозволяє значно зменшити розкид електронів за швидкостями і іонів за енергіями. Порівняльний аналіз з прототипом показує, що запропонований пристрій має ряд переваг: додаткова сітка запобігає виходу іонів крізь стінки, створюючи умови для збільшення їх кількості, дозволяє зберегти на високому рівні струм іонізуючих електронів при зниженні енергії іонізації, циліндрична форма рефлектора забезпечує формування паралельного пучка іонів на виході з джерела. Цей висновок підтверджується виконаними за допомогою програми моделювання електронно- та іоннооптичних систем SIMION [3] розрахунками геометрії іонних пучків, що витягуються з джерела іонів (розрахунок ілюструється Фіг.1, де на Фіг.1а зображені розрахункові траєкторії іонів прототипу, а на Фіг.1б - розрахункові траєкторії іонів запропонованого пристрою). На Фіг.2 зображено конструкцію пристрою, схема джерела іонів. На Фіг.3 зображено джерело іонів у зборі на робочому фланці монопольного мас-спектрометра. Пристрій складається з двох поперемінно працюючих катодів прямого розжарювання 2, за якими змонтовано відбивач електронів 1. Всередині корпусу джерела знаходиться сітчастий анод 3 у вигляді циліндра, потенціал якого задає енергію іонізуючим електронам. Симетрично (коаксіально) на відстані 1/3 діаметру анода розташовано додаткову сітку 8. Перпендикулярно до площини електронного пучка (катод-анод) міститься витягаючий електрод 4, що слугує для вилучення позитивно заряджених іонів з області взаємодії електронів з нейтральними частинками. Фокусування іонів у пучок здійснюється іонно-оптичною системою, яка складається з фокусуючого електрода 5 і діафрагми 6, що є вхідною для блоку електродів масаналізатора. Циліндричний електрод 7, розташований напроти діафрагми 6, виконує функцію рефлектора - відбивача утворених іонів. Працює пристрій наступним чином. Електрони емітують з катода, прискорюються різницею поте 58673 4 нціалів між катодом і анодом до енергії, необхідної для іонізації частинок, які знаходяться в проміжку анод-катод (область іонізації). Частина електронів, які пройшли крізь анод-сітку 3, попадають в область гальмуючого потенціалу додаткової сітки 8 і повертаються в область іонізації. Завдяки цьому збільшується ефективна довжина траєкторії електронів, тобто область іонізації. Іони, які виникли внаслідок зіткнення з електронами, витягаються з області іонізації електричним полем, створеним різницею потенціалів між витягаючим електродом 4 і анодом 3, формуються в пучок за допомогою фокусуючого електрода 5 та виводяться через вихідну діафрагму 6 у вигляді паралельного пучка в іонно-оптичну систему аналізатора іонів. Важливою перевагою пристрою в порівнянні з прототипом є значно краща однорідність електронів за швидкостями, запобігання їх втраті за рахунок симетризації області іонізації і перешкоджання влученню в область підвищеного градієнта витягаючого потенціалу, тому іони мають значно менший розкид за енергією в порівнянні з прототипом. Катод розташовано на відстані, яка дорівнює діаметру анода. Тому у цій області витягаюча напруга становить приблизно 5% повної витягаючої напруги. Запропонований пристрій протягом двох років використовується в Інституті електронної фізики НАН України при дослідженнях процесів іонізації, дисоціативної іонізації при взаємодії повільних електронів з атомами і багатоатомними молекулами. Крім того, його можна застосовувати як стандартне джерело іонів для монопольного та квадрупольного мас-спектрометрів. Джерела інформації: 1. Багров Н.Н., Тесленко В.Х., Пилипенко. Ионный источник квадрупольного и однопольного масс-спектрометра / - Криогенная и вакуумная техника. - 1973. - №3. - с. 53-54. 2. Монопольный масс-спектрометр МХ-7304А. Описание и Инструкция по эксплуатации / SELMI. Сумы. - 2002. 3. Dahl D.A. SIMION 3D v. 7.0 User's Manual. Idaho National Eng. Envir. Lab., 2000. 480 p. 5 Комп’ютерна верстка А. Рябко 58673 6 Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601