Brevet FR2246976A1 — publié le 19750502

Un multiplicateur d'électrons de spectromètre de masse utilisé en régime de fonctionnement à haute pression tel qu'un régime à ionisation chimique ou à impact d'électrons à haute pression donne lieu dans la pratique courante à un bruit de fond. oe bruit a été attribué à des particules énergétiques non chargées traversant un filtre de masse et excitant l'émission de photons par la matière qu'elles frappent. aes photons provoquent l'mission d'électrons qui sont multipliés par une émission secondaire ayant lieu sur les dynodes du gultiplicateur d'électrons. Selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, un suppresseur de bruit est disposé sur le trajet de particules énergétiques non chargées incidentes de façon que des dernières pénètrent dans des puits du suppresseur de bruit. l'électrode de conversion, l'électrode collectrice et les synodes du multiplica teur-d'électrons sont ainsi protégées par les puits de toute radiation électromagnétique engendrée par les particules non chargées incidentes. les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après à titre d'exemple en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente un convertisseur ionsélectrons agencé conformément à un mode de réalisation préféré de la présente invention, - la figure 2 représente un convertisseur ionsélectrons conforme à un autre mode de réalisation préféré de l'invention et se prêtant à la fois à la conversion d'ions positifs et d'ions négatifs. - la figure 3 est une vue en perspective du suppresseur de bruit des figures 1 et 2 - la figure 4 est une vue latérale du suppresseur de bruit des figures 1 à 3. Suivant les dispositions illustrées sur la figure 1, des particules énergétiaues provenant d'un appareil injecteur d'ions 22, tel qu'un filtre de masse ou qu'une source d'ions à haute pression du type comunément employé dans un filtre de masse fonctionnant en régime d'ionisation chimique ou de haute pression d'électrons, pénètrent dars une enceinte 20 placée sous vide par une ouverture 11 ae celle-ci. Des sources de tension 111, 112, 114 et 116 créeent des champs électriques entre l'enceinte sous vide 20, un suppresseur de bruit 12, une électrodes de conversion 14, une dynode 16 et un collecteur 18.Les particules m+ chargées positivement sont déviées par le champ électrique existant entre le suppresseur de bruit 12 et l'électrode de conversion 14 et frappent l'électrode de conversion 14 avec une force telle qu'un échange d'énergie se produise au niveau de l'électrode de cn- version 14. L'énergie cinétique d'une particule positive en mouvement est transmise aux électrons dans l'électrode de conversion 14. Ce transfert d'énergie doms lieu à la libération d'électrons par l'électrode de conversion 14.-Une grille 15 est placée entre l1 électrode de conversion 14 et l'ouverture 11, comme représenté sur la figure 1, afin d'empocher les électrons e émis par la urface de l'électrode de conversion 14 de suivre en direction de l'ouverture 11 lechamp électrique qui serait présent sans cela. les éléments émis e sont attirés vers la dynode 16, comme schématisé sur la figure 1, par un champ électrique établi entre l'électrode de conversion 14 et la dynode 16. La dynode 16 est le siège d'une émission d'électrons secondaires. Une grille 17 est placée entre l'électrode de conversion 14 et la dynode 16 en vue d'empêcher les électrons libérés par la dynode 16 de suivre les champs électriques qui existeraient sans cela, par exemple, entre la dynode 16 et l'électrode de conversion 14 ou 11 ouverture 11. On peut faire appel à des dynodes additionnelles pour augmenter le facteur de multiplication des électrons. les électrions issus de la dynode finale sont attirés vers le collecteur 18 par un champ électrique établi entre le collecteur 13et la dynode finale. En changeant la polarité des sources de tension 111 et 112 de la figure 1 ou en prévoyant une électrode de conversion, une ou des dynodes et une électrode collectrice supplémentaires convenablement reliées à des sources de tension comme illustré sur la figure 2, on peut réaliser un convertisseur ions-électrons à faible bruit propre à recevoir à & fois des ions à charge positive et des ions à charge négative. Dans tous les cas, les particules non chargées m ne sont déviées par aucun champ électrique et poursuivent leur trajectoire initiale en direction du suppresseur de bruit 12, comme schématisé sur la figure 1. Comme on le voit mieux sur les figures 3 et 4, il existe une forte probabilité pour que les particules non chargées m pénètrent dans un puits 13 du suppres {=r de bruit 12 car la surface totale des e::trém s frontales des cloisons 4 du suppresseur de bruit est faible en comparaison de la surface totale des ouvertures 3 des puits mesurée dansun plan perpendiculaire à la trajectoire initiale d'une particule non chargée incidente m , Comme visible sur la figure 4, les puits 13 sont conformés de façon que le quotient de la profondeur d de chaque puits par sa largeur w soit supérieur à l'unité. lorsqu'une particule énergétique non chargée m frappe une cloison 4 ou le fond 2 d'un puits 13 et qu'une radiation électromagnétique est émise, l'électrode de conversion 14, la dynode 16 et l'électrode collectrice 18 sont protégées de cette radiation électromagnétique; I1 en resulte la suppression des effets photoélectriques susceptibles de s'exercer sur l'électrode de conversion 14, sur la dynode 16, ltélectrode collectrice 18 ou l'enceinte 20-. Lors de l'utilisation du suppresseur de bruit 12 décrit ci-dessus dans un multiplicateur d'électrons de spectromètre de masse fonctionnant en régime à haute pression, on a obtenu une réduction du bruit de fond observé à une valeur inférieure au 1/10 de sa valeur nominale. REVENDICATIONS 1 - Convertisseur ions-électrons à faible bruit du genre comportant une enccinte posant être placée sous vide, des moyens pour l'injection de particules chargees et non chargées dans l'enceinte suivant une trajectoire initiale, une électrode de conversion dl posée dans ltenceinte, une électrode collectrice disposée dans l'enceinte, des moyens pour établir un champ électrique entre 2!électrode de conversion et l'électrode collectrice en vue d'obliger les électrons fournis par l'électrode de conversion à se déplacer vers l'électrode collectrice, caractérisé en ce que ltélectrode de conversion et l'électrode coîl-ectrice sont placées en dehors de la trajectoire initiale des particules injectées, en ce qu'un suppresseur de bruit comportant une pluralité de puits est placé dans l'enceinte sur la trajectoire initiale des particules injectées en vue de protéger l'électrode de conversion et l'électrode collectrice des radiations électromagnétiques engendrées par l'impact de particules non chargées, et en ce qu'il est prévu des moyens propres à établir des champs électriques entre l'enceinte, l'électrode de conversion et le suppresseur de bruit en vue de dévier des particules chargées de la tr jectoire initiale vers ltélectrode de conversion. 2 - Convertisseur selor la revendication 1, caractérisé en outre en ce qu'une dynode est placée dans ltenceinte en dehors de la trajectoire initiale des particules injectées de façon à émettre des électrons secondaires lorsqu'elle est frappe par des électron Jn ce que des moyens sont prévus pour établir un champ électrique entre l'électrode de conversion et la dynode en vue d'obliger les électrons fournis par l'électrode de conversion à se déplacer en direction de la dynode, et en ce que des moyens sont prévus pour établir un champ électrique entre la dynode et l'électrode collectrice en vue d'obliger les électrons secondaires émis par la dynode à se déplacer en direction de l'électrode collectrice. 3 - Convertisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les puits présentent une profondeur supérieure à leur largeur 4 - Convertisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une grille conductrice est électriquement couplée à l'électrode de conversion et disposée de façon à protéger ladite électrode de conversion des champs électriques établis entre la trajectoire initiale des particules injectées et ladite électrode de conversion.