Brevet FR2670048A1 — publié le 19920605

SPECTROMETRE DE MASSE AVEC DEUX SECTEURS MAGNETIQUES PERPENDICULAIRES Les qualités des spectromètres de masse magnétiques dépendent largement de la valeur de l'induction magnétique B dans les entrefers de sélection. En fait, pour préserver la sensibilité, on doit pouvoir utiliser des faisceaux ioniques de grande section et donc conserver des entrefers importants: la valeur B est ainsi limitée. Dans la nouvelle invention, un premier secteur à entrefer large opère une sélection grossière des ions et aplanit le faisceau ionique; ce faisceau plat est repris par un deuxième secteur magnétique à entrefer très étroit, orienté à 90" du premier et dans lequel règne une induction B beaucoup plus grande. Il est ainsi possible entre les deux secteurs d'imprimer aux ions une post-accélération considérable. Sans perte de sensibilité la résolution est améliorée tout en gardant au système des dimensions raisonnables. le nouveau spectromètre comporte essentiellement (fig I) 1/ Un premier secteur magnétique (a) avec entrefer large 2/ Une source ionique (i) qui, en raison de la largeur de l'entrefer disponible, peut avoir un rendement élevé. 3/ Une fente de sélection (f) profilée dans une électrode épaisse. Le secteur (a) transforme le faisceau ionique de grande section en provenance de (i), en un ruban mince au niveau de (f). Le potentiel d'accélération et donc l'énergie des ions, est relativement faible en raison de la valeur limitée de l'induction magnétique B dans le premier secteur. 4/ Un deuxième secteur magnétique (b) avec entrefer très étroit, placé en vis à vis de (f). Les plans médians des entrefers de (a) et (b) sont à 90" l'un de l'autre (celui de (b) est ainsi confondu avec le faisceau ionique presque plat à la sortie de (f).). Une différence de potentiel élevée est établie entre (f) et (b). (Le profil de la fente (f) est d'ailleurs calculé de façon à collimater le faisceau ionique entre (f) et (b).) (profil en forme de gouttière). 5/ Un diaphragme de sélection (d) de petite section. Le secteur (b) focalise les ions sur (d) 6/ Un dispositif de détection du courant ionique, par exemple un multiplicateur d'électrons, Le fonctionnement peut être schématisé comme suit: Un faisceau ionique de large section en provenance de la source (i) est focalisé par le premier secteur (a) sur la fente (f) où la section du faisceau n'a pratiquement qu'une dimension (ruban). Après avoir subi une forte accélération et une collimation, le ruban ionique pénetre dans le deuxième secteur (b) et est focalisé sur le petit diaphragme (d) où la section du faisceau est quasi ponctuelle. L'énergie finale des ions est élevée en raison de la post-accélération entre (a) et (b), permise par la forte valeur de l'induction B dans le secteur (b) à entrefer réduit. Les aberrations dues aux valeurs aléatoires des énergies ioniques initiales sont considérablement réduites. D'autre part, la très faible section du diaphragme de sélection finale élimine la majeure part du bruit sans diminuer l'intensité du signal utile. La construction est simple: les deux secteurs (a) et (b) peuvent être des secteurs à déviation de 900 ; la source ionique peut être une source à géométrie plane donnant un faisceau d'ions de large section quasi collimaté. REVENDICATIONS 1/ Spectromètre de masse caractérisé par le fait qu'il comporte deux secteurs magnétiques de sélection (a) et (b), le premier ayant un entrefer large et le second, un entrefer étroit par le fait que les plans médians des entrefers de (a) et (b) sont perpendiculaires; pas le fait que le premier secteur (a) focalise le faisceau issu d'une source d'ions sur une fente étroite (f) à la sortie de (a) ; par le fait qu'une différence de potentiel importante entre (f) et (b) accroit substantiellement l'énergie des ions et collimate le faisceau émergent ; par le fait que le secteur (b) focalise ce faisceau plat collimaté sur un diaphragme de sélection finale de très petite section. 2/ Spectromètre de masse suivant la revendication n"l, caractérisé par le fait que les secteurs (a)et (b) sont des secteurs de déviation à 900 ; par le fait qu'une source ionique de structure plane fournit à l'entrée de (a) un faisceau ionique de large section quasi collimaté; par le fait que le profil de la fente (f) de sélection à la sortie de (a), en forme de gouttière, améliore la collimation du faisceau à la sortie de (f).