ПЫЛЕУДАРНЫЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТР

Полезная модель относится к приборостроению, системам автоматизации и системам управления, а именно к области космических исследований.
Известен масс-спектрометр, содержащий мишень, линейное электростатическое зеркало, приемник ионов и ускоряющую сетку (Сысоев А.А., Сурков Ю.А., Леонтьев В.А., и др. // ПТЭ, 1993, №4, стр.126).
Недостатками являются большие потери ионов и малая разрешающая способность.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является масс-спектрометр, содержащий мишень, электростатический отражатель, приемник ионов, электростатический цилиндрический отражатель, фокусирующие электроды полусферической формы, блок обработки ионного спектра, источник ионов, управляющую сетку, ускоряющую сетку, выходную сетку, нагреватель, отражатель, источник тока нагревателя, источник тока и напряжения отражателя, источник напряжения управляющей сетки, источник изменяемого во времени импульсного напряжения, выталкивающую сетку и источник напряжения (патент №2122257 МПК Н 01 J 49/40, опубл. 20.11.98, бюл. №32).
Недостатками прототипа являются малая разрешающая способность на больших массах и высокие потери ионов.
Поставлена задача разработать пылеударный масс-спектрометр с высокой разрешающей способностью по массе и малыми потерями ионов.
Поставленная задача достигается тем, что в устройство, содержащее мишень, приемники ионов, электростатический отражатель, заземленные сетки, источник изменяемого во времени импульсного напряжения, источник напряжения и блок обработки ионных спектров, причем приемники ионов расположены между мишенью и ближайшей к ней заземленной сеткой со стороны электростатического отражателя симметрично, относительно оси симметрии мишени, согласно полезной модели введены иммерсионная линза,
усилитель, ключ и блок индикации, а электростатический отражатель состоит из нелинейного отражателя и отражающей сетки, которая расположена за нелинейным отражателем относительно мишени и выгнута в ее сторону, заземленные сетки расположены попарно на некотором расстоянии друг от друга: две с одной стороны мишени между мишенью и иммерсионной линзой и две с другой стороны мишени между приемниками ионов и электростатическим отражателем, причем вход усилителя подключен к мишени, выход - к ключу, управляющий выход которого подключен к источнику изменяемого во времени импульсного напряжения, выход которого соединен с мишенью, приемники ионов подсоединены к входам блока обработки ионного спектра, а индикатор - к его выходу; выходы источника напряжения соединены с иммерсионной линзой, отражающей сеткой и с нелинейным отражателем, а заземленные сетки заземлены.
На фиг.1 представлена структурная схема устройства.
Пылеударный масс-спектрометр содержит мишень 1, приемники ионов 2, электростатический отражатель, состоящий из нелинейного отражателя 3 и отражающей сетки 4, иммерсионную линзу 5, заземленные сетки 6, усилитель 7, ключ 8, источник изменяемого во времени импульсного напряжения 9, источник напряжения 10, блок обработки ионных спектров 11 и блок индикации 12. Мишень 1 подключена к входу усилителя 7. Выход усилителя 7 подключен к управляющему входу ключа 8. Вход источника изменяемого во времени импульсного напряжения 9 соединен с ключом 8, а выход - с мишенью 1. Заземленные сетки 6 находятся под нулевым потенциалом. Выходы источника напряжения 10 подключены к отражающей сетке 4, иммерсионной линзе 5 и к входам нелинейного отражателя 3. Выходы приемников ионов 2 подключены к входам блока обработки ионных спектров 11, выход которого соединен с блоком индикации 12.
Устройство работает следующим образом. Пылевая частица соударяется с мишенью 1, выбивая электроны с ее поверхности и разлетается на отдельные ионы. Импульс удара усиливается усилителем 7 и при помощи ключа 8 по
прошествии времени τ снимает напряжение с мишени 1, подаваемое источником изменяемого во времени импульсного напряжения 9. Ускоренные за время τ ионы вылетают в верхнее бесполевое пространство, отражаются иммерсионной линзой 5 таким образом, что фокусируются в центр отражающей сетки, которая направляет их в приемники ионов 2. Ионы разделяются по массам во времени, проходя нелинейный отражатель 3. сигнал с приемников ионов 2 поступает в блок обработки ионных спектров 11, с которого поступает на блок индикации 12. Источник напряжения 10 создает заданные потенциалы на нелинейном отражателе 3, отражающей сетке 4 и иммерсионном отражателе 5.
Особенностью отражающей сетки 4 является то, что она выгнута в сторону мишени с радиусом R≈2...3 м. Это способствует дополнительной пространственной фокусировке ионных пучков в приемники ионов 2. Таким образом, уменьшаются потери ионов, что способствует увеличению чувствительности устройства.
Фокусировка ионов по энергиям производится с помощью иммерсионной линзы 5 и дополнительно в нелинейном отражателе 3. Использование нелинейного отражателя 3 повышает разрешающую способность устройства.
Устройство позволяет определить состав микрометеоритов и пылевых частиц малой концентрации с высокой разрешающей способностью.