Разделение и фокусировка ионных потоков в импульсных электрических полях

• Автор: Любчич, Александр Дмитриевич
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 142 с. : ил

ІііЛа оЛСпйс.
ри д о а і ґтсітттлт: тэгАпроСМ
і лпип х . у/ищгхи х-/_хххх
1.1 Очерк развитая идеи динзмичеекои мзсс-спектромеірий.
і .2 Постановка задачи.
ГЛАВА 2. ИМПУЛЬСНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ В ПЛОСКОМ
КОНДЕНСАТОРЕ.
2.1 Вывод основных соотношении.
2.1.1 Имнульс напряжения прямоугольной формы. І
2.1.2 Импульс напряжения произвольной формы. і
2.1.3 “Прямоугольный” удар на фоне постоянного ноля.
2.2 Двумерное движение с ударом.
2.3 Выводы
д.4 Физические параметры удара.
2.5 Определение су-удара.
ГЛАВА 3. ЛИНЕЙНЫЕ СИСТЕМЫ С ИМПУЛЬСНЫМ ПИТАНИЕМ.
3.1 Постановка задачи. Общие свойства одномерных линейных 39 систем с импульсным питанием.
3.1.1 Фокусировка по начальной скорости.
3.1.2 Зависимость положения точки фокуса от момента старта частиц.
3.1.3 Зависимость положения точки фокуса от массы частиц.
3.1.4 Сравнение влияния массы частиц и момента их старта на положение точки фокуса.
3.1.5 Торможение частиц в системах с большим коэффициентом увеличения. 4о
3.1.6 Зависимость момента фокусировки от времени старта и массы частицы. 46 з ,2 движение в двумерном линейном поле с импульсом напряжения
прямоугольной формы.
3.3 Идеальная объемная фокусировка в линейных импульсных системах
3.4 Времяпролетные масс-анализаторы на базе линейных импульсных систем.
ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ УДАР В НЕЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМАХ.
4.1 Постановка задачи. Одномерный случаи.
4.2 Пример использования полученных формул. Решение обратной задачи об идеальной угловой фокусировке импульсного пучка частиц.
4.3 Задача идеальной фокусировки в двумерном случае.
4.4 Пример ЙСПОЛЪЗОВаНйЯ ИОЛуНСННЬТК формул. РеНЮНИе ООраТНОИ задачи об идеальной фокусировке импульсного пучка частиц но углам и энергиям. о
4.4.1 Вывод вспомогательных утверждении. 8з
4.4.2 Получение первого члена в разложении потенциала.
/1 /I ТТиАпатчлип г*гч 1*п/лло
~т.т..д /~У1 VI рVп/1 ПО
4.4.4 Пространственно-временная аберрация.
4.4.5 Разрешающая сила системы.
4.4.6 построение второго члена разложения нотенниалънои функции.
4.5 Одномерный случай. Импульс произвольной формы.
4.6 Двумерный случай. Импульс произвольной формы.
4.7 Решение обратной задачи об идеальной фокусировке импульсного пучка частиц по углам и энергиям в случае импульса напряжения непрямоугольной формы.
ГЛАВА 5. ЭНЕРГОАНАЛИЗАТОР “АРКА”.
5.1 Структура поля.
о.з Движение в плоскости симметрии.
5.3 Фокусировка и дисперсия.
5.3.1 Линейная энергетическая дисперсия.
5.4 Пространственная фокусировка в “Арке”.
5.4.1 Аналитическое описание параксиальных потоков.
5.5 Выводы по главе.
ГЛАВА 6. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ УДАР В ПОЛЕ ‘АРКИ’.
6.1 Прямоугольный удар б Арке .
6.2 Экспоненциальный во времени удар в “Арке”.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ‘
ЛИТЕРАТУРА

ВТ* О 1Т0ТТТ
РУДУППУ.
Транспортировка и фокусировка, разделение по массам и энергиям заряженных частиц, создание правильного электронно-оптического изображения и ряд других более специальных операций с пучками в вакууме лежат в основе большинства диагностических аналитических приборов современной физической электроники, химии, материаловедения. До недавнего времени в маес-снектрометрнн применялись в основном статические поля, но сейчас на первый план выдвинулись более компактные и простые динамические масс-анализаторы, использующие времяиролётный принцип разделения ионов по массам, диоо селекцию иоков в переменных электрических нолях, гасширение треоованин к масс-анализу но чувствительности, разрешению и анализируемому диапазону масс привели к тому, что старые приемы динамической масс-спектрометрии стали подвергаться ревизии и появился стимул развития новых динамических принципов, существенно отличающихся от классических. Именно таким новым плодотворным способам управления ионных потоков и посвящается данная работа. В основу ее положена следующая весьма общая физическая идея Ю.К. Голикова, связанная с возможностью трансформации ноля скоростей данного ионного потока в однородных и неоднородных в зьространстве электрических полях с импульсным напряжением на электродах. При длительностях импульсов, составляющих примерно десятые доли и менее от времени пролета каких-либо типичных ионов через область поля, характер движения в быстроменяющихся импульсных полях приобретает новое физическое качество, которое можно сформулировать как шлейке своеобразного электрического удара, когда частица не успевает заметно сместиться по координатам, но величина и направление вектора жороети изменяется практически скачком на существенную величину. Это гзменение зависит от величины поля, массы частицы, ее скорости и взаимной

Здесь должно выполняться условие Л<0,1мксек (80), что также дает вполне реальную ситуацию.
Однако для практической реализации не менее важной характеристикой является напряжение на конденсаторе Фь создающее удар.
Оценим это напряжение с помощью формулы (73), задав 1=0,05м, А=0,3мксек= З-шсек, во=100эв.
Для того, чтобы хорошо разделять самые тяжелые массы 299ю и 300ю потребуем, чтобы соответствующая разница энергий 3, накопленная за счет одного удара, была равна 0,1 зв.
5=0,1 эв (81)
Полагая рі= 299 и ]іт= 300 из (73) находим Фц

О0 — Здесь Ф0- число электрон-вольт. Отношение 5/єо безразмерное.
Вариант 1.
Если 8= ОД эв, Бо=100 эв (Ф0=100), то из формулы (82) находим
Ф. = — 1002 в = 1 кв
Вариант 2.
8о= 200 эв (Фо= 200), 5= 0,2 эв Ф, - -1098 в = 1Д кв
Вариант 3.
о0= 200 эв (Ф0= 200), 5= 0,1 эв Ф, = -776,7 в