Методы повышения стабильности характеристик гиперболоидных масс-спектрометров типа трехмерной ионной ловушки с вводом ионизирующего электронного потока

• Автор: Филиппов, Игорь Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 211 с. : ил.

АННОТАЦИЯ
Работа посвящена разработке методов повышения стабильности и воспроизводимости характеристик гиперболоидных масс-спектрометров типа трехмерной ионной ловушки с вводом ионизирующего электронного потока.
В работе изучаются основные свойства полимерных
углеводородных пленок, образующихся на электродах под действием
электронного потока, и их влияние на параметры ионных ловушек.
Разработан способ уменьшения скорости образования
углеводородных пленок на электродах за счет вывода электронного потока из рабочего объема анализатора.
В работе исследованы особенности прохождения потоков заряженных частиц через каналы;' ‘ на стенках которых образуются полимерные углеводородные пленки.
Разработана конструкция источника электронов с внутренним
креплением для радиального ввода ионизирующего электронного потока в рабочий объем анализатора трехмерной ионной ловушки.
В работе найдены пути минимизации искажений электрического поля в анализаторах ионных ловушек при наличии каналов для ввода и вывода заряженных частиц.
Разработан метод радикального увеличения срока службы анализаторов ионных ловушек без разборки и механической очистки электродной системы.
Приводятся результаты экспериментального обследования гиперболоидных масс-спектрометров.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1.
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ
1.1. Введение
1.2. Классификация гиперболоидных электродных систем и принцип работы ГМС типа ТИЛ
1.3. Обзор причин, приводящих к ухудшению параметров ГМС типа

1.4. Задачи диссертационной работы
Глава 2.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАЗОВАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ПЛЕНОК НА ПОВЕРХНОСТИ ЭЛЕКТРОДОВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ МЕДЛЕННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ
2.1. Введение
2.2. Экспериментальная установка для измерения работы выхода материалов при образовании на них углеводородных пленок загрязнений
и методика проведения экспериментов
2.3. Динамика изменения работы выхода металлов
под действием электронной бомбардировки
2.3.1. Влияние времени бомбардировки электронным потоком
2.3.2. Влияние температуры поверхности на скорость
изменения работы выхода поверхности
2.3.3. Влияние плотности бомбардирующего электронного
потока на скорость изменения работы выхода поверхности
2.3.4. Влияние энергии бомбардирующего электронного
потока на скорость изменения работы выхода поверхности

2.3.5. Электрические свойства образующихся
полимерных углеводородных пленок
2.3.6. Выводы
Глава 3.
ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ИОНИЗИРУЮЩЕГО ПОТОКА В РАБОЧЕМ ОБЪЕМЕ ГИПЕРБО-ЛОИДНОЙ ИОННОЙ ЛОВУШКИ
3.1. Введение
3.2. Ввод электронного ионизирующего потока
3.2.1 Уравнения движения электронов в рабочем объеме ГМС
3.2.2. Радиальный ввод электронного ионизирующего потока
3.2.2(а). Размеры отпечатка по оси У
3.2.2.(б). Размеры отпечатка по Ъ координате
3.2.2.(в). Влияние поперечных скоростей на конфигурацию отпечатков электронного потока
3.2.2.(г). Изменение энергии электронов при их пролете
через анализатор
3.2.3. Осевой ввод электронного ионизирующего потока
3.3. Компьютерное моделирование влияния полимерных углеводородных пленок, образующихся при вводе электронного ионизирующего потока на параметры
ГМС типа трехмерной ловушки
3.4. Деградация параметров ГМС в процессе работы
3.5. Выводы
Глава 4.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОХОЖДЕНИЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ ЧЕРЕЗ КАНАЛЫ ВВОДА/ВЫВОДА
4.1. Введение
4.2. Компьютерное моделирование прохождения электронов через узкую щель в кольцевом электроде с учетом влияния образующихся полимерных углеводородных пленок

К началу настоящей работы не существовало работ, в которых бы изучалось изменение контактной разности потенциалов поверхности твердых тел при образовании на них полимерных углеводородных пленок в условиях, в которых работают гиперболоидные масс-спектрометры. Величина вводимого электронного тока, как правило, может варьироваться в пределах от единиц до 100 мкА при энергии потока 100-200 эВ, а рабочее давление находится в пределах 10'4-10~6 мм рт. ст. Это вызывает необходимость исследования динамики изменения КРП поверхности электродов при образовании полимерных пленок.
Из обзора литературы следует, что величина поверхностного потенциала образующихся при электронной бомбардировке пленок зависит от материала подложки, плотности тока и энергии бомбардирующего потока. Согласно различным авторам, максимальное значение потенциала пленки может достигать десятков вольт. Таким образом, эта величина требует уточнения применительно к условиям, в которых функционируют ГМС типа ТИЛ.
Очевидным способом уменьшения негативного влияния электронного потока является его вывод из рабочего объема анализатора. Однако, к началу данной диссертационной работы этот способ не был где-либо рассмотрен и внедрен. Все усилия при создании ГМС были направлены только на обеспечение максимального ввода ионизирующего электронного потока, а не его вывода. Первые конструкции электродных систем имели только одно входное отверстие для ввода потока [57,58]. Реализация идеи вывода электронов предусматривает;
- во-первых, создание соответствующего канала для вывода электронного потока. Если учесть, что в электродах анализатора должен быть выполнен еще один канал - канал для вывода отсортированных ионов, то наличие в электродной системе, по крайней мере, трех каналов для ввода/вывода заряженных частиц, приводит к появлению дополнительных искажений поля;