Введение

Класс масс-спектрометров
Масс-спектрометры

Секторный прибор – это общий термин для класса масс-спектрометров, использующих статический электрический (E) или магнитный (B) сектор, либо их комбинацию (разделенные в пространстве), в качестве масс-анализатора. Распространенными комбинациями секторов являются EB, BE (так называемой обратной геометрии), трехсекторные BEB и четырехсекторные EBEB (электрический-магнитный-электрический-магнитный) приборы. Большинство современных секторных приборов являются приборами двойной фокусировки (первоначально разработанными Фрэнсисом Уильямом Астоном, Артуром Джеффри Демпстером, Кеннетом Бэйнбриджем и Йозефом Маттаухом в 1936 году), поскольку они фокусируют ионные пучки как по направлению, так и по скорости.

Классическая геометрия

Это некоторые из классических геометрий масс-спектрографов, которые часто используются для различения различных типов секторных конфигураций, хотя большинство современных приборов не соответствуют точно ни одной из этих категорий, поскольку конструкции претерпели дальнейшую эволюцию.

Бэйнбридж, Иордания

Секторная геометрия прибора состоит из электрического сектора 127,30° без начальной длины свободного пробега, за которым следует магнитный сектор 60° с тем же направлением кривизны. Эта конфигурация, иногда называемая "масс-спектрометром Бэйнбриджа", часто используется для определения изотопных масс. Пучок положительных частиц формируется из исследуемого изотопа. Пучок подвергается комбинированному воздействию перпендикулярных электрического и магнитного полей. Поскольку силы, обусловленные этими двумя полями, равны по величине и противоположны по направлению при скорости, определяемой выражением

частицы не испытывают результирующей силы; они свободно проходят через щель, а затем подвергаются воздействию другого магнитного поля, описывая полукруговую траекторию и попадая на фотографическую пластину. Масса изотопа определяется последующим вычислением.

Маттаух Герцог

Геометрия Маттауха — Герцого состоит из электрического сектора 31,82° (в радианах), длины дрейфа, за которой следует магнитный сектор 90° с противоположным направлением кривизны. Вход ионов, отсортированных преимущественно по заряду, в магнитное поле создает эффект фокусировки по энергии и значительно более высокую пропускную способность, чем у стандартного энергетического фильтра. Эта геометрия часто используется в приложениях с широким энергетическим разбросом образуемых ионов, где, тем не менее, требуется высокая чувствительность, таких как масс-спектрометрия с искровым источником (SSMS) и вторичная ионная масс-спектрометрия (SIMS). Преимущество этой геометрии перед геометрией Ниера — Джонсона заключается в том, что ионы разных масс фокусируются в одной плоскости. Это позволяет использовать фотопластинку или другую плоскую детекторальную матрицу.

Нир Джонсон

Геометрия Ниера–Джонсона состоит из электрического сектора в 90°, длинного промежуточного участка дрейфа и магнитного сектора в 60° с одинаковым направлением искривления.

Хинтербергер Кениг

Геометрия Хинтербергера — Конига состоит из электрического сектора в 42,43°, длинного промежуточного участка дрейфа и магнитного сектора в 130°, имеющего то же направление кривизны.

Такэшита

Геометрия Такешиты состоит из электрического сектора в 54,43°, короткого участка дрейфа, второго электрического сектора с тем же направлением кривизны, за которым следует еще один участок дрейфа, а затем магнитный сектор в 180° с противоположным направлением кривизны.

Мацуда

Геометрия Мацуды состоит из электрического сектора в 85°, квадрупольной линзы и магнитного сектора в 72,5° с одинаковым направлением искривления. Эта геометрия используется в приборах SHRIMP и Panorama (газовый источник, высокое разрешение, мультиколлектор для измерения изотопных форм в геохимии).