P1100266

Jony o masie m i ładunkiem t po przejściu przez pole elektryczne o rćżaip. potencjału U uzyskuji) energię

(283)

gdzie v - prędkość jonów.

(28.4)

Zgodnie zc wzorem (28.4) jony z jednakowym ładunkiem będą poruszać ^ z prędkością odwrotnie proporcjonalną do pierwiastka z masy.

W polu magnetycznym B jony poruszają się po liniach zakrzywionych o pro. mieniu R, który niożna wyznaczyć z równania

(28.5)

ij. z równości sił odśrodkowej i dośrodkowej.

Rozwiązując równania (28.4 i 28.5), otrzymuje się

m

■ przekształcając (28.6)

m    R²B²

e 2U

m

Równanie (28,7) jest nazywane równaniem spektrometru masowego. Z równam wynika, że dla danej odległości szczelin, indukcji pola magnetycznego B i przyspieszającego potencjału U do kolektora trafią tylko jony o ściśle określonym stosunku m\e.

Jony o innym stosunku m/e będą trafiać na ścianki rury i zostaną wraz z uit ^jonizowanymi produktami rozkładu usunięte z układu.

Zmieniając napięcie przyspieszające U przy stałej wartości B (lub odwrotni^ można stopniowo doprowadzić do kolektora jony o wszystkich masach występujące w wiązce jonowej.

Na innej zasadzie skontruowane są spektrometry masowe dynamiczne (wyposażone w analizatory czasu przelotu) (rys. 28.5). W źródle jonowym okresowo wytwarza się krótkie impulsy jonów o czasie trwaniu rzędu mikrosekund. Tc jonowe „paczki" są wystrzeliwane do długiej rury próżniowej (obszar dryfu) i monoenerge-tyczne jony będą poruszać się z różną prędkością proporcjonalną do mje. Podcai prostoliniowego jednostajnego ruchu następuje rozdzielenie i detektor wyktyw najpierw jony o najmniejszym stosunku mje_% a później najcięższe jony. Tak więc rozdział jonów zachodzi na podstawie różnic w czasie potrzebnym do przelotu jon od źródła do detektora zgodnie as morem

■

m _ 2Ut² e 1

gdzie: / - droga przelotu jonów; t - czas przelotu.

Obsfai'

jMuach f Z 3 «J

¹    \ i i / y

\.

Do ponpy prożniaiMej

5

6

Spektrometry dynamiczne są stosowane do dokładnej analizy izotopowej.

Bardzo rozpowszechniony jest system spektrometrów masowych, który nie wymaga magnetycznego analizatora, tzw. spektrometr wielkiej częstotliwoki wg Ben-rena (rys. 28.6). Jony przyspieszone do jednakowej energii w źródle jonowym trafiają do analizatora, który składa się z jednego, lub częściej z kilku stopni (siatek

Rys. 28.6. Jcdnostopniowy spektrometr wysokiej częstotliwości wg Benem 1 — katoda rozżarzona; 2 — anoda przyspieszająca; iJJ" — siatki;

4 - kolektor

o wielkiej częstotliwości). Każdy stopień obejmuje trzy siatki równoodległe od siebie o stałym napięciu, przy czym do środkowej siatki przyłożone jest pole wielkiej częstotliwości. Gdy przez taki filtr wysokiej częstotliwości przechodzą jony nic będące w fazie pola wielkiej częstotliwości, to tracą energię, z drugiej strony energia jonów, które dochodzą do siatki o wielkiej częstotliwości w zgodnej fazie zwiększają swoją energię. Jeżeli na anodę przed wejściem wiązki jonowej na kolektor przyłoży sę odpowiedni potencjał hamujący, to zostaną zarejestrowane tylko jony o maksymalnej energii zgodnie z równaniem

(28.9)

m    0.226- 10^utf

T--W~

gdzie: U - potencjał przyspieszający, V; l - odległość między siatkami, cm; /-częstotliwość napięcia, MHz.

Tak więc rozdzielenie jonów zachodzi na podstawie ciągłej zmiany częstotliwości napięcia przykładanego do salki,

403