一種基于柱形電場分析器的磁偏轉質譜計的制作方法

本發明涉及一種磁偏轉質譜計，屬于儀器儀表技術領域。

背景技術：

磁偏轉質譜計具有結構簡單、對污染不敏感、質譜峰形和定量性好的一系列優點，在航天空間科學探測中得到了廣泛應用。但是，隨著航天技術的不斷發展，對磁偏轉質譜計提出了更高的要求，例如靈敏度高、分辨本領高、質量范圍寬、實時在線分析檢測。

通常，磁偏轉質譜計由離子源、磁場質量分析器和離子流檢測器組成，雖然相對其他類型的質譜計而言，也具有結構簡單、質譜峰形和定量性好的優點，但由于離子源離子能量的發散和磁場分析器存在的能量色散，使得磁偏轉質譜計的分辨本領無法得到本質性改善，從而影響質量數相近粒子的分析。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于柱形電場分析器的磁偏轉質譜計，所述磁偏轉質譜計能夠使得磁場和電場產生的能量色散相互抵消，從而使得磁偏轉質譜計具有能量和方向雙重聚焦的能力，大大提高其分辨本領。

本發明的目的由以下技術方案實現：

一種基于柱形電場分析器的磁偏轉質譜計，所述磁偏轉質譜計主要包括離子源，第一狹縫，柱形電場分析器，第二狹縫，磁場分析器和離子流檢測器；

其中，所述柱形電場分析器和磁場分析器之間反向串聯；所述磁場分析器的離子束出射最大偏轉角γ_max滿足式(Ⅰ)所示關系，曲面半徑r滿足式(Ⅱ)所示關系；所述離子源與第一狹縫之間的距離d₁，所述磁場分析器端面與第二狹縫的距離d₁滿足式(Ⅲ)所示關系；所述電場分析器的偏轉角Φ滿足式(Ⅳ)所示關系；

其中，所述R₀表示柱形電場分析器的曲率半徑，所述R_max表示離子束出射最大偏轉半徑。

進一步的，所述離子源為電子碰撞型電離源，電子能量為70eV。

進一步的，所述柱形電場分析器為同軸圓筒形電極。

進一步的，所述柱形電場分析器的材質為不銹鋼。

進一步的，磁場分析器的材質為釹鐵硼永久磁鐵。

進一步的，所述磁分析器的上下端面為曲面結構。

有益效果

(1)本發明所述磁偏轉質譜計通過各部件及其位置關系的設計，并將所述柱形電場分析器和磁場分析器反向串聯，能夠使得磁場和電場產生的能量色散相互抵消，從而使得磁偏轉質譜計具有能量和方向雙重聚焦的能力，大大提高其分辨本領；同時，柱形電場分析器和磁場分析器反向串聯還能夠實現多質量離子的同步、實時探測，延伸質量探測范圍，并能夠減小儀器體積，減輕重量，實現磁偏轉質譜計的小型化，可應用于在線分析。

(2)本發明所述磁偏轉質譜計的磁分析器設計為曲面結構，能夠消除高級像差，形成完善的二級聚焦光學系統，在提高磁偏轉質譜計分辨本領的同時不損失儀器的靈敏度，從而使得儀器分辨本領和靈敏度同步提高。

(3)本發明所述磁偏轉質譜計的離子源為電子碰撞型電離源，電子能量選擇為70eV，從而可對照標準質譜圖庫獲得被分析物質。

附圖說明

圖1為本發明所述磁偏轉質譜計的結構示意圖；

其中，1-離子源，2-第一狹縫，3-柱形電場分析器，4-第二狹縫，5-磁場分析器，6-離子流檢測器；

所述γ_i表示離子束出射偏轉角，所述R_i表示離子束出射偏轉半徑。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例來詳述本發明，但不限于此。

實施例1

如圖1所示，一種基于柱形電場分析器的磁偏轉質譜計，所述磁偏轉質譜計主要包括離子源1，第一狹縫2，柱形電場分析器3，第二狹縫4，磁場分析器5和離子流檢測器6；

其中，所述柱形電場分析器3和磁場分析器5之間反向串聯；所述磁場分析器5的離子束出射最大偏轉角γ_max滿足式(Ⅰ)所示關系，曲面半徑r滿足式(Ⅱ)所示關系；所述離子源1與第一狹縫2之間的距離d₁，所述磁場分析器5端面與第二狹縫4的距離d₁滿足式(Ⅲ)所示關系；所述電場分析器的偏轉角Φ滿足式(Ⅳ)所示關系；

其中，所述R₀表示柱形電場分析器3的曲率半徑，所述R_max表示離子束出射最大偏轉半徑。

其中，所述離子源1為電子碰撞型電離源，電子能量為70eV。

所述柱形電場分析器3為同軸圓筒形電極。

所述柱形電場分析器3的材質為不銹鋼。

磁場分析器5的材質為釹鐵硼永久磁鐵。

所述磁分析器的上下端面為曲面結構。

本發明包括但不限于以上實施例，凡是在本發明精神的原則之下進行的任何等同替換或局部改進，都將視為在本發明的保護范圍之內。