190602. lajstromszámú szabadalom • Ionágyú berendezés szekunder ionemissziós tömegspektroszkóppiai vizsgálatokhoz
5 190602 6 vényében kísérletileg határozták meg. A csőből kijutó teljes gázáram: 77/2 Iö=I0r2^ ^ 2T(n) cosn sinn du 5 O így az „a” sugarú felületre jutó hányad: 10 v 2T(u) cosn sinn dn 77/2 2T(n) cosn sin;-1 du 15 o A T(u) függvény értékei L/R>i0 esetre szakirodalomból nem ismeretesek, ezért a számításokat és a találmány foganatosítási módját is L/R<10 esetre végeztük. 20 Mivel a találmány szerinti berendezésben az ionizációs térfogat néhány mm sugarú gömbtérfogatnak tekinthető, ezért pl. a=3 mm és r=10 mm, valamint L/R= 10 értékek In -r választása esetén a q= =^0,12-nek adódik, vagyis egy cső z:> lö esetén a teljes gázáram 12%-a halad át az ionizáció térfogaton. Ez azt jelenti, hogy változatlan nyomást alkalmazva a csövekben, 8 egymással szemben, szimmetrikusan elhelyezkedő cső esetén az ionizációs térfogat helyén az egy 30 csőből kijutó teljes gázáramnak megfelelő gázsűrűséget érhetünk el, míg pl. 20 cső esetén a gázsűrűség 2,5-szeresére növelhető, és így megnő az ionágyuból kivehető áramerősség is, illetve az előzővel azonos ionáram esetén törtrészére csökken a gázfelhasználás. 35 A csövek sugarának és az ionizációs térfogattól mért távolságuknak csökkentésével (az L/R érték változatlan hagyása mellett), valamint a csövek számának növelésével az is elérhető, hogy a csövekben az egy csőhöz képesti nyomásnál jóval kisebb nyomást alkalmazva és így keve- 40 sebb gázmennyiséget felhasználva, a kivehető ionáram nem csökken, sőt esetenként még nőhet is. A találmány megvalósítási módját az alábbi rajzok alapján ismertetjük. A molekulasugaras gázbevezetés elvét szemlélteti az 1. ábra. A működés feltétele, hogy a gáz 45 nyomása a molekuláris áramlás tartományát ne lépje túl. Az 1 gázbevezetés a 2 gázbevezető térből történik a 3 fúvókákba. A fúvókák méretét l/d>5 figyelembevételével kell elkészíteni, ahol 1 a fúvóka hossza, d a fúvóka átmérője. A molekuláris áramlás és a fúvóka mérete kö- 50 vetkeztében megvalósulnak a 4 molekulasugarak, melyek az 5 pontban metszik egymást, ahol 8-nál nagyobb számú fúvóka esetén a bevezetett gáz nyomásánál nagyobb nyomás alakul ki. A találmány szerinti újtípusú gázbevezetéshez szüksé- 55 ges fúvókák egy kiviteli formája látható a 2. ábrán. A megoldás szerint a 6 cső körgyűrű homlokfelületébe radiális irányú négyzet vagy háromszög szelvényű 8 hornyokat készítünk, majd hozzáillesztjük az ugyanolyan méretű, 7 sík homlokfelületű csőhöz. Az összeillesztett felületek 50 mentén így jönnek létre az ionsugarak előállítására alkalmas fúvókák, melyeket tehát a 8 hornyok alakítanak ki. Ilyen módon igen nagyszámú és kisméretű fúvókát lehet előállítani. A fentiek szerint előállított fúvóka rendszert kétfajta módon építhetjük be az ionágyuba. Az egyik típusnál a gázbevezetés az osztott Wehnelt elektródán kiképzett furatokon át történik, melyet a 3. ábra szemléltet. A 9 izzó katód által előállított és 10 Wehnelt-henger által szabályozott elektronok a 11 mágnes hatása által megnövekedett úthosszái a 12 anódhenger ionizációs terébe kerülnek. Ugyanide jutnak a 13 gázbevezető üregen és a 14 fúvókákon át áramló gázmolekulák. A találmány szerinti megvalósulás esetén a 15 legnagyobb gáznyomás helyén keletkeznek az ionok, melyeket a 16 iongyorsító gyorsít a kívánt kinetikus energiára, és a 18 ionsugár formájában hagyják el az ionforrást. A 3. ábrán látható megoldásban a gázfúvókákat úgy alakítjuk ki, hogy a 19 kúpos homlokfelületű csőhöz illeszkedik a 20 kúpos kiképzésű ellen darab, amely minimálisan 8, maximálisan 150 db hornyot tartalmaz, és amelyeket kívülről a K köpeny fogja közre. A másik kiviteli típusnál a fúvóka rendszeren át történő gázbevezetést az üreges kiképzésű anódhengeren keresztül biztosíthatjuk. Ezt szemlélteti a 4. ábra. Itt az 1 bevezetendő gáz a 17 gázbevezető térbejut, majd a gázmolekulák a 3 fúvákákon keresztül jutnak az 5 legnagyobb gázsűrűségű helyre, ahonnan a már a 3. ábránál ismertetett módon gyorsítás után kerülnek ki az ionforrásból. A találmány szerinti eljárás és berendezés előnyeit az alábbiakban lehet összefoglalni: Kisebb gázfogyasztás (ennek értékes gázok használata esetén van jelentősége, vagy ha igen hosszú folyamatos üzemet kell biztosítani). A gázfelhasználás csökkenésével arányosan csökken a gázban levő szennyező komponensek bejutása a vákuumkamrába. Ez olyan előnyt nyújt, mintha nagyobb tisztaságú gáz használnánk. Tehát csökken a zavaró háttér hatása. Miután az inok elhagyják az ionizációs térfogatot, egyre csökkenő nyomású térbe kerülnek, így a gáztérrel való ütközés és szétszóródás valószínűsége lecsökken. Kisebb szívósebességű vákuumszivattyú alkalmazását is megengedi, sőt, esetenként iongetter szivatytyúk alkalmazása is szóba jöhet, (az iongetter szivattyú a nemesgázokat rosszul szívja). Szabadalmi igénypontok l.Ionágyu berendezés szekunder ionemissziós tömegspektroszkópia vizsgálatokhoz, amely az ionkeletkezés helyét kijelölő ütközési térből, az ehhez csatlakozó gázbevezetőből, az ütközési tér végén elhelyezkedő és az elektronok termikus emisszióját biztosító izzókatódból, az ütközési teret közvetlenül körebefogó anódhengerből és az izzókatódnál elhelyezkedő Wehnelt-hengerből, az anódhengerhez kívülről illeszkedő és az elektronok úthosszát növelő állandó mágnesből, az izzókatóddal és a Wehnelt hengerrel szemben, az ütközési tér és a gázbevezető után elhelyezkedő iongyorsító elektródából, valamint az eddigieket közrefogó külső köpenyből áll, azzal jellemezve, hogy a gázbevezető olyan fúvóka rendszer, amely minimálisan 8, maximálisan 150 db gázfúvókából (3) áll, 4
