SU511752A1 - Лазерно-плазменный источник ионов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к источникам ионов, в частности к конструкции лазерноплазменных источников ионов дл  масс- спектрометрии.

Известен лазерно-плазменный источник ионов дл  масс-спектрометрии, содержащий оптический квантовый генератор с модулированной добрютностью, систему фокусировки лазерного излучени  на поверхност образца, устройство дл  установки образца систему выт гивани  и фокусировки ионного пучка.

Однако в известном устройстве в массовом спектре ионного пучка имеетс  значительное число многозар дных ионов, что в р де случаев неблагопри тно сказываетс  на работе масс-спектрометров. Кроме того , известный источник обладает малой светосилой из-за несовершенства примененной в нем системы выт гивани  и фокусиРОБКИ .

Цель изобретени  - снизить долю многозар дных ионов в массовом спектре.

Это достигаетс  тем, что система выт гивани  и фокусировки, а также устройство дл  установки образца расположены так, что угол между нормалью к поверхности образца и осью системы выт гивани  и фокусировки меньше ОО° и составл ет , например, ЗО-50°.

Кроме того, с целью повышени  светосилы источника, система выг гпвани  и фокусировки ионного пучка выполнена в виде системы типа сферический диод, содержащей сферическую сетку, обращенную выпуклой стороной к образцу, выт гивающий и фокусирующий электроды.

На чертеже изображен лазерно-плазменный источник ионов.

Оптический квантовый генератор 1 представл ет собой частотный лазер с модулированной добротностью. Объектив 2, исправленный на сферическую аберрацию, располагаетс  за телескопической системой 3. Мишень-образец 4 установлена на изол торе 5 так, что ее ионно-оптическа  ось составл ет острый угол с ее нормалью например, 30-50°. Изол тор св зан с манипул тором 6. Мишень, экспандер 7, сферическа  сетка 8 и фокусирующий электрод

электрически соединены и наход тс  под потенциалом пор дка 20 кв. Выт гивающий электрод 1.0 и выходна  диафрагма 11 имеют нулевой потенциал.

Устройство работает следующим образом .

Оптический квантовый генератор 1 на алюмоиттриевом гранате, активированном неодимом, в режиме модулированной добротности генерирует импульсы световой энерГИИ с пиковой мощностью до 10 ВТ и

частотой повторени  до 100 Гц. Излучение лазера проходит через телескопическую систему 3 дл  коррекции уГловой расходимости и фокусируетс  на поверхности мишени 4 объективом 2 в п тно диаметром , 10-lOO мкм. В целом система фокусировки позвол ет создать на поверхности иссле дуемого образца плотность потока энергии

ТОо

излучени  пор дка 10 вт/см , что обеспечивает безфракционное испарение различных элементов с их последующей полной ионизацией . Образующа с  плазма расщир етс  в объеме экспандера 7, и ее граница фиксируетс  сеткой 8. Расположение ионно-оптической оси под острым углом к нормали мишени уменьшает долю многозар дных ионов в пучке вследствие их более узкого углового распределени .

Сетка 8, выт гивающий электрод 10 и фокусирующий электрод 9 моделируют поле сферического диода. Ионы, выт гиваемые полем с границы плазмы, ускор ютс  и фокусируютс  на щель диафрагмы 11 источника .

Манипул тор 6, св занный с мищенью 4 через изол тор 5, позвол ет смещать мишень-образец от центрального положени  по двум координатам вручную и автоматически и тем самым сканировать поверхност образца лазерным лучом и проводить поверностный и послойный анализ твердых тел.

Предлагаемое устройство, созданное и испытанное на кафедре твердого тела МИФИ, позволило получить при ускор ющем напр жении 24 кв на выходной щели 0,1x2 мм ионнътй ток 25 мка. При этом дол  многозар дных ионов не превышала 1% от общего числа ионов.

Средний ток на выходе при рассто нии от мишени до сетки 10 см и частоте следовани  импульсов 100 Гц сэставл л 10 а, что вполне достаточно дл  массспектрометрических устройств высокого разрешени .

Claims (2)

1.Лазерно-плазменный источник ионов дл  масс-спектрометрии, содержащий оптический квантовый генератор с модулированной добротностью, систему фокусировки лазерного излучени  на поверхность образца , устройство дл  установки образца, систему выт гивани  и фокусировки ионного пучка, отличающийс  тем, что, с целью снижени  доли многозар дных ионов в массовом спектре, система выт гивани  и фокусировки, а также устройство дл  установки образца расположены так,

что угол Между нормалью к поверхности образца и осью системы выт гивани  и фокусировки меньше 9О и составл ет, например 30-50°.

2.Источник ионов по п. 1, о т л и ч а - ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  светосилы источника, система выт гивани  и фокусировки ионного пучка выполнена в виде системы типа сферический диод, содержащей сферическую сетку, обращенную выпуклой стороной -к образцу, выт гивающий и фокусирующий электроды.