Cтраница 2
Особый случай фокусировки электронов представляет собой так называемый газосфокусированный электронный луч, возникающий при прохождении пучка электронов через газ. В этом случае стягивание пучка электронов происходит под действием радиального поля, возникающего вследствие скопления по оси пучка положительных ионов, образуемых ионизацией частиц газа соударениями электронов, а также вследствие электродинамических сил, действующих между электронами, быстро движущимися параллельно друг другу. [16]
Двигаясь в резонансе с высокочастотным полем, ионы будут по спирали приближаться к краю полюса магнита. Пучок ускоренных положительных ионов выводят из циклотрона с помощью отклоняющего электрода 6 ( см. рис. 9 - 14, б), на который подается высокий отрицательный потенциал. Проходя мимо него, пучок ионов изменяет свою траекторию и через окошко, закрытое тонкой фольгой, выходит из камеры. [17]
Если перезарядка происходит вблизи катода, нейтральный атом может с большой скоростью удариться о катод. Опыт показывает, что при таких ударах также происходит эмиссия электронов из катода. Для обнаружения этого процесса пучок положительных ионов отклоняют в сторону от катода магнитным полем или улавливают ионы отрицательно заряженной сеткой и собирают эмиттируемые электроны специальным добавочным электродом. При бомбардировке катода быстрыми нейтральными невозбужденными атомами эмиссия электронов из катода происходит за счет кинетической энергии этих атомов. [18]
В методе масс-спектрометрии с искровым источником ионов существует много причин, вызывающих элементную дискриминацию. Маловероятно, например, что плазма искры имеет элементный состав, точно соответствующий составу твердого образца. Аналогично выходящий из щели пучок положительных ионов не идентичен плазме. Это означает, что без введения поправок и использования стандартных образцов этот метод позволяет определить полный элементный состав твердых веществ с КОЧ 3 для большинства элементов. [19]
Еще в 1898 г. Вин показал, что каналовые лучи представляют собою пучок положительных ионов, изменяющих свое направление в магнитном поле. Вин также обнаружил неоднородность этих пучков. Томсон ( 1910), применяя электростатическое и магнитное поля, зафиксировал на фотопластинке разделение пучка положительных ионов, образующихся при ионизации неона, и тем самым дал впервые доказательство существования изотопов. [20]
Вытягивающий электрод укреплен на керамических стойках ( служащих для подсоединения формирующей ионно-оптической системы) и отделен от анода фторопластовым кольцом. Места соединения постоянных магнитов с металлическими частями конструкции уплотнены фторопластовыми прокладками с целью уменьшения газовой нагрузки на вакуумные насосы при работающем источнике ионов. Вся конструкция собрана на фланце для присоединения к вакуумной системе. Катодный узел, совмещенный с трубкой напуска рабочего газа ( пропан), также выполнен на разборном фланцевом соединении для возможности замены катода. Система формирования пучка положительных ионов углерода включает в себя фокусирующую одиночную линзу и отклоняющую систему. [21]
Тандемный генератор Ван де Граафа. Энергия частиц, ускоряемых с помощью электростатических генераторов, была значительно увеличена благодаря использованию принципа тандема - остроумной идеи, впервые предложенной в 1936 г., но реализованной лишь двадцатью годами, позже. В двухкаскадном тандемном генераторе Ван де Граафа посредством бомбардировки электронами создаются отрицательные ионы ( такие, как Н -), которые ускоряются в направлении положительного высоковольтного электрода, расположенного в средней части кожуха со сжатым газом. Внутри этого электрода отрицательные ионы, имеющие энергию 5 - 10 Мэв, проходят сквозь наполненный газом канал, где с них обдираются электроны. Образовавшийся при этом пучок положительных ионов ускоряется далее обычным способом в направлении заземленного электрода. Выпускаются двухкаскадные тандемы, обеспечивающие ток протонов ( Е 20 Мэв) порядка нескольких микроампер. Ток в такого рода машинах, как правило, меньше, чем в обычных генераторах Ван де Граафа, что связано с трудностью изготовления эффективных источников отрицательных ионов. Сообщалось об ускорении в тандемных генераторах пучков гелиевых ионов, хотя образование ионов Не, и особенно Не2, является, конечно, весьма удивительным явлением. [22]
Для поисков редких изотопов и установления верхних пределов распространенности гипотетических ядер были сконструированы специальные приборы. Экспериментально определенный изотопный состав элементов может быть использован для проверки гипотез о строении ядра, и точные таблицы распространенности изотопов жизненно необходимы ядерной физике. При рассмотрении разрешающей силы масс-спектрометра наложение, вызываемое пиком соседней массы, обычно выражают в процентах от высоты этого пика, причем наложение порядка 0 1 % считается удовлетворительным. Однако когда один пик значительно превосходит соседний по интенсивности, влияние наложения становится более заметным и чувствительность обнаружения малого пика будет определяться не чувствительностью регистрирующей системы, а скорее этим наложением. Хвосты, связанные с пиками, в обычном аналитическом масс-спектрометре асимптотически стремятся к нулю с обеих сторон пика. Большей частью они вызываются разбросом пучка положительных ионов при столкновении с нейтральными молекулами газа. Приборы с простой фокусировкой, используемые обычно для подобных определений, позволяют получить величину этого отношения ( чувствительность определения распространенности), равную 104для массы 100 при наинизшей величине рабочего давления. Один из путей повышения эффективной чувствительности определения распространенности заключается в концентрировании редких изотопов путем собирания положительных ионов с соответствующим массовым числом на одном масс-спектрометре и изучения концентрата на втором аналогичном приборе. Такие результаты были получены путем последовательного соединения двух магнитных анализаторов масс на специальном приборе, построенном для изучения редких изотопов. У щели коллектора первого анализатора ( дискриминирующая щель объединенной установки) ионы получают дополнительное ускорение и входят во второй анализатор. Необходимо отметить, что увеличение разрешающей силы на этой системе исчезающе мало. Первый такой прибор был построен Инграмом и Гессом [1011]; энергия ионов в первом анализаторе была равна 1500 зв, а во втором - 10 000 зв. Позднее Уайт и Коллинз 12162 ] построили установку, снабженную 20-ступенчатым электронным умножителем и очень чувствительным широкополосным детектором, что позволило получить высокую чувствительность определения распространенности. Единственный природный изотоп, открытый за последнее десятилетие, был обнаружен при его помощи [2163]; большое число элементов исследуется сейчас на наличие неожидаемых изотопов. [23]