Усиление - умножитель
Cтраница 3
Для повышения чувствительности схем измерения ионных токов в масс-спектрометрах часто применяются электронные умножители с открытым входом. Коэффициент усиления умножителя зависит от напряжения питания. Постоянная времени умножителя весьма мала 10 - 7 сек), что позволяет регистрировать быстропротекающие процессы. [31]
 |
Осциллограмма масс-спектра ксенона, зарегистрированного на масс-спектрометре фирмы Bendix Aviation Corporation. [32] |
В его конструкции в качестве динодов использованы два куска проводящего стекла размером 100 X 30 X 6 5 мм. Коэффициент усиления умножителя не меняется после напуска воздуха в прибор. [33]
 |
Вариант схемы совпадений на кристаллических диодах. [34] |
На рис. 380 приведены результаты этих измерений. По оси абсцисс отложено время задержки, по оси ординат - число импульсов на выходе в процентах по отношению к числу их в отсутствии задержки. При усилении умножителя М 1 6 108 схема регистрирует импульсы от единичных первичных электронов, если они раз-делены промежутком времени, не превышающим 2 95 10 - 10 сек. [35]
Фактор 7; представляет собой средний эффективный коэффициент конверсии на первом электроде вторично-электронного умножителя, измеряемый количеством вторичных электронов, эмиттируемых на один первичный ион. Без применения подобных умножителей в настоящее время практически невозможно реализовать требования, предъявляемые к чувствительности и быстродействию масс-спектрометра. Полный коэффициент усиления умножителя может быть выражен следующим образом: у YiV - где 7э - коэффициент умножения на всех электродах, кроме первого; п - число электродов. [36]
На рис. 4 представлен график зависимости усиления умножителя от приложенного к нему полного напряжения. Выход электронного умножителя был подключен прямо к электрометрической лампе типа 954 и к усилителю постоянного тока. При входном сопротивлении 109 ом и усилении умножителя 3 - 105 прибор на выходе усилителя показывает шум, соответствующий току на первый динод 10 19 а. Ионный ток 10 18 а дает сигнал, в десять раз превышающий шум. [37]
При любом методе определения концентрации для количественных расчетов анализ всех образцов должен проводиться при одинаковых условиях. Пока не установлено, можно ли коэффициенты относительной чувствительности, определенные при помощи фотографической пластины ( например, Мак-Кри, 1968), использовать для электрической регистрации; возможно, что они применимы только для оценки концентрации примеси. Это связано с трудностью определения абсолютного коэффициента усиления умножителя для различных элементов даже тогда, когда все анализа проводятся на одном приборе. [38]
При этом следует корректировать коэффициент усиления умножителя для разных видов ионов и проводить длительные измерения в широком динамическом диапазоне. Это общее положение относится к анализу сложной основы. Если анализируется чистое вещество с простой основой ( либо сплав известного состава), можно упростить процедуру и ограничиться измерением лишь линий основы. Тогда коэффициент усиления умножителя и коэффициенты относительной чувствительности необходимо будет измерять только для нескольких сигналов. Если все элементы основы имеют изотопы с малой распространенностью, уменьшается и динамический диапазон измерений. Подобный вид калибровки прибора, описанный Концемиусом и Свеком ( 1969), можно назвать анализом по отношению к линиям основы. В цитируемой работе определяли электрометрически La, Се, Рг и Nd в образце металлического эрбия при помощи ручного переключения пиков. La, 19 февраля) получено в серии из 5 измерений продолжительностью 1 - 2 с. Проводилась коррекция фона, который был измерен в различных точках выбранного диапазона масс. Авторы задались целью выяснить, вносятся ли в аналитические результаты большие ошибки в результате изменения условий искрообразования и прохождения ионов через прибор. [39]
 |
Схема умножителя Смита, который может работать в магнитных полях напряженностью несколько сот эрстед. [40] |
Если электронный умножитель используется для счета только положительных ионов, то влияние напряжения на величину выхода не сказывается в такой степени. Он использовался для измерения токов менее 10 - 19 а [2161] и обеспечивал высокую скорость счета, так как его разрешающее время, ограничиваемое только временем передвижения электронов, значительно меньше, чем у газонаполненных устройств типа трубок Гейгера - Мюллера. В нем нет мертвого времени, как в счетчиках Гейгера - Мюллера. Это время обычно ограничивается нагрузочным сопротивлением в анодной цепи и емкостью анода по отношению к земле. В связи с изменениями напряжения следует различать усиление умножителя и его эффективность. В в уравнении ( 48) ], зависящее от рабочего напряжения. Если производится счет импульсов, то оценивается эффективность, которая представляет собой отношение числа выходных импульсов к числу первоначальных ионов. Теоретически это отношение не должно зависеть от небольших изменений рабочего напряжения. [41]
Сигналы, регистрируемые коллектором монитора, в большинстве случаев достаточно велики для того, чтобы использовать электронные усилительные схемы. Первые эксперименты, проведенные в лаборатории авторов, выявили временную потерю стабильности умножителя типа Аллена, после того как на его первый динод попадали интенсивные ионные токи ( среднее значение 10 - 9 - 10 - 10А), соответствующие изотопам основы. Впоследствии эксперименты, проведенные с другими типами умножителей, подтвердили, что стабильность коэффициента усиления за большой промежуток времени значительно улучшается, если ограничить максимальный ионный ток, достигающий умножителя. Поэтому была введена практика регистрации масс-спектра, при которой на умножитель попадают только ионные токи, не превышающие - 5Х X1Q - 11 А. Сканирование производится автоматически вплоть до линий основы, затем ионный пучок частично отклоняется в источнике ионов, и пики основы прописываются вручную. Таким образом, гарантируется постоянство коэффициента усиления умножителя. [42]
Анализ микропримесей или определение распространенностей редких изотопов связаны с измерением ионных токов, интенсивность которых изменяется в широком диапазоне. Для выходных токов, больших 10 8 а, в умножителях наблюдается эффект усталости: при настройке на интенсивный ионный пучок выходной сигнал на регистраторе падает по сравнению с его первоначальным значением. Чувствительность восстанавливается через несколько минут после выключения ионного пучка. При регистрации токов, резко различающихся по интенсивности, возникают специальные проблемы в конструкции усилителя, стоящем после умножителя. Поэтому в ряде случаев предпочтительнее использовать двойную регистрирующую систему: интенсивные пучки измеряются усилителями постоянного тока, слабые - умножителями. При этом в процессе работы необходимо определить усиление умножителя. Высокая чувствительность особенно необходима при исследовании образцов, обладающих низкой упругостью пара и разлагающихся при повышении температуры, когда необходимо исследовать образец при возможно более низкой температуре. Таким образом он обеспечивает возможность работы при низких температурах и с малолетучими веществами. [43]
Страницы: 1 2 3