섹터 질량 분석계

섹터 계측기는 질량 ^[1]분석기로 정적 전기(E) 또는 자기(B) 섹터 또는 두 섹터의 일부 조합을 사용하는 질량 분석기의 일반 용어입니다(별도로 공간).이러한 섹터의 인기 있는 조합은 EB, BE(일명 역기하학), 3 섹터 BEB 및 4 섹터 EBEB(전기-자기-전기-자기) 계기입니다.대부분의 현대 섹터 계측기는 방향과 ^[3]속도 모두에 이온 빔을 집중시킨다는 점에서 이중 초점 악기(1936년 프랜시스^[2] 윌리엄 애스턴, 아서 제프리 뎀스터, 케네스 베인브리지 및 조셉 마타우흐에 의해 처음 개발됨)입니다.

이론.

섹터 계측기에서 볼 수 있는 균질, 선형, 정적 전기장 또는 자기장(별도)에서 이온의 동작은 간단하다.물리학은 로렌츠 힘의 법칙이라고 불리는 단일 방정식으로 설명됩니다.이 방정식은 모든 질량 분석 기술의 기본 방정식이며 비선형, 비균질적 경우에도 적용되며 일반적으로 전기역학 분야에서 중요한 방정식이다.

$\displaystyle \mathbf {F} =q(\mathbf {E} +\mathbf {v} \times \mathbf {B} ),$

여기서 E는 전계 강도, B는 자기장 유도, q는 입자의 전하, v는 전류 속도(벡터로 표현), ×는 교차곱이다.

따라서 선형 균질 전기장(전기 부문)에서 이온에 가해지는 힘은 다음과 같습니다.

${\displaystyle F}$ ${\displaystyle =}$ ${\displaystyle q}$E {\$displaystyle$ F$=qE$

음이온과 음이온과 반대방향의 전기장 방향입니다.

힘은 전하와 전계 강도에 의해서만 좌우됩니다.가벼운 이온은 관성의 차이로 인해 더 많이, 더 무거운 이온은 덜 굴절되고 이온은 전기 부문을 빠져나갈 때 공간에서 서로 물리적으로 분리된 이온 빔으로 분리됩니다.

그리고 선형 균질 자기장(자기 영역)에서 이온에 가해지는 힘은 다음과 같습니다.

${\displaystyle F}$ ${\displaystyle =}$ ${\displaystyle q}$ ${\displaystyle v}$B {$displaystyle$ F$=qvB$

자기장과 이온 자체의 속도 벡터에 수직이며 교차곱의 오른쪽 법칙과 전하의 부호에 의해 결정되는 방향으로 수직이다.

자기 영역의 힘은 속도 의존성에 따라 복잡하지만, 적절한 조건(예: 균일한 속도)을 갖추면 공간에서 물리적으로 전기 부문과 같이 다른 빔으로 분리됩니다.

클래식 지오메트리

설계가 더 발전함에 따라 대부분의 현재 계측기가 이러한 범주 중 어느 범주에도 정확하게 들어맞지 않지만, 이는 종종 다른 유형의 섹터 배치를 구별하는 데 사용되는 질량 분석기의 일부 고전 기하학이다.

베인브리지-요르단

섹터 계측기 지오메트리는 초기 드리프트 길이가$$ 없는 127.30$°({\displaystyle \frac{\sqrt{\pi \mathrm{}}}{}}$2$)({\$}{\$sqrt$ {2$}}\right)})$ 전기 섹터와 곡률 방향이 동일한 60° 자기 섹터로 구성됩니다.때때로 "베인브리지 질량 분석계"라고 불리는 이 구성은 동위원소 질량을 결정하는 데 종종 사용됩니다.연구 대상 동위원소로부터 양성 입자 빔이 생성된다.빔은 수직 전기장과 자기장의 결합 작용을 받습니다.이 두 개의 장에 기인하는 힘은 입자가 다음과 같이 주어진 속도를 가질 때 같고 반대이기 때문이다.

${\displaystyle v=E/B,}$

그들은 결과적인 힘을 경험하지 않는다; 그들은 슬릿을 자유자재로 통과하고 다른 자기장에 노출되어 반자성 경로를 횡단하고 사진 판을 친다.동위원소의 질량은 후속 계산을 통해 결정된다.

마타우치-헤르조그

Mattauch-Herzog 지오메트리는 31.82°(${\displaystyle }$ ${\displaystyle /}$ ${\displaystyle 4\sqrt{\mathrm{}}}$2 { $displaystyle \pi$/$4${\$sqrt {2}}$ radians$$) 전기 섹터로 구성되어 있으며, 드리프트 길이에 이어 곡률 ^[4]방향의 90° 자기 섹터가 이어집니다.주로 전하로 분류된 이온이 자기장에 들어오면 에너지 집중 효과가 발생하며 표준 에너지 필터보다 훨씬 높은 투과율을 보입니다.이 지오메트리는 스파크 소스 질량 분석(SSMS) 및 2차 이온 질량 분석(SIMS)^[5]과 같이 감도가 필요한 이온에서 높은 에너지 확산을 가진 애플리케이션에서 자주 사용됩니다.Nier에 비해 이 지오메트리의 장점은 다음과 같습니다.존슨 기하학은 서로 다른 질량의 이온들이 모두 같은 평면에 집중된다는 것입니다.이를 통해 사진 플레이트 또는 기타 평판 검출기 어레이를 사용할 수 있습니다.

니어존슨

더 니어-Johnson 지오메트리는 90° 전기 섹터, 긴 중간 드리프트 길이 및 동일한 ^[6][7]곡률 방향의 60° 자기 섹터로 구성됩니다.

힌터베르거-코니히

힌터버거-코니그 형상은 42.43° 전기 섹터, 긴 중간 드리프트 길이 및 동일한 곡률 방향의 130° 자기 섹터로 구성됩니다.

다케시타

Takeshita 지오메트리는 54.43° 전기 섹터와 짧은 드리프트 길이, 동일한 곡률 방향의 두 번째 전기 섹터로 구성되어 있으며 반대 곡률 방향의 180° 자기 섹터 앞에 또 다른 드리프트 길이가 이어집니다.

마츠다

마쓰다 형상은 같은 곡률 방향의 85° 전기 섹터, 4극 렌즈 ^[8]및 72.5° 자기 섹터로 구성됩니다.이 지오메트리는 SHIMP 및 Panorama(지구화학의 동위원소 측정용 가스 소스, 고해상도, 멀티플렉터)에 사용됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

• 질량 분석 이온 운동 에너지 분석법
• 리모트 플래그멘테이션 충전
• 케네스 베인브리지
• 알프레드 O. C. 니어

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