В некоторых практических случаях недопустимо присутствие поля, создаваемого магнитом, используемым в анализаторе. Оказалось, что можно построить анализатор, основанный на электростатическом отклонении ионов, который мог бы дать альтернативное решение проблемы. В таком устройстве (рис. 5.9) отклонение иона обеспечивается электростатическим полем напряженностью Е, локализованным между двумя параллельными электродами. Как и в случае секторного магнита, радиус круговой траектории иона может быть определен из уравнения

(5.5)

где еЕ — кулоновская сила, действующая на ион.

Ионы из источников, описанных в разд. 5.3, обладают приблизительно одинаковой кинетической энергией, равной eV, где V — ускоряющий потенциал, приложенный к последнему вытягивающему электроду (рис. 5.3). Из уравнения (5.3) следует, что ионы из такого источника не могут быть разделены электростатическим полем и будут двигаться в поле по одной круговой орбите. Однако если устройство ионного источника позволяет получать ионы с одинаковым количеством движения (m? = — const), то разделение ионов по радиусу возможно, поскольку из уравнения (5.5)

(5.6)

Откуда следует вывод о возможности разделения ионов с различными массами.

Поэтому для работы электростатического секторного анализатора необходимо наличие ионного источника, обеспечивающего получение ионов с одинаковым количеством движения.

Схема такого источника представлена на рис. 5.9 Образование ионов в нем происходит в результате бомбардировки электронами молекул газа, находящихся в пространстве между электродами R и L, расположенными на расстоянии d друг от друга. Импульсы отрицательного относительно электрода R напряжения V прямоугольной формы длительностью т прикладываются к электроду L. Длительность импульса т выбирается малой по сравнению со временем пролета ионами пространства между электродами R и L, тогда как время между импульсами должно превосходить время пролета ионов.

На образующиеся однозарядные ионы действует сила, равная eV/d, в результате чего ионы приобретают одинаковое количество движения, равное

(5.7)

Из выражений (5.5) и (5.7) можно определить радиус траектории иона:

(5.8)

Положения щелей Si и Si, а также значения параметров V, E н х выбираются таким образом, чтобы через щель S2 могли проходить только ионы определенной массы. Сканирование масс осуществляется изменением одного из параметров V, т или Е.

Спектрометры этого типа имеют ряд преимуществ. Не имея магнитов и соответственно рассеянного магнитного поля, они легче и компактнее магнитных анализаторов; кроме того, устраняется проблема демонтажа и установки магнитов в связи с операцией прогревания системы. К. тому же получение ионов с одинаковым количеством движения является более простой задачей, чем получение ионов с одинаковой энергией.

Кроме того, если импульсное напряжение, прикладываемое к ускоряющему электроду L ионного источника, заменить постоянным, то анализатор можно использовать в качестве вакуумметра полного давления. Этот эффект объясняется тем, что постоянное напряжение создает ионы с одинаковой энергией, которые будут перемещаться в поле по одной и той же траектории. Естественно, справедливо и обратное положение: используя импульсное напряжение в спектрометре магнитно-секторного типа, можно получить ионы с одинаковыми траекториями [см. уравнение (5.2)]. Однако, насколько известно автору, идея секторного электростатического анализатора пока не реализована в виде серийного изделия.