10.12. Некоторые масс-спектрометры для определения состава газовых смесей при быстропротекающих процессах

К быстропротекающим процессам относятся процессы взрыва, горения, газовых разрядов, для изучения которых требуются специальные приборы. К таким приборам можно отнести масс-спектрометры МСХ-4 и МСХ-6 Они предназначены для качественного анализа состава газовых смесей с интервалом времени порядка одной микросекунды.

Принцип их работы основан на том, что ускоренный пакет ионов подается в высоковакуумное пространство дрейфа, где происходит разделение ионов в соответствии с их скоростью. На коллектор приходят вначале наиболее быстрые, легкие ионы, а затем последовательно более медленные, тяжелые ионы. Коллектор связан с высоковольтным электронным усилителем, который усиливает первоначальный ионный ток и подает его на экран электронно-лучевой трубки, где происходит временная развертка спектра.

• Прибор МСХ-4. Он выполнен в виде двух основных узлов: датчика и радиотехнической стойки. В датчик входят: источники ионов, пространство дрейфа, коллектор и связанный с ним высоковольтный электронный усилитель, а также генераторы частоты электронного тока и выталкивающего импульса.

В радиотехническую стойку входят все блоки, предназначенные для управления, контроля и регистрации ионных токов. Сюда входят: электронно-лучевая трубка, блок высокого напряжения, таймерное устройство (блок временной развертки), блок эмиссии катода и блок прогрева датчика.

В масс-спектрометре МСХ-4 предусмотрены следующие режимы работы:

- Контрольный (проверочный) или режим настройки. Здесь проверяется качество регистрируемого спектра на экране электронно-лучевой трубки, его расположение, регистрируется остаточный масс-спектр.

- Непрерывная регистрация, когда спектры следуют друг за другом с интервалом во времени порядка 200 микросекунд. Эти спектры регистрируют непрерывно скоростной камерой или отдельно в заданный момент времени фотоаппаратом.

- Строчная развертка или строчный режим, когда пропускается серия из шести спектров, затем следует временной интервал в 330 микросекунд и вновь пропускается серия из шести спектров и т.д. Это особый режим работы и используется в некоторых специальных случаях.

Данный прибор не имеет собственной вакуумной системы, поэтому для него требуется отдельный вакуумный пост. Основные рабочие параметры прибора следующие: диапазон измеряемых масс-1 ÷ 600 а.е.м.; разрешающая способность -100; длина пространства дрейфа-1,5 м; диапазон рабочих давлений-1∙10^-6 ÷ 1∙10^-9 мм.рт.ст.; потребляемая мощность-2 Квт; вес-180 кг.

• Прибор МСХ-6. Масс-спектрометр МСХ-6 по принципу работы и по устройству аналогичен МСХ-4, однако, имеет свои отличительные особенности. Этот прибор имеет свою вакуумную систему и усовершенствованную конструкцию датчика, в котором используется специальный отражательный экран с положительным потенциалом. Это дает возможность удлинить путь движения ионов и одновременно произвести их фокусировку, что заметно повышает разрешающую способность. Основные рабочие параметры МСХ-6 следующие: диапазон измеряемых масс 1 ÷ 3000 а.е.м.; разрешающая способность - 350; длина пространства дрейфа - 1,6 м; диапазон рабочих давлений - 5 10^-7÷10^-8 мм. рт. ст.; потребляемая мощность-4,0. Квт; вес-500 кг.

Кроме рассмотренных здесь, выпускается и эксплуатируется большое разнообразие других масс-спектрометров.