Спектрометр ион-циклотронного резонанса

В магнитном поле, перпендикулярном траектории иона, последний движется по окружности. При этом период

обращения Т не зависит от энергии частицы, так как

.

Подставляя выражение r из предыдущего уравнения, получаем

ИИ А Д

N соленоид S

Рис. 11. Схема спектрометра ион-циклотронного резонанса:

N и S – полюса магнита;

- ионный источник;

- детектор ионов;

А – анализатор;

траектория иона показана в виде спирали, а направление

переменного электрического поля – стрелкой.

Частота вращения -

В связи с тем, что ионы из ионного источника вылетают под различными углами к магнитному полю, их траектория имеет форму цилиндрической спирали. Это увеличивает время движения иона в анализаторе до 5 … 10 мсек, в то время как при движении по прямой это составляло бы доли микросекунды. Если теперь приложить переменное электрическое поле перпендикулярно магнитному полю, то на частотах будет происходить поглощение энергии, так как будет иметь место циклотронный эффект ускорения движения поля с раскручиванием спирали. Функция поглощения энергии от частоты дает масс-спектр.

Для спектрометра ион-циклотронного резонанса не требуется низкое давление, поскольку частота циклотронного резонанса иона не зависит от его скорости на определенную частоту. Поэтому ион-циклотронный резонанс может быть использован для изучения реакций ионов и нейтральных частиц.

Отрицательные ионы, образованные при столкновении с медленными электронами, движутся по спирали с противоположным направлением вращения. Они также могут быть зарегистрированы при частоте, соответствующей их массе.

Первый прибор ион-циклотронного резонанса был смонтирован в 1958 г.