Держатели образов для LIBRA 200

Держатели образов для ПЭМ LIBRA 200 FE

Держатели боковой загрузки полностью совместимые с гониометром  ПЭМ Libra 200 FE, предназначены для манипуляций с образцами в камере микроскопа и реализации in-situ исследований эволюции параметров образца при различных внешних воздействиях.   

Gatan Model  643 одноосный аналитический держатель

Предназначен для получения ПЭМ изображений и аналитических приложений (электронная дифракции и EDX) , где не требуется две оси наклона образца

Особенности:

• Бериллиевые шайбы фиксации образца для проведения EDX анализа
• Оптимизация конструкции для проведения EDX анализа
• Интегрированная чашка Фарадея, позволяющая измерять ток первичного пучка электронов 

Основные характеристики:

Макс. скорость дрейфа	менее 1.5 нм/мин
Макс. разрешение (при нулевом угле наклона)	0.34 нм
Макс. размер образца (диаметр × толщина)	3 × 0,1 мм
Макс. область обзора (при нулевом угле наклона)	3,24 мм2
Макс. область обзора (при α=60º)	0,79 мм2
Материал посадочного места	бериллий (Be)
Угол наклона	α= 0..60º

Gatan Model  646 двухосный аналитический держатель

Предназначен для получения изображений с высоким разрешением, держатель  включает в себя ряд конструктивные особенности, благодаря которым является оптимальным для электронной дифракции и EDX анализа кристаллических образцов.

Особенности:

• Бериллиевые шайбы фиксации образца для проведения EDX анализа
• Оптимизация конструкции для проведения EDX анализа
• Надёжный механизм β наклона
• Интегрированная чашка Фарадея, позволяющая измерять ток первичного пучка электронов 

Основные характеристики

Макс. скорость дрейфа	менее 1.5 нм/мин
Макс. разрешение (при нулевом угле наклона)	0.34 нм
Макс. размер образца (диаметр × толщина)	3 × 0,1 мм
Макс. область обзора (при нулевом угле наклона)	3,24 мм2
Макс. область обзора (при α=60º)	0,79 мм2
Материал посадочного места	бериллий (Be)
Угол наклона	α= 0..60º, β=0..45º

Gatan Model  626 одноосный аналитический крио-держатель (трансфер)

Крио-держатель предназначен для переноса и последующих низкотемпературных замороженных гидратированных образцов.  Может быть использована для исследований in-situ фазовых переходов, а также для минимизации углеродных загрязнений и нежелательных тепловых эффектов, вызванных обработкой поверхности образца высокоэнергетическим электронным пучком.

Особенности:

• Бериллиевые шайбы фиксации образца для проведения EDX анализа
• Повышенная механическая стабильность системы охлаждения благодаря качественной изоляции ёмкости Дьюара
• Встроенный нагреватель для эффективной стабилизации температуры
• Встроенный в наконечник держателя калиброванный кремниевый диод для качественного измерениям температуры

Основные характеристики:

Макс. скорость дрейфа	1.5 нм/мин
Макс. разрешение (при нулевом угле наклона)	0.34 нм
Макс. область обзора (при нулевом угле наклона)	3,24 мм2
Макс. область обзора (при α= 60º)	0,79 мм2
Макс. размер образца (диаметр × толщина)	3 × 0,1 мм
Мин.   рабочая температура	— 170ºС
Макс. рабочая температура	+ 110ºС
Стабилизация температуры	± 1º  С
Время охлаждения (до -170ºС)	около 30 мин
Хладагент	жидкий азот (LN2)
Время работы при мин. температуре	3,5-4 часа
Материал посадочного места	бериллий (Be)
Угол наклона	α= 0..60º

Используется совместно с:

• Рабочая станция Model 626 workstation

• Контроллер температуры Model 900 SmartSet cold stage controller

Gatan Model 636 двухосный аналитический крио-держатель (трансфер)

Крио-держатель предназначен для переноса и последующих низкотемпературных замороженных гидратированных образцов с возможностью их ориентации в двух плоскостях. Может быть использована для исследований in-situ фазовых переходов, а также для минимизации углеродных загрязнений и нежелательных тепловых эффектов, вызванных обработкой поверхности образца высокоэнергетическим электронным пучком.

Особенности:

• Бериллиевые шайбы фиксации образца для проведения EDX анализа
• Повышенная механическая стабильность системы охлаждения благодаря качественной изоляции ёмкости Дьюара
• Встроенный нагреватель для эффективной стабилизации температуры
• Встроенный в наконечник держателя калиброванный кремниевый диод для качественного измерениям температуры
• Надёжный механизм β наклона

Основные характеристики

Макс. скорость дрейфа	1.5 нм/мин
Макс. разрешение (при нулевом угле наклона)	0.34 нм
Макс. область обзора (при нулевом угле наклона)	3,24 мм2
Макс. область обзора (при α= 60º)	0,79 мм2
Макс. область обзора (при β= 45º)	1,84 мм2
Макс. размер образца (диаметр × толщина)	3 × 0,1 мм
Мин.  рабочая температура	— 170ºС
Макс. рабочая температура	+ 110ºС
Стабилизация температуры	± 1º  С
Время охлаждения (до -170ºС)	около 30 мин
Хладагент	жидкий азот (LN2)
Время работы при мин. температуре	3,5-4 часа
Материал посадочного места	бериллий (Be)
Угол наклона	α= 0..60º, β=0..45º

Используется совместно с:
• Контроллер температуры Model 900 SmartSet cold stage controller

Gatan Model 652 двухосный аналитический держатель с нагревом

Держатель с возможностью нагрева образца предназначен для проведения in-situ наблюдения изменений микроструктуры при повышенных температурах.

Особенности:

• Минимизация теплового  дрейфа за счёт  оптимального выбора материалов  держателя и нагревателя
• Водное охлаждение для эффективной стабилизации температуры
• Минимальные тепловые потери благодаря особому дизайну керамических суппортов нагревателя
• Надёжный механизм β наклона

Основные характеристики

Макс. скорость дрейфа (при температурах до 500ºC):	0.2 нм/с
Макс. разрешение (при нулевом угле наклона и температурах до 500ºC)	0.34 нм
Макс. размер образца (диаметр × толщина)	3 × 0,2 мм
Макс. область обзора (при нулевом угле наклона)	3,24 мм2
Макс. рабочая температура	1000ºС
Стабилизация температуры	± 1º  С
Хладагент	вода
Материал посадочного места	тантал (Ta)
Угол наклона	α= 0. .45º, β=0..30º

Используется совместно с:

• Контроллер температуры Model 901 SmartSet Hot Stage Controller

• Водяным рециркулятором Model 652.09J Water recirculator

Gatan Model 654 одноосный деформационный держатель

Держатель предназначен для in-situ исследований образцов на растяжение.

Особенности:

• Запуск и остановка процесса по нажатию одной кнопки
• Надёжное крепление образца

Основные характеристики 

Используется совместно с:

• Контроллер Accutroller Model 902

Fischione Model 2040 двухосевой томографический держатель

Держатель с дополнительной осью вращения для получения серии изображений для восстановления томографии объектов исследования.

Основные характеристики

UGA100, UGA200, UGA300 Анализаторы газов атмосферного давления

Универсальные газоанализаторы серии UGA и ULT являются высококлассными настольными масс-спектрометрами, работающими при давлениях от атмосферного и выше. Приборы являются идеальными для онлайн мониторинга и анализа газовых смесей. Измеряете ли вы следовые концентрации примесей, растворителей, углеводородов, хладагентов или агрессивных газов, ваш универсальный газоанализатор UGA поможет в решении ваших задач.

Приборы серии UGA идеальны для работы с агрессивными газами

• Приборы серии UGA-Hydrogen идеальны для работы с высокими концентрациями h3
• Приборы серии ULT представляют собой бюджетное решение

Области применения UGA включают в себя мониторинг отходящих газов полупроводниковых производств, анализ газов перчаточных ящиков, работу с топливными ячейками, обнаружение фреона, мониторинг загрязнений, изучение ферментации и общие исследования в вакууме.

Данные анализаторы просты в использовании и обслуживании. Конструкция платформы допускает работу прибора как в горизонтальном, так и в вертикальном положениях, при этом сохраняется доступ к управлению прибором с передней панели и доступ к интерфейсам для ПК на задней панели. Серия приборов ULT (модели ULT100, ULT200 и ULT300) представляет из себя упрощенный вариант для менее требовательного использования.

Принцип действия

Газоанализаторы UGA состоят из двух главных подсистем. Первая – система пробоподготовки, другая — анализатор — используется для анализа легких газов. В качестве анализатора применяется квадрупольный масс-спектрометрический детектор RGA.

Проба газа при атмосферном давлении поступает через впускной клапан в UGA, затем проходит по капилляру, что понижает давление в 30 раз. Малая часть пробы с помощью турбомолекулярного насоса проходит по микроканалу диаметром 0,040 мм. На этом этапе давление снижается до 10-6 мм рт. ст. Основная часть газа (99,9 %) через байпасный клапан поступает на вход другого мембранного насоса. Таким образом исключается возможность истечения легких газов через ТМ насос и внесения дополнительной погрешности при определении легких газов (водород, гелий). Кроме того при анализе коррозионных газов такое истечение может существенно сократить срок службы нити накала ионизатора.

Технические характеристики

Опции

Обнаружение ионов в масс-спектрометрах с помощью цилиндра Фарадея

Первые масс-спектрографы Фрэнсиса Уильяма Астона использовали фотопленку для обнаружения ионов, прошедших через прибор, а фотопластинки продолжают использоваться для обнаружения ионов в приборах ионизации с искровым источником и тлеющим разрядом и сегодня. Однако во многих современных лучевых приборах, используемых для органического и биоорганического анализа, установлены электронные умножители и детекторы фотоумножителей, обеспечивающие усиление свыше 10 ⁶ . Специализированные системы обнаружения используются в приборах, когда, например, требуются точные измерения содержания или обнаружение, чувствительное к положению. В этой колонке мы рассмотрим детектор цилиндра Фарадея для масс-спектрометрии.

В предыдущей колонке обсуждалась работа электронных умножителей, используемых в качестве детекторов в масс-спектрометрии (МС) (1). Возможно, вы помните, что электронный умножитель был изобретен П.Т. Фарнсворт (2), который также изобрел аналоговое телевидение, а в более поздние годы — устройство, которое, как утверждалось, обеспечивает управляемый термоядерный синтез. Аналоговое телевидение было заменено цифровой передачей, и управляемый термоядерный синтез прочно укоренился в будущем. Однако электронный умножитель стал чрезвычайно полезным устройством и широко используется в масс-спектрометрах. Несмотря на это, процесс обнаружения электронного умножителя подвержен эффекту дискриминации по массе (3). Кроме того, поскольку детектор генерирует сигнал как для быстродвижущихся ионов, так и для нейтральных частиц, он также создает «шум» детектора, не связанный с ионами, выбранными по массе.

В этой колонке, а также в следующей статье мы описываем две детекторные системы, используемые в МС — чашу Фарадея и позиционно-чувствительные матричные детекторы. Чашка Фарадея (FC или FEC, для чашки электрометра Фарадея) очень проста по своей концепции. В сочетании с современной электроникой цилиндр Фарадея особенно полезен для проведения высокоточных измерений в масс-спектрометрах соотношения изотопов. Матричные детекторы (которые могут включать в себя массивы миниатюрных цилиндров Фарадея) используются не только в качестве детекторов для приборов с дисперсионным пучком, но и в качестве экспериментальных инструментов для определения положения и поперечного сечения пучка ионов при его прохождении через прибор.

Рисунок 1: Фотография цилиндрического детектора FC. Ионы попадают в чашку через отверстие справа. Пластина подавления электронов окружает входное отверстие для ионов и удерживает вторичные электроны, испускаемые с ударяемой поверхности, в пределах устройства. Адаптировано из общедоступного рисунка, представленного в статье Википедии о «Чашке Фарадея».

Простая чашка

Конструкция чашки Фарадея удивительно проста; это действительно чашка. Металлическая чашка (рис. 1 — фотография, а рис. 2 — схема) помещается в вакуумную систему для перехвата пучка заряженных частиц (электронов или ионов). Заряд каждой частицы (примерно 1,6 × 10 ^-19 C) переходит в металл при нейтрализации ударяющего иона. Чашка — это элемент цепи; ток, протекающий через цепь, может быть очень точно измерен и прямо пропорционален количеству ионов, которые были перехвачены цилиндром Фарадея. Ток 1 нА в цепи соответствует приходу нескольких миллиардов однозарядных ионов в секунду на цилиндр Фарадея. Сделаем расчет, помня, что 1 А соответствует току 1 Кл/с:

Поскольку обнаружение основано исключительно на заряде, детекторы на основе FC не проявляют дискриминации по массе, что является преимуществом при высокоточных измерениях. Кроме того, ионы с более высоким зарядом производят соответственно больший сигнал. Ошибки в измерении тока уменьшаются за счет добавления пластины подавления электронов к чашке, как показано на рисунке 1. Пластина подавления уменьшает потери из-за обратного рассеяния падающих ионов, а также снижает вероятность выхода вторичных электронов, которые могут быть высвобождается при ионном ударе. Коммерческие детекторы FC могут иметь слабое магнитное поле, чтобы предотвратить выход вторичных электронов из цилиндра Фарадея (4), и они могут работать с небольшим положительным смещением на ударяемой поверхности, чтобы уменьшить эмиссию вторичных электронов. Как и ожидалось, предел обнаружения для цилиндра Фарадея зависит от чувствительности электрометра в цепи, к которой он подключен. Ток проходит через резистор цепи, и измеряется генерируемая разность напряжений ( В = ИК ). Даже относительно простые схемы и недорогие усилители могут обеспечить сигнал 10 мВ на пикоампер входного тока. Возвращаясь к уравнению 1 выше, мы видим, что измерение микровольт соответствует нескольким тысячам ионов. Поэтому детектор FC можно использовать для анализа с высокой чувствительностью. Возможность избежать сканирующего массового анализа также выгодна, как мы вскоре опишем. Шум, связанный с электроникой, необходимой для «усиления» слабого сигнала (обычно с использованием резистора с большим сопротивлением), компенсируется временем измерения, которое может длиться несколько сотен секунд.

Рисунок 2: Принципиальная схема простого детектора FC.

Эффективность обнаружения

Одной из первых проблем при анализе биомолекул с большей массой была эффективность обнаружения. Электронные умножители, например, имеют пороговую скорость испускания вторичных ионов. Ионы должны воздействовать на первую излучающую поверхность с достаточной скоростью, чтобы инициировался электронный каскад. Ионы с большей массой движутся медленнее, чем ионы с меньшей массой; помните, что потенциал ускорения источника представляет собой падение потенциальной энергии, которое преобразуется в кинетическую энергию ионов. Были исследованы различные конструкции, включающие более высокие ускоряющие потенциалы вблизи детектора. Также были исследованы характеристики цилиндра Фарадея в этих приложениях с большой массой с использованием источника лазерной десорбции-ионизации с матричной активацией (MALDI), соединенного с времяпролетным (TOF) масс-спектрометром (5). Было обнаружено, что отклик детектора составляет около 50 нс, что достаточно для приложений с большой массой, и наблюдались ионы с массой до 300 000 Да.

Приложения FC в MS

Приложения FC в MS являются небольшим подмножеством более широкого набора приложений для обнаружения заряженных частиц. Большие цилиндры Фарадея для увеличенных пучковых инструментов, таких как ускорители частиц (6), имеют большие поверхности перехвата и могут нуждаться в отдельных системах охлаждения, поскольку ток пучка очень велик. В исследовательской литературе постоянно сообщается о разработках новых конструкций (7, 8), отражающих специализированные приложения, миниатюризацию, улучшенное моделирование ионов, а также улучшенную электронику и процессы измерения (9).).

Один детектор FC можно использовать в сканирующем масс-спектрометре или в приборе TOF (5). Конечно, несколько детекторов можно использовать одновременно или сгруппировать в массив. Преимущества таких систем давно очевидны (10), даже несмотря на то, что технологии их создания отстают от нашего желания их развертывать. Рассмотрим одно исключительное преимущество системы с несколькими детекторами. В масс-спектрометре со сканирующим лучом масс-анализатор сканируется для массового отбора ионов, которые собираются в одноканальном детекторе, которым может быть один цилиндр Фарадея. Обнаруженный сигнал программно связывается с функцией сканирования для создания файла времени или интенсивности, который в конечном итоге отображается как масс-спектр. В приборе с дисперсионным пучком сканирование масс-анализатора не требуется, а масс-спектр (или выбранные ионы в масс-спектре) собирается из комбинированных сигналов нескольких коллекторов или матричного детектора. Масс-спектрографы Астона были дисперсионными приборами, в которых ионные сигналы принимали форму параболы на фотопленке. Дисперсионные приборы с несколькими коллекторами FC обычно используются в современных измерениях соотношения изотопов. Масс-анализатор не сканируется, а вместо этого рассеивает ионные пучки от источника ионизации к набору детекторов, каждый из которых расположен в нужном месте для сбора ионов только одной массы (простая схема показана на рисунке 3). Геометрию такого устройства легко рассчитать, учитывая напряженность поля анализа массы, физический размер прибора, угол пересечения детекторов FC и необходимую разрешающую способность.

Рисунок 3: Принципиальная схема прибора с дисперсионным пучком, который направляет ионы разной массы на отдельные детекторы FC. В приборах для определения соотношения изотопов массовое разделение между соседними цилиндрами Фарадея обычно составляет 1 или 2 Да, а соседние цилиндры Фарадея соответствуют различным изотопам одного атомного элементарного иона.

Wieser и Schwieters (11) проанализировали разработку многоколлекторных инструментов для измерения изотопного отношения, и их применение в геологическом и космологическом анализе образцов просто экстраординарно. Такие приложения требуют предельной осторожности при отборе проб, подготовке проб и измерении. Надлежащее использование сертифицированных стандартов и процедур калибровки является обязательным и свидетельствует о точности и прецизионности результатов (12–14). В качестве примера надежности системы обнаружения FC можно привести масс-спектрометр 30-летней давности, который был модернизирован (15) для достижения лучших технических характеристик по сравнению с первоначальными с использованием первоначальных семи коллекторов FC (один фиксированный и шесть подвижных коллекторов). Благодаря улучшенной электронике требования к загрузке образца были снижены. Прибор используется для анализа соотношения изотопов урана и плутония, а два прибора на объекте ежегодно анализируют 8000 проб. Авторы отмечают, что ионный стек в передней части прибора требует регулярного ухода и замены в гораздо большей степени, чем система обнаружения FC.

Измерения изотопного отношения

Измерения изотопного отношения, которые основаны на авторитетной метрологии и статистических основах для точных и прецизионных измерений, были описаны (16) и четко связаны посредством калибровки со стандартами. Эта область анализа (без каламбура) представляет собой точную науку, которая должна служить образцом качества для всех аналитических МС. Неоднократно подчеркивалась важность стандартных материалов для сообщества изотопных соотношений. Например, Santamaria-Hernandez и Hearn (17) описали измерения методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS) с использованием детекторов FC, сравнивая соотношения изотопов серы в принятых и предлагаемых стандартах. Доказательством современных приборов является то, что основной вклад в общую неопределенность в сообщаемых измерениях содержания серы в образцах, таких как метионин, вносит указанная неопределенность в самих стандартах.

В примечаниях производителя к прибору, используемому для измерения соотношения изотопов аргона, описаны стратегии высокоточных измерений аргона в пробах воздуха с использованием различных доступных систем обнаружения (18). Описываемый прибор состоял из пяти отдельных цилиндров Фарадея и компактного дискретного динодного электронного умножителя, используемого в режиме счета ионов. Электроника для цилиндров Фарадея использовала усилитель 10 ¹¹ или 10 ¹² Ом. Умножитель использовался в режиме счета ионов с использованием пиковых скачков от одной массы иона к другой. Для образцов большего размера (то есть 4,2 × 10 ^-13 моль), усилитель 10 ¹¹ -Ом в системе FC был использован для получения точности 0,2%; для меньших образцов усилитель 10 ¹² Ом давал почти эквивалентные результаты. Систему подсчета ионов можно использовать для выборок еще меньшего размера, но данные необходимо обрабатывать, чтобы скорректировать мертвое время данных подсчета и неточности, связанные с скачком. Данные FC показали линейный и надежный отклик в динамическом диапазоне, необходимом для обычных измерений соотношения изотопов аргона. Многие приборы для определения соотношения изотопов оснащены детекторами как на FC, так и на электронных умножителях. Прирост, достигнутый с последним (10 ⁶ или выше) облегчает измерения при очень низких уровнях сигнала. Но простота и стабильность детекторов FC обеспечивают превосходную точность при одновременном измерении нескольких изотопов аргона.

Размер и другие параметры

Насколько маленьким может быть цилиндр Фарадея? Соответствующим показателем является размер и форма (поперечное сечение) ионного пучка, который чаша предназначена для сбора, а также расстояние между ионными пучками различной массы при желаемой разрешающей способности по массе. В качестве альтернативы матрица FC может использоваться в качестве позиционно-чувствительного детектора. Матричные и позиционно-чувствительные детекторы будут описаны более подробно в следующей части этой статьи. Чашки Фарадея, изготовленные на микрофабриках, также должны решать проблему вторичной эмиссии электронов при ударе, и обычно это достигается за счет геометрии, а не за счет установки дискретного подавителя электронов или использования вспомогательного слабого магнитного поля. Бауэрс и коллеги (19) описывают плотный одномерный массив миниатюрных чашечек Фарадея, в котором 64 чашечки шириной 15–45 мкм разделены промежутком 5 мкм. Глубина чашек может быть в восемь раз больше их ширины, что сводит к минимуму перекрестные помехи в отдельных каналах обнаружения. Подобные массивы FC из микрофабриката были описаны другими (20,21).

Фотопластинчатые детекторы, используемые для МС, требуют использования сканеров для извлечения интегрированного и записанного сигнала. Точно так же матричные детекторы, включая матрицы FC, требуют процесса электронного считывания. Шейдеманн и его коллеги (22) описывают систему, в которой для цикла считывания и сброса используются только небольшие накладные расходы, а 9Эффективность сбора ионов 9,7% достигается для массива из 64 чашек. Также продемонстрирован пятидекадный динамический диапазон. Матрица используется в качестве позиционно-чувствительного детектора в компактном дисперсионном масс-спектрометре с диапазоном масс 200 Да.

Заключение

Чашка Фарадея — лишь один из множества различных детекторов, используемых для МС (23), а матрицы FC — это только один тип матричных детекторов (24). Чашка Фарадея ассоциировалась с рассеянным склерозом с тех пор, как были собраны первые инструменты, и она будет по-прежнему использоваться в качестве специализированного детектора. Надежность детекторной системы FC является следствием присущей ей простоты. Как обсуждалось в этой колонке, электроника может быть обновлена, и физический акт перехвата пучка заряженных частиц не нуждается в обновлении. Как отмечалось (и показано с воспроизведенным рисунком) в недавней статье Грейсона о Дж. Б. Фенне (25), первое устройство ионизации электрораспылением, описанное Доулом (26), использовало детектор FC. Именно использование замедляющей пластины с переменным потенциалом, расположенной непосредственно перед входом в цилиндр Фарадея, позволило обнаружить ионы с большой массой и высоким зарядом, простое и однозначное измерение с глубокими последствиями. Простые базовые измерения почти всегда находятся на переднем крае исследования. Плазменный спектрометр на приборах «Вояджер» (сейчас в межзвездном пространстве) оснащен FC-детектором. Хотя позолоченная запись, зашифрованная информацией, отправленной с «Вояджера», хорошо известна публике, недавняя статья свидетельствует о том, что на детекторе FC записаны имена тех, кто работал над плазменным спектрометром (27). Инопланетяне могут быть не в состоянии расшифровать имена, но при небольшом изучении они смогут определить назначение детектора FC. Тем из нас, кто живёт ближе к дому, возможно, будет интересно прочитать о премии «Кубок Фарадея» (28).

Кеннет Л. Буш не вписал свое имя ни в какое оборудование, в настоящее время пересекающее межзвездное пространство. Тем не менее, его часто называют «космическим», учитывая его часто повторяемый прогноз о том, что препаративная МС на околоземной орбите (особенно для производства изотопно-обогащенных или обедненных изотопами материалов) станет крупной растущей отраслью к 2100 году. Когда это предсказание оказывается правдой, он просит только особого упоминания на 150-м ежегодном собрании ASMS и тоста с кубком Фарадея. Эта колонка является исключительной ответственностью автора, с которым можно связаться по адресу [email protected].

Kenneth L. Busch

Ссылки

(1) K.L. Буш, Спектрос. 15 (6), 28–32 (2000).

(2) П.Т. Фарнсворт, Патент США № 1,969,399, «Электронный умножитель», подан 7 августа 1934 г.

(3) М.Л. Александров, Л.Н. Галл, Н.В. Краснов, Л.Р. Локшин, А.В. Чуприков, Скорая связь. Масс-спектр. 4, 9–12 (1990).

(4) М.Г. Ингрэм и Р.Дж. Хейден, «Справочник по масс-спектроскопии», стр. 9.0025 Нукл. науч. сер. Отчет № 14 (Национальная академия наук, Вашингтон, округ Колумбия, 1954 г.), стр. 39–41.

(5) Д.К. Имри, Дж.М. Пентни и Дж.С. Коттрелл, Rapid Comm. Масс-спектр. 9, 1293–1296, (1995).

(6) Л.М. Уэлш, К.Х. Беркнер, С.Н. Каплан и Р.В. Пайл, Phys. Ред. 158, 85–92 (1967).

(7) Дж.Ф. Симанс и В.К. Кимура, Rev. Sci. Инструм . 64, 460–469 (1993).

(8) Дж.Д. Томас, Г.С. Ходжес, Д.Г. Сили, Н.А. Мороз, Т.Дж. Квале, Нукл. Инструм. Мет. физ. Рез. А 536, 11–23 (2005).

(9) К.Э. Сосолик, А.К. Даль и Б.Х. Купер, Rev. Sci. Инструм. 71, 3326–3330 (2000).

(10) А.Дж.Х. Бурбум, Орг. Масс-спектр. 26, 929–935 (1991).

(11) М. Э. Визер и Дж. Б. Швитерс, Междунар. Дж. Масс-спектр. 242, 97–115 (2006).

(12) И.Т. Платцнер, К. Хабфаст, А.Дж. Уолдер и А. Гетц, «Современная масс-спектрометрия изотопных отношений», в Chemical Analysis, vol. 145 (Джон Уайли, Нью-Йорк, Нью-Йорк, 1997).

(13) Энциклопедия масс-спектрометрии, том 5: масс-спектрометрия элементного и изотопного отношения , Д. Бошемин и Д.Е. Мэтьюз, ред. (Эльзевир, Нью-Йорк, Нью-Йорк, 2010).

(14) К.Л. Рамакумар и Р. Фидлер, Int. Дж. Масс-спектр. 184, 109–118 (1999).

(15) СП Кордаро, С.Р. Джонсон, М.К. Холланд и В.Д. Джонс, «Продление срока службы старых масс-спектрометров», SRNS-STI-2010-00340, доступно по адресу http://sti.srs.gov/fulltext/SRNS-STI-2010-00340.pdf.

(16) Х. Киппхардт, П. Де Бьевр и П.Д.П. Тейлор, Анал. Биоанал. хим. 378, 330–341 (2004 г.).

(17) Р. Сантамария-Фернандес и Р. Хирн, Rapid Comm. Масс-спектр. 22, 401–408 (2008).

(18) М. Круммен, Д.Г. Burgess, E. Wapelhorst, D. Hamilton, and J.B. Schwieters, Thermo Fisher Scientific, Application Note 30193.

(19) C.A. Бауэр, К.Х. Гилкрист, М.Р. Люк и Б.Р. Stoner, Sens. Приводы, A: Phys. 137, 296–301 (2007 г.).

(20) Дарлинг Р.Б., А.А. Шейдеманн, К.Н. Бхат и Т.-К. Chen, Сенсорные приводы, A: Phys. 95, 84–93 (2002).

(21) К. Найт, Р.П. Сперлайн, Г.М. Hieftje, E. Young, CJ Barinaga, D.W. Коппенаал и М.Б. Дентон, Междунар. Дж. Масс-спектр. 215, 131–139 (2002).

(22) А. Шейдеманн, Р. Б. Дарлинг, Ф. Дж. Шумахер, А. Исахаров, J. Vac. науч. Тех. А 20, 597–604 (2002 г.).

(23) Д.В. Коппенаал, С.Дж. Баринага, М.Б. Дентон, Р.П. Сперлайн, Г.М. Hieftje, G.D. Schilling, F.J. Andrade и J.H. Барнс, IV, Анал. хим. 77, 419А–427А (2005 г. ).

(24) Дж.Х. Барнс, И.В. и Г.М. Hieftje, Междунар. Дж. Масс-спектр. 238, 33–46 (2004).

(25) М. А. Грейсон, Дж. Амер. соц. Масс-спектр. 22, 1301–1308 (2011).

(26) М. Доул, Л. Л. Мак, Р. Л. Хайнс, Л. Д. Фергюсон и М.Б. Алиса, J. Chem. физ. 49, 2240–2249 (1968).

(27) Новостная статья, «Научные исследования: какое это было долгое и странное путешествие», Nature 454, 24–25 (2008).

(28) http://www.faraday-cup.com/index.html.

Чашка Фарадея | Измерение интенсивности ионного пучка

FC18

FC50

FC28

Предыдущий

Следующий

Точное измерение тока ионного пучка с помощью цилиндров Фарадея NEC.

NEC производит различные типы цилиндров Фарадея, которые идеально подходят для приложений, требующих точного измерения интенсивности ионного пучка в случаях, когда диаметр ионного пучка составляет один дюйм (2,54 см) или меньше.
 

Приложения

Для контроля токов ионного пучка компания NEC предлагает 3 стандартные модели цилиндров Фарадея: FC18, FC50 и FC28.

• FC18: Для применений с пучками высокой энергии или сильного тока. Предназначен для обработки 1 кВт непрерывной мощности луча.
• FC50: Для применений, требующих максимального зазора балки при втянутой чашке. Способен работать с мощностью луча 50 кВт.
• FC28: Для приложений, использующих наносекундные импульсные лучи. Предназначен для измерения совпадения и/или длительности импульсных лучей. (Эта модель не выдвигается.)

Конструкция чашки Фарадея

Конфигурация чашек Фарадея NEC варьируется от модели к модели в зависимости от номинальной мощности и требований применения. Однако все цилиндры Фарадея NEC оснащены следующими функциями:

• Блоки подавления электронов, которые можно смещать для получения точных показаний тока пучка. Супрессор необходим для возврата вторичных электронов, которые влияют на показания тока пучка.
• Танталовый коллектор для ограничения образования нейтронов.
• Отверстие из молибденовой балки для защиты механизма вставки и обеспечения правильной работы узла подавления.
• Пневматический цилиндр для управления положением цилиндра Фарадея, который приводится в действие давлением воздуха. Движение передается через сильфонное уплотнение, чтобы сместить цилиндр Фарадея в одну сторону от пути луча.
• Совместимость со сверхвысоким вакуумом.

 
NEC предлагает три стандартные модели цилиндров Фарадея, а индивидуальные версии на основе любой из этих конструкций доступны по запросу. Ниже приведены краткие описания каждой модели.
 
 

Модель	Номинальная мощность луча	Диам.	Характеристики
FC18	1000 Вт	1,0 дюйма (2,54 см)	Кубок Фарадея наивысшей мощности Для приложений, требующих высокой энергии или больших токов луча. Уникальная конструкция танталового конуса, которая снижает эффективную плотность мощности на танталовой поверхности для устранения локальных горячих точек. Конус с непрямым водяным охлаждением, позволяющий использовать обычную водопроводную воду.
FC50	50 Вт	1,0 дюйма (2,54 см)	Чаша Фарадея для существующих корпусов и максимального зазора балки Для применений, требующих максимального зазора балки при втянутой чашке. Устанавливается на один фланец с проходными отверстиями, что позволяет устанавливать его в существующей вакуумной камере. Охлаждение только излучением. Водяное охлаждение не требуется. Ход 2″ (50 мм). Доступны нестандартные длины вставки и нестандартные корпуса.
FC28	100 Вт	0,375 дюйма (0,95 см)	Фиксированная чаша Фарадея для импульсных ионных пучков Разработан как таймер для измерения совпадения и/или длительности импульсных ионных пучков. Включает вольфрамовую сетку на выходе узла подавителя для ограничения распространения доставленного импульса, на которое влияет время прохождения луча через зазор между сеткой и целью. Фиксированная чаша Фарадея, которую нельзя убрать с пути луча, и поэтому ее можно использовать только в конце пути луча.

Приведенные выше значения мощности луча относятся к непрерывному лучу диаметром 3 мм или больше и с соответствующим охлаждением.
 

При подключении цилиндра Фарадея к существующей системе управления NEC с ACT/CAMAC полная система включает цилиндр Фарадея для приведения в действие и логарифмические усилители для измерения тока. Если чаша Фарадея не подключена к системе управления NEC с ACT/CAMAC, полная система с чашкой Фарадея включает чашу Фарадея, контроллер для приведения в действие и пикоамперметр для считывания тока.

Кубок Фарадея Локальный контроллер:

• Обеспечивает управление максимум четырьмя цилиндрами Фарадея
• Позволяет пользователю контролировать приведение в действие цилиндра Фарадея, определять, какие цилиндры вставлены/выпущены, и просматривать текущие показания выбранного цилиндра (с помощью пикоамперметра)
• Обеспечивает подавление электронов в используемой чашке

Считыватели тока:

• Пикоамперметр: Подает сигнал 0–2 В на локальный контроллер для отображения тока на аналоговом измерителе на передней панели контроллера. NEC может предоставить или предложить подходящую модель пикоамперметра для локальных контроллеров по запросу.
• Логарифмический усилитель: Преобразует текущие показания из цилиндра Фарадея через контроллер в управляющий компьютер.