5.7.2. Динамические масс-спектрометры

На фиг. 5.82 представлены схема и конструкция омегатрона. Через отверстия 4 и 5 и кубическую камеру 1, нижняя и верхняя стенки которой изолированы и образуют конденсаторные пластины 2 и 3, проходит поток электронов, возникающий на катоде К и принимаемый анодом А. Этот поток ионизирует газы вдоль оси хх. Между пластинами 2 и 3 создается переменное электрическое поле с амплитудой напряжения Е0 и с частотой ω, которое действует на ионы, образующиеся вдоль оси хх. Вдоль этой оси создается магнитное поле с индукцией В. Под влиянием обоих полей ионы движутся в плоскостях, перпендикулярных оси хх.

Решение уравнений движения ионов, вылетающих из различных точек оси со скоростями, близкими к нулю (т = 0, v = 0),

дает уравнение траектории ионов

где ωс-так называемая циклотронная частота, определяемая уравнением

где

является временем пробега иона, обладающего массой m0 и скоростью v, по окружности длиной 2πr с радиусом

Подстановка выражений (5.104) и (5.105) в формулу (5.103) дает

При ω= ωс уравнение (5.102) в пределе примет вид

В этом случае траектории ионов имеют форму раскручивающейся спирали; это означает, что радиус траектории возрастает с течением времени т, а ион потребляет энергию от поля высокой частоты

Если на нижней пластине конденсатора установлен коллектор С (имеющий вид металлической полоски, перпендикулярной плоскости спирали), то ионы, движущиеся с циклотронной частотой будут им собираться. Траектории нерезонансных ионов изменяются по времени, а их максимальный радиус описывается выражением

Если коллектор помещен на расстоянии r > rмакс, то эти ионы