Диссертация (1144222), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

1).Рисунок 1. Схематичное сечение, полученное для фокусировки ось-ось вцилиндрическом анализаторе.В завершение обзора стоит упомянуть разработки Т.Я. Фишковой.Онапредложиладваспектрографасбольшимидиапазонамирегистрируемых энергий. Первый – это электростатический спектрографзаряженных частиц, образованный из двух электродов. Один из нихпредставляет собой заземлённый коробчатый электрод, состоящий изпластины и прикреплённых к ней с торцов плоских электродов. Второйэлектрод играет роль «крышки» в этой коробке и представляет собойпластину, разрезанную на части, на которые подаются изменяющиеся поопределённому закону потенциалы. Режим работы прибора определяетсязаконом, по которому изменяется прикладываемое напряжение. Вторымявляется спектрограф с большим диапазоном параллельно регистрируемыхэнергий заряженных частиц. Он представляет собой два коаксиальныхцилиндра с плоскими торцевыми электродами, причём цилиндр большегодиаметра разрезан на части, потенциал которых меняется по линейномузакону [106-109].§5.

Принципиальная разница между спектрометрическим испектрографическим подходами30Энерго- и масс-анализаторы, способные охватывать большой диапазонэнергий или массовых чисел за одно измерение (спектрографы) – важный иотносительно слабо изученный класс электрофизических приборов [22].Именнонапутипереходаотсканирующеймоды,традиционноиспользуемой в электронной спектроскопии и масс-спектрометрии, кодновременнойрегистрациивсехчастицвтребуемомдиапазонеизмеряемого параметра (энергии или массового числа) находится частьсовременных задач этих областей экспериментальной физики. Совмещениеэлектронного микроскопа и электронного энергоанализатора, работающегов режиме спектрографа, является новым и перспективным приборнымрешением, которое даёт уникальную возможность исследовать характерныелокальныесвойствасканируемогообъекта[105].Комбинированныеприборы такого толка привносят новую ноту в электронную спектроскопиюи открывают новое направление в оптике заряженных частиц.Такое приборное решение требует спектрографического режимаработы энергоанализатора, определяющего весь диапазон электронногоспектра для исследуемой точки объекта за одно измерение.

Однако,реализация спектрографического режима по сравнению с классическимспектрометрическим режимомконструкциииктребует совершенно других подходов коптимизацииоптическойсхемыприбора.Приспектрометрическом режиме необходимо собрать все частицы пучка содной энергией в точке детектирования с максимально хорошим качествомфокусировки и обеспечить непопадание на детектор частиц с другимиэнергиями.

При спектрографическом режиме нужно разделить единыйпоток заряженных частиц на максимально диспергированные потоки,каждый из которых соответствует одной энергии, и сфокусировать этимоноэнергетическиепространственнопотокиразнесённыепоотдельноститочкивнезависимыедетектированиясипримерно31одинаковым для всех точек качеством фокусировки. Это принципиальноразные оптические задачи.Электронно-оптические структуры для спектрометрических задачхорошоисследованыиздесьсуществуетдостойноеразнообразиеподходящих приборных решений [110]. Для спектрографической задачи ещёнет большого количества готовых решений [105, 111-114].

Здесь важныминструментом может быть теория спектрографических сред [115-117],гарантирующая,чтокаждыймоноэнергетическийпотокчастицфокусируется с одним и тем же качеством в некоторой точке и что криваяфокусов представляет собой прямую линию.§6. Спектрографические среды Ю.К. Голикова и Н.К. КрасновойРеволюционнымпрорывомвобластисинтезаэлектронныхспектрографов стали работы Голикова и его учеников, особенно Красновой,по исследованию однородных по Эйлеру полей как спектрографическихсред. Здесь под электронно-оптическими спектрографическими средамипонимаются все возможные электрические поля, в которых удаётсярасчленить веерный поток на ряд пространственно разделённых струй сфокусировкой на сугубо плоскую микроканальную пластинку или линейку.Имибылопредложено,исследованоирасчитаноширокоеразнообразие разных спектрографических сред: оные с логарифмическойособенностью, двумерные гармонические поля с однородными и однороднообобщёнными потенциалами, осесимметричные гармонические поля соднородными и однородно-обобщёнными потенциалами,однородныетрёхмерные потенциалы.

На основе этих полей были расчитаны ипредложены следующие типы спектрографов: двумерные спектрографы дляленточных потоков, осесимметричные спектрографы для полых конических32пучковсостепеннымиосесимметричныхспектрографспотенциалами,потенциаловплоскостьюсспектрографылогарифмическойсимметрииитрёхмернымнабазеособенностью,однороднымпотенциалом, а также конические системы в режимах спектрометра испектрографа [117].§7. Коммерчески выпускаемые электронные спектрографыПроизводство приборов для электронной спектроскопии сталоотдельным мощным направлением в промышленности.

В частности,приборостроением занимаются такие фирмы, как Shimadzu, Bruker,ThermoScientific, Horiba Scientific, Merck Millipore.Компания «Шимадзу» (Япония) — один из крупнейших мировыхпроизводителей аналитического и испытательного оборудования длялабораторий и диагностического медицинского оборудования.

Компания«Шимадзу»предлагаетразличныерешениядляаналитическихимедицинских исследований с широким выбором специализированного иуниверсального лабораторного оборудования и программного обеспечения.ООО ”Брукер”компаниейBrukerспециализируетсяспектральногонапоставкаханалитическоговыпускаемогооборудования.Специалисты компании осуществляют ввод в эксплуатацию приборов и ихгарантийное и послегарантийное обслуживание, а также методическуюподдержку пользователей.Thermo Fisher Scientific – это ведущий производитель оборудованиядля клинической лабораторной диагностики и научных исследований вразличных областях биологии, медицины и промышленности: дозирующиеустройства; биохимические автоматические анализаторы серий Konelab иIndiko с наборами реагентов; оборудование микропланшетного формата и33расходные материалы для клинической лабораторной диагностики имедико-биологических научных исследований; лабораторный научный испециальный пластик; MAS Мультианалитные контрольные материалы;CEDIA/QMS/DRIЛекарственныймониторинг;общелабораторноеоборудование; BRAHMS Иммунохимические исследования; оборудованиедля молекулярной биологии.ГруппакомпанийHORIBAпредлагаетвсестороннийнаборинструментов и систем для разнообразных приложений.

От разработокв автомобильной промышленности, в области мониторинга качестваокружающей среды и процессов, в in-vitro медицинской диагностике, впроизводстве полупроводников и метрологии до широкого спектра научноисследовательских измерений.«Merck» - одна из ведущих научно-технологических компаний вобласти здравоохранения, лайф сайнс и высокотехнологичных материалов.Разрабатывают технологии, которые призваны улучшить качество жизничеловека – начиная от создания биофармацевтических лекарственныхпрепаратов для лечения онкологических заболеваний и рассеянногосклероза, разработки инновационных систем для научных исследований иорганизации производства до жидких кристаллов для смартфонов и ЖКтелевизоров.Но, несмотря на такое разнообразие, эта тема ещё далеко неисчерпана.

Разработчики постоянно совершенствуют свою продукцию. Аблагодаря исследованиям, выполненным Ю. К. Голиковым и его учениками,однородных по Эйлеру функций, новый обширный класс полей можнопоставить на службу электронной спектроскопии и масс-спектрометрии. Иименно дополнение исследований школы Голикова в области однородныхфункций и спектрографии и является основной целью данной работы.34Глава 2.

Принцип подобия траекторийПреждечемприступитькрассмотрениюпринципаподобиятраекторий для однородных по Эйлеру полей, следует вспомнить общиепринципы подобия или, как их ещё называют, законы сохранения длядвижения частиц в электрических и магнитных полях [110].Электростатическое поле. В произвольном электростатическом полетраектории заряженных частиц с заданным отношением энергии к заряду независят от отношения массы частицы к заряду.

Другими словами,разделениетраекторийпомассамчастицневозможновчистыхэлектростатических полях. Разделение по массам заряженных частиц вэлектростатических полях возможно только по времени их полета.Магнитостатическое поле. В произвольном магнитостатическомполе масштабирование отношения импульса к заряду не изменяеттраектории заряженных частиц. Заметим, что поскольку p  mv  2 Km (гдеK – кинетическая энергия, m – масса частицы), траектории заряженныхчастиц с одинаковыми скоростями или кинетическими энергиями могутбыть разделены в магнитостатических полях относительно масс частиц.§1.

Принцип подобия траекторий Ю.К. Голикова дляэлектростатических полей, однородных по ЭйлеруВ основе теории спектрографических сред положен общий принципподобия траекторий в электрических и магнитных полях, однородных поЭйлеру [115-117]. В таких полях траектории частиц с разными энергиями (и,в случае магнитного поля, одинаковыми отношениями массы к заряду)геометрически подобны друг другу с зависящим от энергии множителем.Следствиемэтогоявляетсяследующееутверждение.Если35моноэнергетический поток частиц фиксированной энергии, стартующий изначала координат под некоторым углом, фокусируется в некоторой точкепространства, то моноэнергетический поток любой другой энергии, такжестартующий из начала координат и под тем же углом, фокусируется в точке,пропорционально масштабированной по отношению к началу координат.При этом следует особенно подчеркнуть, что здесь качество фокусировкидля всех моноэнергетических потоков будет одинаковым, а все точкифокусировки будут расположены вдоль прямой линии (плоскости),проходящей сквозь начало координат системы.Проведём более подробное рассмотрение этого тезиса.

Однородная поЭйлеру функция f x, y, z, с порядком однородности n — это функция,которая для всех  удовлетворяет тождеству f x, y , z,  n f x, y, z , .Примером таких функций могут служить однородные гармоническиеполиномы x 2  y 2 и z x 3  3xy 2  . Пусть электрическое поле E x, y, z  являетсяоднородным по Эйлеру функцией порядка p , так что:E  x,  y, z    p E  x, y , z (1)(для этого электрический потенциал должен быть однородным по Эйлеруфункцией порядка  p  1 ).

Уравнение движения заряженных частиц вэлектрическом поле со свойством (1) записывается следующим образом:rt   q E r t  ,m(2)где r t   xt , y t , zt  — координаты траектории, q — заряд, m — масса,t — время, E r  — напряжённость электрического поля.Пусть r t  — это решение уравнения (2). Может ли являться решением(2) масштабированная функция  t   r t  при некотором выборе констант ,  ? Может, если  2   p , ведь d dt   dr dt , d 2  dt 2   2 d 2 r dt 2 иследовательно при подстановке функции  t  в уравнение (2) справедливотождество36 q   q  q   q     E      2 r  E r    2 r   p E r    p  r  E r   0.mmmmТо есть, траектории, у которых начальная кинетическая энергиямасштабирована в  раз как K   K , в чисто электрическом поле будутгеометрически масштабированы в    1  p 1 раз (так как  2   p , то    p 1 2и   2 2   p 1 ).Начальные координаты для  t   r t  масштабированы в  раз посравнению с начальными координатами для r t  (но если исходной точкойявляется начало координат, то обе траектории стартуют из одной точки).Углы старта для  t  и r t  одинаковы.

Характеристики

Список файлов диссертации