Numéro
Rev. Phys. Appl. (Paris)
Volume 13, Numéro 5, mai 1978
Page(s) 271 - 281
DOI https://doi.org/10.1051/rphysap:01978001305027100
Rev. Phys. Appl. (Paris) 13, 271-281 (1978)
DOI: 10.1051/rphysap:01978001305027100

Les miroirs bicylindres et leur utilisation dans les spectromètres de masse magnétique à multiples passages

C. Berger1 et M. Baril2

1  Laboratoire de Physique Industrielle, I. N. S. A. de Lyon, 69621 Villeurbanne Cedex, France et
2  Département de Physique et C. R. A. M., Université Laval, Québec, P. Qué., Canada


Abstract
The optical properties of the two-cylinder mirror have been calculated by a method designed by Recknagel more than forty years ago. Precision is obtained only if the trajectories are divided in numerous intervals. Calculations have shown that the mirror is successively divergent, convergent and divergent when the ratio of the repulsion potential over the acceleration potential of the charged particles is increased from zero. The values of the ratio V2/V1 at which the change occurs are - 0.035 5 and - 0.410. In a second part, the principle on which the multipassage magnetic mass spectrometer rests is reviewed ; also imaging in the radial plane and acceptance in the transversal plane are studied. The third part deals with the optimization of transmission through the mass spectrometer. The transmission depends only on two variables : the ratio V2 /V1 and the position of the middle of the cylinders if the two other variables, the radius of curvature of the trajectories in the magnet and the radius of the cylinders, are fixed. The experimental results confirm the theoretical analysis and are presented in the fourth part.


Résumé
Les propriétés optiques des miroirs électrostatiques bicylindres ont été calculées grâce à la méthode mise au point par Recknagel il y a plus de quarante ans. Contrairement aux prétentions de l'auteur de la méthode, le nombre d'intervalles dans les trajectoires doit être assez grand si on veut atteindre une certaine précision. Les calculs montrent que le miroir est successivement divergent, convergent, divergent lorsque l'on augmente à partir de zéro le rapport du potentiel de répulsion à celui de la tension d'accélération des particules chargées incidentes. Le changement se produit pour les valeurs du rapport Vrep./V acc., noté V2/V1 dans le texte, égales respectivement à - 0,035 5 et - 0,410. Dans la deuxième partie, après un rappel du principe de fonctionnement du spectromètre de masse magnétique à multiples passages, on étudie l'imagerie dans le plan radial et l'acceptance dans le plan transversal. La troisième partie est consacrée à l'optimisation de la transmission qui ne dépend que du rapport V 2/V1 et de la position du centre physique du miroir si les valeurs du rayon du prisme magnétique et de celui des cylindres du miroir ont été fixées à l'avance. Les résultats expérimentaux confirment l'analyse théorique et sont présentés dans la quatrième partie.

PACS
0775 - Mass spectrometers and mass spectrometry techniques.
4180G - Ion beams and ion optics.

Key words
ion optics -- mass spectrometer components and accessories -- mirrors -- multichannel magnetic mass spectrometer -- optical properties -- repulsion potential -- acceleration potential -- optimization of transmission -- bicylinder mirrors -- two cylinder mirrors -- radial plane imaging -- transverse plane acceptance