Изотонный твердофазный масс-спектрометр (с ТМН) МИ-1201 АТ
МИ-1201АТ - прибор, в котором на основе многолетнего опыта специалистов АО СЭЛМИ по созданию масс-спектрометров для изотопного анализа получили дальнейшее развитие технические идеи и конструкторские решения, реализованные в его предшественнике - масс-спектрометре МИ1201Т.
МИ1201АТ представляет собой термоионизационный масс-спектрометр для изотопного анализа образцов в диапазоне от лития до элементов трансуранового ряда. Аналитические характеристики прибора - разрешающая способность и чувствительность, улучшенные показатели точности, производительность и надежность значительно расширили возможности использования МИ1201АТ в атомной энергетике, физике и аналитической химии, геологии и геохронологии, охране окружающей среды. Устойчивость к климатическим условиям допускает проведение анализов в производственных условиях.
Объекты анализа - продукты ядерных реакций, ядерное топливо, продукты изотопного обогащения, чистые вещества, породы и материалы.
КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ:
В масс-спектрометре реализована ионно-оптическая система с несимметрично расположенным источником и приемником ионов относительно 900 секторного магнитного анализатора со значительным удалением приемника от границы магнитного поля. Входные и выходные границы магнитного поля - криволинейные, радиус поворота луча в магнитном поле - 200 mm. Дисперсия масс-анализатора составляет порядка 5,8 mm на процент массы.
В масс-спектрометре МИ1201АТ использован источник ионов с барабаном, на который устанавливается 22 держателя, обеспечивая таким образом в двухленточном режиме загрузку 11 проб. Конструкция источника ионов обеспечивает высокую воспроизводимость результатов измерений изотопного состава при переходе с одной пары "ионизатор-испаритель" на другую. Барабан снабжен редуктором, который позволяет изменять позицию ленточек относительно оптической оси источника ионов в двух режимах:
- двигателем по команде от ЭВМ;
- рукояткой, закрепленной на оси двигателя.
Источник ионов допускает разборку и сборку в случае чистки электродов ионно-оптической системы без специальных приспособлений. Для уменьшения остаточного давления в области ионизации в состав источника ионов входит высоковакуумная ловушка. Управление процессом нагрева ионизатора и испарителя осуществляется по командам от ЭВМ. Масс-спектрометр укомплектован пятиколлекторным приемником ионов с вторичным электронным умножителем. Приемник ионов разработан для одновременной регистрации основных изотопов урана: 234, 235, 236 и 238. Точная настройка на ионные пучки обеспечивается перемещение четырех коллекторов вдоль фокальной плоскости (центральный коллектор - неподвижен).
Канал регистрации ионных токов построен по принципу преобразования напряжения в частоту. Благодаря усовершенствованной конструкции усилителей каналов регистрации, динамический диапазон составляет порядка 5 х 10 5 при уровне шума менее 1х10 -16 А. Использование вторичного электронного умножителя жалюзного типа (ВЭУ-2А) совместно с коллекторами позволяет в смешанном режиме регистрации (однолучевой и многолучевой методы) расширить динамический диапазон до 10 8. Использование в электрометрических усилителях высокостабильных прецизионных резисторов в цепи обратной связи, откачка электрометра и его термостабилизация, внедрение калибровочного устройства, значительно улучшили показатели точности масс-спектрометра.
Аналитическая часть масс-спектрометра откачивается полностью безмасляными устройствами - двумя угольными сорбционными насосами и тремя ионно-геттерными насосами. Угольные сорбционные насосы (разгонное устройство) используются для откачки области источника ионов на форвакуум после смены барабана, а также для откачки на форвакуум камеры анализатора и ионно-геттерных насосов после профилактических работ. Два ионно-геттерных насоса типа НМД 0,16 (160 l/s) обеспечивают высокий вакуум в области приемника ионов и камеры анализатора. Откачка области источника ионов осуществляется турбомолекулярным насосом TMU-260 (260l/s). Контроль высокого вакуума осуществляется вакуумным манометром ионизационного типа. Вакуумная система располагает достаточным комплектом устройств для профилактических прогревов аналитической части масс-спектрометра. Для очистки держателей ленточек, экранов, других узлов источника ионов прибор укомплектован ультразвуковым промывателем типа УП -1.
Система управления и контроля - для управления и контроля работы систем масс-спектрометра МИ1201АТ используется персональный компьютер совместимый с IBM PC/AT. Модульные программы и меню обеспечивают пользователю дружественный интерфейс для доступа ко всем системам управления масс-спектрометром и обработки результатов измерений. Пользователь имеет возможность легко настраивать программы на проведение измерений по индивидуально разработанным алгоритмам.
Компьютер реализует следующие функции:
- упревление позицией барабана;
- управление потенциалами линз источника ионов;
- независимое управление токами ионизатора и испарителя;
- включение и выключение ускоряющего потенциала;
- включение и выключение ионного луча;
- включение, выключение и установку высоковольтного потенциала вторичного электронного умножителя
- регулировку индукции в зазоре магнитного анализатора
- выбор канала, установку параметров и диапазона регистрации ионных токов
Ручное управление обеспечивает:
- регулировку индукции в зазоре магнитного анализатора
- ступенчатую регулировку ускоряющего потенциала
- управление потенциалами линз источника ионов
- управление потенциалами линз дефлектора
- управление потенциалами пластин отклоняющей системы вторичного электронного умножителя
- управление позицией барабана
- перемещение коллекторов приемника ионов
- включение насосов - прогрев узлов аналитической части
Программное обеспечение представляет собой пакет программ, состоящий из:
- интегрированной юстировочной среды;
- программы одноколлекторных измерений;
- программы многоколлекторных измерений;
- программы тестирования систем масс-спектрометра.
АНАЛИТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Однолучевой режим
- внутренняя точность определения изотопных отношений 235U/ 238U для стандартных образцов изотопного состава урана (СОИСУ) с содержанием изотопа 235U до 50% (навеска- 2mkg) < 0.01 %
- внешняя точность определения изотопных отношений 235U/ 238U для стандартных образцов изотопного состава урана (СОИСУ) с содержанием изотопа 235U до 50% (навеска - 2 mkg) < 0.05 %
Многолучевой режим
- внутренняя точность определения изотопных отношений 235U/ 238U для стандартных образцов изотопного состава урана (СОИСУ) с содержанием изотопа 235U до 50% (навеска - 2 mkg) < 0.002 %
- внешняя точность определения изотопных отношений 235U/ 238U для стандартных образцов изотопного состава урана (СОИСУ) с содержанием изотопа 235U до 50% (навеска - 2 mkg) < 0.05 %
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Диапазон масс (положительные ионы при W =10 кэВ)
3 . . . 280
Разрешающая способность по урану (на уровне 5% )
> 500
Коэффициент формы пика
< 0.5
Нестабильность положения ионного луча в приемной щели масс- спектрометра в течение 20 min, %
< 0.005
Изотопический порог чувствительности по урану (на массе 237 при D M = 1), ppm
< 5
Плоскостность вершины пика ( ±15% плато пика)
0.0001
Усилители (при Roc = 1011Ом): Шум: при интегрировании 4 s, А при интегрировании 64 s, А
. < 2x10-16 < 5x10-17
Дрейф базовой линии, A/h
< 1х10-16
Затухание сигнала, ppm/2s
10
Масса, кг
1300
ТРЕБОВАНИЯ К УСТАНОВКЕ:
- Сеть: Электрическое питание масс-спектрометров должно осуществляться переменным трехфазным током частотой 50 Hz c фазным напряжением 220V при отклонении от минус 10 до плюс 10%.
- Максимальная мощность, потребляемая масс-спектрометром, не должна быть более 5 kVA.
- Окружающая среда: Масс-спектрометр обеспечивает требуемые параметры при воздействии температуры окружающего воздуха от 10 до 35ОС, относительной влажности до 80 % (при температуре воздуха 25ОС) и атмосферном давлении от 84.0 до 106.7 kPa (630 - 800 mm Hg).
- Габаритные размеры и масса: Масса масс-спектрометра не превышает 2500 kg. Площадь, занимаемая масс-спектрометром, не превышает 15 m2, при этом габаритные размеры основных составных частей масс-спектрометра составляют (mm): - аналитическая часть 1500 х 1400 х 1500, - стол оператора 1400 х 800 х 800, - форвакуумный насос 650 х 230 х 650.
Комплект поставки:
Базовая модель масс-спектрометра, включающая в себя:
- стойку аналитческую;
- стол оператора;
- форвакуумный насос;
- персональный компьютер.
- Приспособление для гибки и приварки катодов
- Прибор точечной сварки ПТС-1
- Стенд нанесения проб
- Устройство для контроля положения ленточек
- Приспособление для установки и снятия барабана
- Промыватель ультразвуковой УП-1
- Запасной барабан с полным комплектом держателей и экранов
- Ленты рениевые (1000 шт.)
- Комплект инструмента для сборки и технического обслуживания масс-спектрометра
- Комплект запасных деталей из керамики для источника и приемника ионов
- Комплект запасных прокладок для всех вакуумных соединений аналитической части масс-спектрометра
- Комплект запасных предохранителей, полупроводниковых элементов и микросхем, применяемых в масс-спектрометре
Одновременно с масс-спектрометром можно дополнительно заказать запасные части согласно каталогу запчастей, которые может быть выслан Заказчику по его просьбе
|
