Времяпролётный масс-спектрометр ЛЮМАС-30 для прямого анализа твёрдых проб (Россия)
Времяпролётный масс-спектрометр с газоразрядной ионизацией ЛЮМАС-30 осуществляет прямой анализ монолитных, тонкослойных и порошковых материалов. Анализируемые материалы: металлы, полупроводники, диэлектрики, материалы со смешанной структурой (диэлектрик – металл, металл – полупроводник, диэлектрик – полупроводник).
Отсутствие процедуры растворения пробы является существенным преимуществом используемого метода анализа.
Достоинствами также являются:
– Регистрация большого числа спектров за время распыления одной пробы, что позволяет улучшить отношение сигнал/шум за счёт статистического усреднения зарегистрированных спектров.
– Прямой анализ твёрдотельных проб, включая растворённые в пробах газы с высокоэкономичным расходом рабочего газа и вещества пробы за счёт согласования во времени импульсной ионизации с времяпролётной регистрацией масс-спектра, что позволяет существенно снизить пределы обнаружения.
– Высокая эффективность распыления и ионизации элементов пробы в импульсном разряде и, как следствие, низкие пределы обнаружения (50-200 ppb) и широкий динамический диапазон определяемых содержаний элементов (до 7 порядков величины), что на 2 – 3 порядка лучше пределов обнаружения других методов прямого анализа твёрдых проб.
– Высокоэффективное подавление газовых компонент за счёт временной дискриминации и использования водорода, как реакционного газа.
– Широкий круг анализируемых объектов, включающий в себя, кроме металлов, диэлектрики и полупроводники. Эта возможность обеспечивается использованием коротких (1–80 мкс) импульсов разрядного тока, позволяющих распылять непроводящие и слабо проводящие электрический ток материалы.
– Прямой масс-спектральный анализ послойных неоднородностей химического состава самых разнообразных объектов (с послойным разрешением 3 нм).
– Прямой масс-спектральный анализ многослойных тонкоплёночных покрытий.
Основные технические характеристики ЛЮМАС-30
Характеристика |
Значение |
Пределы обнаружения |
50÷200 ppb |
Послойное разрешение |
около 3 нм |
Погрешность определения |
5÷10% |
Динамический диапазон |
7 порядков |
Количество одновременно определяемых за один аналитический цикл элементов |
не менее 20 |
Время анализа одной пробы |
3÷25 мин |
Время выхода на рабочий режим при первичном включении прибора |
30 мин |
Напряжение питания |
~220 В |
Потребляемая мощность |
1100 ВА |
Вакуумная система |
«Сухой» форвакуумный насос и 2 турбомолекулярных насоса (250 л/мин и 70 л/мин) |
Балластный газ |
Ar или Ar+He+H2 |
Расход газа |
1 баллон в год (40 л) |
Диапазон измеряемых масс |
1÷400 а.е.m |
Включение прибора и выход на рабочий режим осуществляется автоматически.
Конструкция прибора обеспечивает возможность оперативной замены образцов с помощью быстросъёмного держателя. После установки образца в течение нескольких минут происходит откачка шлюза, после чего прибор готов к измерениям. Время экспозиции зависит от требований к точности замера.
Для смены образца необходимо перекрыть шлюзовую камеру, извлечь держатель и заменить образец.
Анализатор Люмас-30 может быть использован для решения разнообразных задач возникающих при анализе радиоактивных материалов. Среди этих задач следующие:
1. Определение содержания широкого круга примесей в уране (как в природном, так и в обогащенном и обедненном) с пределами обнаружения порядка 100-200 ppb. Круг определяемых элементов включает в себя почти всю таблицу Менделеева за исключением ряда газов, в частности O и Ar.
2. Определение содержания изотопов плутония и урана, а также примесей других элементов и их изотопов в ТВЭЛах и продуктах переработки ядерного топлива.
3. Определение примесей в плутонии.
Поскольку необходимая для анализа минимальная масса образца не превышает 100 мг, а сама проба находится в специальном контейнере, то заметно снижается радиационный фон и появляется в ряде случаев возможность работы с радиоактивными образцами в чистой лаборатории.