По ионно-оптическим и геометрическим соображениям в двух конструк-
циях промышленных приборов с двойной фокусировкой использовано тан-
демное расположение электростатического (фокусировка по энергии)
и магнитного (фокусировка по скоростям) полей. Они различаются по рас-
положению точек, в которых пучки изобарических ионов сходятся в совпада-
ющий двойной фокус, вследствие чего и достигается высокое разрешение.
Геометрия Маттауха — Герцога основана на использовании противополож-
ных радиусов кривизны электростатического и магнитного полей и дает не
точку, а плоскость двойного фокуса [31]. Приборы, использующие такую
ионно-оптическую геометрию, могут работать в статических условиях как
спектрограф (фотопластинка в плоскости фокуса дает возможность сразу
регистрировать спектр в интервале масс 30 :1), а в динамических (сканирова-
ние ускоряющего напряжения или, чаще, напряженности магнитного
поля) — как спектрометр с детектированием ионов с помощью ионного
умножителя. В последнем случае для сканирования 10 массовых единиц за
несколько секунд при разрешении М/АМ > 10 ООО применяется эффектив-
ный широкополосный усилитель.
Геометрия Нира — Джонсона характеризуется наличием точки двой-
ного фокуса, и прибор с такой геометрией работает как спектрометр, дающий
спектр в нужном интервале масс [32]. При любой ионно-оптической геометрии
можно измерять массу с погрешностью в несколько частей на миллион (ррш),
сопоставляя пики веществ с неизвестной массой с пиком стандартного со-
единения, например перфторуглерода G
fl
F
2fl
+
j, с вводом периодических
возмущений в электрический или магнитный сектор, иначе говоря, методом
«подбора пиков» [33]. Очевидно, что это очень затяжной, утомительный
процесс, который лучше проводить лишь для некоторых сравнительно ин-
тенсивных пиков масс-спектра. Работа прибора с двойной фокусировкой
при ионоумножительном детектировании требует очень широкой полосы
усиления (более 10 кгц) и высоких скоростей переноса данных в компьютер,
либо на частотно-модулированную аналоговую магнитную ленту [34],
либо в промежуточный запоминающий блок для нанесения на цифровую
магнитную ленту после аналоговой цифровой конверсии [35, 36].
Общепризнанна и сейчас обычно используется автоматическая техника
чтения и измерения точных масс по масс-спектрограммам [26, 37—39].
В сравнительно линейном диапазоне достигается точность измерения масс
около 10 ч/м, но из-за нелинейности фотоэмульсий во всем динамическом
интервале, например 1—IO
4
, относительные содержания ионов определяются
плохо [38]. Несмотря на это, в тех случаях, когда нужен широкий динами-
ческий интервал, можно использовать одновременную регистрацию всего
интервала масс (30 : 1) благодаря интегрирующим свойствам фотоэмульсий.
Если зерна в эмульсии (1—5 мкм) сопоставимы по размерам с шириной
пучка ионов, то при сохранении интервала масс 30 : 1 точность измерения
ограничивается дисперсией пучков (—4O
3
мкм/1 аме). На практике с этой
проблемой сталкиваются лишь при М/АМ > 30 000.
Уже упоминалось накопление масс-спектров высокого разрешения по-
средством магнитной записи аналогового сигнала (профиля напряжений
электронного усилителя) или соответствующим образом преобразованных
цифровых данных (временных приращений профиля напряжений усилителя,
выраженного в числах) на аналоговой или, соответственно, цифровой магнит-
ной ленте. Хотя аналоговая форма записи и пригодна [34], ее динамический
диапазон и точность измерения масс посредственны по сравнению с резуль-
татами, получаемыми при прямой оцифровке сигнала и переводе его в ли-
нейный временной быстродействующий цифровой вычислительный блок
85