Спектрометр с двойной фокусировкой - тип масс-спектрометра с фокусирующими электрическим и магнитным полем.

 Спектрометр, в котором частицы проходят только участок с магнитным полем, и отсутствует электрическое поле, называется также спектрометром с одинарной фокусировкой. В магнитном поле частицы с разной массой, но одинаковой кинетической энергией, двигаются по траекториям с разными радиусами кривизны.

Влетающие в магнитное поле частицы двигаются не параллельно - пучок имеет некоторую угловую ширину. Это приводит к погрешности определения радиуса траектории. Однако выбирая положение детектора, можно добиться фокусировки пучка по траекториям, не добавляя элементов в систему. Так, на Рис. 1 приведена схема т. н. "полукруговой фокусировки" - траектории с равными радиусами кривизны, выходящие из источника S с небольшим разбросом по направлениям, сходятся после прохода половины окружности - 180 градусов.

Однако даже если участок траектории, лежащий в магнитном поле, занимает не 180 градусов, а меньше, фокусировка возможна - детектор надо расположить не непосредстванно на границе области с магнитным полем, а на определенном расстоянии - такая фокусировка называется секторной.

Фокусировка по траекториям, которую можно выполнить в магнитном поле, уменьшает погрешность, вызванную разбросом скоростей частиц в пучке по направлению. Однако серьезную погрешность вносит также разброс по величине кинетической энергии. Для уменьшения этого типа погрешности в схему вводится дополнительный элемент - участок с электрическим полем. Поле создается конденсатором специальной формы (Рис. 2). Выйдя из источника S₁, пучок проходит через электрическое поле, где осуществляется фокусировка по энергии, а затем - через магнитное поле, где осуществляется фокусировка по траекториям (на рисунке - "секторная фокусировка").

Высокое разрешение спектрометров с двойной фокусировкой позволяет в ряде случаев решить проблему т.н. "интерференций". Спектроскопические интерференции вызываются атомными или молекулярными ионами, имеющими такую же номинальную массу, что и изотоп анализируемого элемента. Результирующий интерферирующий сигнал может исказить или полностью перекрыть истиный аналитический сигнал, таким образом, точность определения, равно как и предел обнаружения элемента, значительно ухудшается.

Можно ли отделить интерференции от аналитического сигнала зависит от разности их масс и разрешения прибора. Например, на сигнал иона железа Fe⁺ с массой 56 а.е.м. может наложиться сигнал от молекулы ArO⁺ с той же молекулярной массой. Сигналы этих ионов можно разделить прибором с разрешающей силой R=2500. Разрешающая сила до 10⁴ является достаточной для разделения сигналов при многих спектроскопических интерференциях.

Разрешающая способность масс-спектрометров с двойной фокусировкой достигает 4000.

Масс-спектометры с двойной фокусировкой применялсь в биологических исследованиях при измерении концентрации элементов в плазме крови человека, при измерении содержания металлов в пылевых частицах воздуха и в воде, а также в материаловедении и атомной энергетике.

Магнитное поле в спектрометре может быть постоянным или медленно меняющимся, так чтобы за время пролета частицы через спектрометр его можно было считать постоянным. Медленно меняющееся магнитное поле приводит к тому, что масса частиц, попадающих в детектор, также плавно меняется, так что сигнал, зависящий от времени, который мы получим на выходе, фактически и будет спектром - распределением частиц по массе.

Давление в анализаторах должно быть достаточно низким (порядка 10^-5 Па), чтобы избежать рассеяния ионов на молекулах остаточных газов. Основная характеристика масс-анализатора - его разрешающая способность, или разрешающая сила R. Она характеризует способность анализатора разделять ионы с незначительно отличающимися друг от друга массами и определяется отношением значения массы иона М к ширине его пика D_М (выраженной в атомных единицах массы) в выходном сигнале на определенном уровне высоты пика (обычно 50% или 10%): R = М/D_М. Напр., R = 10000 означает, что масс-анализатор может разделять ионы с массами 100,00 и 100,01.