Способ питания датчиков квадрупольных масс-спектрометров

Способ питания датчиков квадрупольных масс-спектрометров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ПИТАНИЯ ДАТЧИКОВ КВАДРУПОЛЬНЫХ МАСС-СПЕКТРОМЕТРОВ, при котором на электроды подается двухполярный прямоугольный кмЛупъсный сигнал, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувст вительности и разрешающей способности анализатора, на электроды датчика подают сигнал с Л 3, где tz г а t t- - длительность и положительного и отрицательного импульсов . .ef (Л О. г 0. 1 0.3

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHpblTHA (21) 2734382/18-25 (22) 11.03.79 (46) 23.04.84. Бюл. В 15 (72) Э.П. Шеретов, Н.В. Веселкин и М.П. Сафонов (71) Рязанский радиотехнический институт (53) 621.384.6 (088.8) (56) 1. Слободенюк Г.И. Квадрупольные масс-спектрометры. M., 1974.

2. Труды Е Всесоюзной конференции по масс-спектрометрии. Л., 1972, с. 288.

3. ), of mass,spectrometre and

Phys, 12 (1973), 3 17 (прототип).

3(51) Н 01 J 49/42 G 01 N 27 (54) (57) 1. СПОСОБ ПИТАНИЯ ДАТЧИКОВ

КВАДР УПОЛЬНЫХ MACC-СПЕКТРОМЕТРОВ, при котором на электроды подается двухполярный прямоугольный имйульс- ный сигнал, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности и разрешающей способности анализатора, на электроды датчика подают сигнал с Я 3, где

ti+ ta h = > а t< и t - длительность. с, положительного и отрицательного импульсов.

1088090

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения работы в режиме монопольного масс-спектрометра, на один из электИзобретение относится к массспектрометрии и может быть использовано при создании квадрупольных масс-спектрометров с высокой paspe-. шающей способностью и чувствительностью, а также малыми габаритами и весом питающей аппаратуры.

Известны различные способы питания квадрупольных масс-спектромет ров. Наиболее распространенным является способ питания, при котором на электроды датчика подается гарма" нический {либо близкий к гармоническому сигнал с постоянной сос-. тавляющей (1) .

Однако большие габариты, вес высокодобротных контуров и трудности поддержания амплитуды переменного напряжения к постоянному не позволяют создавать такие приборы с высоким разрешением и чувствительностью и в то же время обладающими малыми габаритами и весом питающей аппаратуры, что существенно сдерживает использование квадруполь ных масс-спектрометров в промышленности.

Для устранения этих недостатков предложено подавать на датчики квадрупольных масс-спектрометров иФ пульсный сигнал (2j .

Наиболее близким к изобретению является способ питания квадруполцных масс-спектрометров двухполярным импульсным сигналом, в котором установление рабочего режима массспектрометра достигается путем регулировки скважности импульсного сигнала. При этом значение скважнос; ти сигнала, определенной как j т

Я

У гдет =t++t;

t — длительность положительно

1 го импульса; родов датчика подают сигнал, у которого длительность отрицательного импульса больше длительности положи тельного импульса, †. длительность отрицательного импульса, ограничено и лежит вблизи 2,5.

Однако питание датчиков квадрупольных масс-спектрометров импульсным сигналом со скважностью, незначительно отличающейся от (11, существенно не улучшает аналитические характеристики масс-спектрометров, т.е. известный способ питания не позволяет улучшить аналитические характеристики квадрупольных массспектрометров.

Целью изобретения является разработка способа импульсного питания датчиков квадрупольных массспектрометров, при котором при умень20 шенин габаритов и веса питающей аппаратуры увеличивалась бы чувствительность и разрешающая способность масс-спектрометра. указанная цель достигается тем, 25 что согласно способу питания датчи ков квадрупольных масс-спектрометров, при котором на электроды пода-: ется двухполярный прямоугольный импульсный сигнал на электроды датчика подают импульсный сигнал со

30 скважностью p > 3, где

tÄ+ Ез

t< и t2 - длительности положительного и отрицательного импульсов.

При этом на один из электродов датчика падают сигнал, у которого длительность отрицательного импульса больше длительности положитель ного импульса.

При рассмотренйи импульсного ме4,тода питания квадрупольных массспектрометров обнаружено, что выигрыш в чувствительности метода импульсного питания можно обеспечить только при использовании сигналов с большой скважностью. При этом возрастает,например, для монопольного масс-спектрометра не только чувствительность,, 1088090.но и предельная разрешающая способность прибора.

Движение заряженной частицы при импульсном способе питания в квадру-. польном поле можно описать системой 5 двух дифференциальных уравнений

l ° и бх0,R приО-1-1„g ()

R =6 хu К при, 1 1 (1) где t u t — длительности положй2 тельного и отрицательного импульсов соответственно, а Ug u

02 — их амплитуды, - удельный заряд части- 15 цы

Х вЂ” геометрический фактор электродной системы, который для квадруполь ного фильтра масс ра- 20 вен 2/r

Решением системы уравнений (1)

I являются функции

R(t):R,eh(t — cch gt

R(t) 8ДSh(t R,сЦ (2) 25 где R> и R — начальные координата, и скорость частицы, = „=б х О,, д если рассматривать движение частицы в течение промежутка времени

ЗО мЯ Ф и = ц =б >< Uq в течение проме, жутка времени

При (.Icha с1 а „,в а и с (з)зв (Ю И СнЪ О. .ь-," =1 „ „; =1,,, амплитуда колебаний заряженных час4 тиц остается ограниченной при сколь угодно большом времени движения.

Соотношение (3) показывает, что характер движения частицы полностью определяется значением трех параметров a,+ .Если построить в плоскости a..-ñ при фиксированном

45 линии P = 1, то вся плоскость a.-q, 4 разобьется этими кривыми на зойы стабильного и нестабильного движения. Если рабочая точка частицы находится в стабильной зоне, то части- 5О ца двигается по стабильной ограниченной траектории, и наоборот, если рабочая точка для частицы находится в нестабильной зоне (P ò1),. то частица двигается по неограни- 55 ченной траектории.

Таким образом, система электродов, внутри которой создано квадрупольное поле, при питании ее импульс- ным сигналом может работать как масс-спектрометр, параметры которого определяются оптимальным выбором а g, и 3 .

На чертеже приведены зависимости

Р относительной чувствительности и разрешающей способности О моно, о, польного масс-спектрометра от угла наклона линии развертки спектра масс, рассчитанные для различных значений скважности,() при Я = 2; 3) () 3 при Я = 2,7; 0,1,Я4 при 9 = 6 и для случая питания датчика гармоническим сигналом 1,, Под относительной чувствительностью понимают произведение чувствительности (амплитуды) массвого пика J на разрешающую способность (= 3 ) .

С увеличением скважности, подаваемых на датчик импульсов, растет предельная разрешающая способность прибора и его чувствительность.

Так, например, при скважности импульсов A = 6 в два раза возрастает предельная разрешающая способСР ность и в два раза чувствительность монопольного масс-спектрометра.

Пример ° Проводились исследования работы монопольного масс-спек" трометра NX 7303 при подаче на цилиндрический электрод в первом случае гармонического ВЧ напряжения, а во втором — импульсного ВЧ напряжения со скважностью импульсов 6 от разработанного на основе предлагаемого способа источника импульсного

ВЧ напряжения.

В случае подачи на цилиндрический электрод гармонического ВЧ напряжения использовался источник ВЧ ,напряжения с изменяющейся частотой сигнала. Амплитуда ВЧ напряжения—

450 В. При импульсном питании датчика монопольного масс-спектрометра на цилиндрический электрод подавались импульсы." амплитудой 150 В, со скважностью 6 и изменяющей частотой следования.

Сравнение относительных чувствительностей прибора в широком диапазоне масс показало, что в режиме импульсного питания выигрыш составил два раза. Если же учесть, что при гармоническом питании амплитуда ВЧ напряжения в шесть раз больше, то выигрыш в относительной

I чувствительности при питании датчи1088090

Составитель Н. Алимова

Техред M.Ãåðãåëü Корректор А. Знмокосов

Редактор И. Шулла.

Заказ 2683/50

Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", v. Ужгород, ул. Проектная,4.ка импульсным сигналом большой скваж ности при той же амплитуде составляет 12 раз.

Предлагаемый способ питания квад.рупольных масс-спектрометров позволяет за счет видоизменения структуры диаграммы стабильности повысить и чувствительность, и разрешающую спо 1 собность квадрупольных масс-спектрометров. Например, для монопольного

< масс-спектрометра при A 6 и чувствительность, и предельная разрешаю5 щая споСобность возрастают в два раза при амплитуде импульсов 150 В, а при увеличении амплитуды до 450 В предельная разрешающая способность возрастает в 12 раз.