Датчик рехмерного квадрупольного масс-спектрометра

Датчик рехмерного квадрупольного масс-спектрометра

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Соцналйстических

Республик

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлеио04,06.76 {21) 2369138/18-25 с йрисоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.01.78,)бюллетень № 3 (4о) Дата опубликования описания 12.01.78 (11) 589573 (1

™ М (В) М. Кл.

t 01 М 27/62

В 01 D 59/44

Н 01 9 39/36

Госудв рствеинмй коиитет

Совете Министров СССР оо девам изооретений и открытий (53) УДК 621.384 (088.8) Э. П. Шеретов, В. А, Зенкин, М„П, Сафонов н Г. А, Краснощеков (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Рязанский радиотехнический институт

{ 54) ДАТЧИК ТРЕХМЕРНОГО КВАДРУПОЛЬНОГО

МАСС-СПЕКТ РОМЕТ РА

Изобретение относится к области массспектром етров. (известны датчики квадрупольных массспектрометров (1 ) н датчики трехмерных квадрунольных масс-спектрометров (2 ) для удержания заряженных частиц, электродные системы которых обеспечивают создание в рабочем объеме квадрупольного поля и разделение (либо удержание) заряженных частиц по удельным зарядам, l0

Известен датчик трехмерного квадруполь ного масс-спектрометра, состоящий нз двух торцовых и одного кольцевого электродов, . выполненно в вице гнперболондов вращения н имеющих каналы для ввода н вывода за- 15 ряженных частиц 3 1 .

Недостатком - известного датчика является невысокая чувствительность и нзрезанность формы массового лика.

Это вызвано тем, что рабочие точки gg анализируемых частиц на диаграмме стабильности по всем трем координатам {Х, У, 2 ) расположены вблизи грантщ зон стабильное-.и, а также тем, что по двум координатам {Х, Y ), онн совладают, В ре2 зультате такого выбора рабочих точек амплитуды колебаний анализируемых частнп велики н, соответственно, мала чувствительность, Кроме этого, частоты колебаний частиц по координатам М и Y совпадаюг н прн наличии искажений в распределении нэтенцяала, практически всегда имеющих место в реальных системах, это приводит к появле нню резонанса между колебаниями н к значительному увеличению их амплитуды я, соответственно, к уменьшению чувствительности н разрешающей способности, а также к изрезанности формы массового пика.

Целью изобретения является увеличение чувствительности н разрешающей способности.

Для этого в предлагаемом устройстве электроды выполнены в виде эллиптических гиперболоидов, При такой конструкции рабочая точка аналнзнруемых частиц по одной нз коордннат располагается глубоко в стабильной зоне диаграммы стабнльностн, за счет чего значительно, уменьшается амплитуда колебаний анализируемой частнпы по одной

589573 из координат. Таким образом, увеличивается эффективный объем датчика и, следовательно, чувствительность, Выбором геометрии электродной системы можно получить различные частоты колебаний частиц по всем трем координатам, что устраняет возникновение нелинейных резонансов, Распределение потенциала в рабочем объеме датчика записывается в виде: ю(х,v,z}- +ы.„х + „,х (1} где ф (Х, У, 2. ) — потенциал в точке (Х, Y, Z ), отнесенный к потенциалу в центре датчика.

Постоянные1 сСх, oL í cL связаны соотношением, вытекающим из уравнения Лапласа о х + о ь + О

Выражение (1) является общим для всех квадрупольньгх систем. Так, при сА 0 соотношений (1) описывает расп ределение потенциала в датчике квадрупольного фильтра масс, при сС о, - в датчике трехмерного квадрупольного масс-спектрометра, электродная система которого выполнена в виде гиперболоидов вращения. Для предлагаемого датчика

Х У

В соответствии с выражениями (1) и (3) уравнение движения по координатам

Х „Y Е различны и, следовательно, различно положение рабочих точек на диаграмме стабильности для одной и той же, частицы и различньг амплитуды ее колебания по координатам. В случае, если ck u оС положительны, из уравнения (2) следует, что сС отрицательно. Если — > 1, то рабочая точка по координате будет ба находиться ближе к началу координат, располагаясь на одной и той же линии развертки спектра масс, что и рабочая точка по координате Y . Профили электродов предлагаемого датчика определяются соотношения2 ? а-1оС„Х +<А. Y +d.. х у z ь - i » а„х » „ -a,z где а и в - относительные потенциалы, подаваемые на кольцевой и торцевой элек троды.

Коэффициенты о(х, о и о(. определяюася соотношениями а-1 а-1 х Х 2 г У 2

Из соотношений (4) видно, что в плоскостях, перпендикулярных оси Z электроды имеют в сечении эллипсы, а в плоскостях, перпендикулярных осям Х и Y — гид еP60ll bl, На чертеже схематически гизображена электродная система предлагаемого устройства, где 1 — кольцевой электрод, 2 и 3— торцовые электроды. При изготовлении pei0 альных электродов датчиков допустима замена эллиптических профилей овальными.

Профиль кольцевого электрода может быть также задан прямолинейными образуюшими однополостного:.гиперболоида. Кольцеl5 вой электрод может бьгть выполнен из проволок, натянутых по образующим гиперболоида. Электроды датчика могут изгдтовляться из сетчатого полотна или набором из тонких замкнутых проволок, согну20 тых по форме эллипсов или овалов, а также из пластин, выполненных по заданному профилю, В этом случае возможна коррекция распределения потенциала в рабочем объеме датчика путем изменения напряжения на от25 дельных пластинах.

Устройство датчика с электродами в виде эллиптических гиперболоидов позволяет оптимизировать конструкпию датчика путем подбора параметров аС „, Ф,, и сй и, соответственно, размеров, определяющих геометрию электронной системы (Х а

Ye, Za ).

Формула изобретения

Датчик трехмерного квадрупольного массспектрометра, состоящий из двух торцовых и одного кольцевого электрода, выполненных в виде гиперболоидов вращения и имеющих каналы для ввода и вывода заряженных частиц, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью увеличения чувствительности

45 и разрешающей способности, электроды выполнены в виде эллиптических гиперболоидов.

"Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;

1, Авторское свидетельство СССР

¹ 285322, кл. В 01Ý 59/44, 1969.

2, Авторское свидетельство СССР № 288400, кл. В 01 ф 59/44, 1969.

3. Патент США ¹ 357939, кл. Н 01 3 39/36, 1970, 589573

Составитель Н, Алимова

Редактор А. Бер Техред Э. Чужик Корректор Н. Тупипа

Заказ 460/48 Тираж 871 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

11303S, Москва, Ж 35, Раушская наб., д, 4/S

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4