Устройство формирования перестраиваемого по частоте напряжения для квадрупольных масс-спектрометров

Устройство формирования перестраиваемого по частоте напряжения для квадрупольных масс-спектрометров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCNOMY CSHQKTRJlbCTSV

Союз Советскнк

Соцналнстическик

Республик

<11894820 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06,11.79 (21) 2875632!18-21 с присс единением заявки Нов (23) Приоритет

Опубликовано 30.12.81. Бнзллвтень Н9 48

Дата опубликования описания 30.12.81 (5t) pA K 3

Н 01 J 49/42

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621. 384 (088. 8) С.И. Смирнов и В. Ф. Кирносова

1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ФОРМИРОВАНИЯ IlEPECTPAHBAEMQI О

ПО ЧАСТОТЕ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ КВАДРУПОЛЬНЫХ

МАСС-СПЕКТРОМЕТРОВ

25

Изобретение относится к массспектрометрии и может быть использовано в квадрупольных масс-спектрометрах различного типа, в которых массовое число регистрируемых ионов прямо пропорционально амплитуде и обратно пропорционально квадрату частоты питающего анализатор напряжения.

Известны источники питания анализаторов квадрупольных масс-спектрометров, вырабатывающие высокочастотное напряжение изменяющейся частоты постоянной амплитуды и постоянные напряжения смещения (1) .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство формирования перестраиваемого по частоте напряжения, содержащее перестраиваемый по частоте генератор синусоидальных колебаний стабильной амплитуды, выход которого подсоединен к электродам анализатора, операционный усилитель, выход которого подключен к управляющему входу генератора, преобразователь частота — напряжение, вход которого соединен с выходом генератора, а выход — с одним и» входов операционного усилителя, генератор управляющего напряжения, выход которого соединен с другим входом операционного усилителя, и источник постоянного напряжения, выход которого соединен с электродами анализатора (2).

В данном устройстве формирования перестраиваемого по частоте напряжения преобразователь частота — напряжение имеет линейную зависимость выходного напряжения оТ частоты, вследствие чего при высоком коэффициенте усиления операционного усилителя обеспечивается линейная зависимость частоты генератора от управляющего

15 напряжения, а генератор управляющего напряжения вырабатывает пилообразное напряжение экспоненциально затухающей формы, чтобы ликвидировать развертку спектра масс во вре20 мени. Однако известно, что для осуществления линейной по массам развертки частоту f необходимо изменять во времени t по закону где Ь вЂ” коэффициент пропорциональности, Используемый в известном устрой о стве экспоненциальный закон измене3

894820

К

-г

f (2) 10 (3) ния частоты во времени значительно отличается от требуемого обратно квадратичного (1), что вызывает резкую нелинейность развертки спектра масс во времени, особенно в области малых масс.

Цель изобретения — повышение линейности развертки спектра масс во времени.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве формирования перестраиваемого по частоте напряжения для квадрупольных масс-спектрометров, содержащем перестраиваемый по частоте, генератор, операционный усилитель, выход которого подключен к управляющему входу генератора, преобразователь частота — напряжение, вход которого соединен с выходом генератора, а выход — с одним иэ входов операционного усилителя, генератор управляющего напряжения, выход которого соединен с другим входом операционного усилителя, генератор управляющего напряжения выполнен в виде генератора линейно изменяющегося напряжения, а преобразователь частота — напряжение состоит из делителя частоты, выход которого соединен со входами двух ключевых каскадов, и последовательно соединенных источника опорного напряжения, двух принудительно обнуляемых интеграторов, входы обнуления которых соединены по отдельности с выходами ключевых каскадов, и блока выделения постоянной составляющей.

На фиг. 1 представлена структурная схема источника перестраиваемого по частоте напряжения; на фиг. 2структурная схема преобразователя частота — напряжение иа фиг. 3 эпюры напряжений преобразователя в узловых точках.

Устройство содержит генератор 1 линейно изменяющегося напряжения, операционный усилитель 2, перестраиваемый по частоте генератор 3, преобразователь 4 частота — напряжение, источник 5 постоянного напряжения, источник б опорного напряжения, интеграторы 7 и 8, блок 9 выделения постоянной составляющей,.делитель 10 частоты, ключевые каскады 11 и 12.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает линейно изменяющееся во времени напряжение.

Ойерационный усилитель 2, перестраиваемый по частоте генератор 3 и преобразователь 4 частота — напряжение образуют систему с глубокой отрицательной обратной связью, в которой зависимость частоты f генератора 3 от входного напряжения V операционного усилителя 2 полностью определяется функцией преобразования преобразователя 4. Выходное напряжение

60 преобразователя V обратно пропорционально квадрату частоты f где К вЂ” коэффициент пропорциональности, благодаря чему частота гене— ратора 3 зависит от входного напряжения операционного усилителя 2 по закону

Так как на вход операционного усилителя 2 поступает линейно изменяющееся во времени напряжение, то частота генератора изменяется обратно пропорционально корню квадратному иэ времени, что обеспечивает линейную развертку спектра масс во времени.

Устройство работает следующим образом.

На вход интегратора 7. (фиг. 2) поступает постоянное напряжение с источника 6 опорного напряжения, вследствие чего на выходе интегратора 7 напряжение Ve »y линейно нарастает во времени (фиг. За) . В результате интегрирования данного напряжения на выходе интегратора 8 напряжение Чв„,s изменяется во времени по параболическому закону (фиг. Зб) .

Ключевые каскады 11 и 12, запускаемле импульсами с делителя 10 частоты, обеспечивают быстрое синхронное обнуление интеграторов с периодом, пропорциональным периоду входного сигнала. Напряжение на выходе второго интегратора приобретает вид параболически нарастающего в течение каждого периода и резко спадающего до нуля в конце него. Постоянная составляющая такого напряжения прямо пропорциональна квадрату периода, т.е. обратно пропорциональна квадрату частоты входного сигнала f@„

Она выделяется блоком 9 выделения постоянной составляющей, например, RC -öåïüþ и подается на выход преобразователя.

Использование преобразователя частота — наПряжение, выходное напряжение которого обратно пропорционально квадрату частоты, позволяет, в сочетании с использованием генератора линейно изменяющегося напряжения в качестве генератора управляющего напряжения, добиться точной линеариэации развертки спектра масс во времени, что облегчает запись и расшифровку спектра масс и тем самым повышает эффективность исследований, проводимых с помощью квадрупольных массспектрометров.

Формула изобретения

Устройство формирования перестраиваемого по частоте напряжения для

894820

Составитель Н. Улимова

Редактор В.Пилипенко Техред Т. Маточка Корре к тор М . П ожо

Заказ 11502/84 Тираж 787 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 квацрупольных масс-спектрометров,содержащее перестраиваелый по частоте генератор, операционный усилитель, выход которого подключен к управляющему входу генератора, преобразователь частота — напряжение вход коI 5 торого соединен с выходом генератора, а выход — с одним иэ входов операционного усилителя, генератор управляющего напряжения, выход которого соединен с другим входом операционного усилителя, о тл и ч ающе е с я тем, что, с целью повышения линеиности развертки спектра масс во времени, генератор управляющего напряжения выполнен в виде генератора линейно изменяющегося напряжения, а преобразователь частота — напряжение состоит иэ делителя частоты, выход котороro соединен со входами двух ключевых каскадов, и последовательно соединенных источника опорного напряжения, двух принудительно обнуляеьых интеграторов, входы обнуления которых. соединены по отдельности с выходами ключевых каскадов, и блока выделения постоянной составляющей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шеретов Э.П., Зенкин В.А., Самодуров В.P. и Веселкин Н.В. Трехмерный квадрупольный масс-спектрометр с разверткой спектра масс изменением частоты питающего сигнала. — "Приборы и техника эксперимента", 1973, в 1, с. 163 — 165.

2. Fock W. and Whi t bourn W.À.

А var i able-frequency vol tage supp1у

for a monopole mass- spectrometer.

"International Journal of Mas s-Spectrometry and Ion Рhysics", 1978, vol .

26, Ó 2, ð. 181-182.