Времяпролетный масс-спектрометр

Времяпролетный масс-спектрометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Авторы изобретения

З.П. Шеретов, Б.И. Колотилин и М.П. СафоНЬв

;т

Рязанский радиотехнический институт (7! ) Заявитель (54) ВРЕМЯПРОЛЕТНЫЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТР

Изобретение относится к массспектрометрии и может быть использовано при создании времяпролетных масс-спектрометров с высокими разрешающей способностью и .чувствительностью.

Известны времяпролетные массспектрометры, которые состоят из источника ионов, пространства дрейфа и приемника ионов (1 j.

Недостатком таких устройств является значительная зависимость их fl8 раметров от разброса ионов по скоростям. Для увеличения допустимого разброса. по скоростям в пространстве дрейфа таких приборов располагают ионные зеркала.

Известен времяпролетный массспектрометр, состоящий из ионного источника, ионного зеркала и приемника ионов (2 ).

Недостатками данного устройства являются ограничение разрешающей способности из-за влияния энергетичес2 кого разброса ионов,-что приводит, как следствие, к уменьшению чувствительности из-за стремления уменьшить энергетический разброс ионов, а также большая длина пространства дрейфа.

Цель изобретения - повышение чувствительности и разрешающей способности и создание времяпролетного масс-спектрометра, в котором уменьша ется до минимума влияние энергетического разброса ионов на разрешающую способность, а также уменьшаются габариты датчика.

Целью изобретения также является

5 расширение диапазона входных .энергий.

Цель достигается тем, что в времяпролетном масс-спектрометре, состоящем из ионного источника, ионного зер.

1в кала и приемника ионов, ионное зеркало выполнено в виде четырех элект1 родов, рабочие поверхности которых . представляют собой гиперболоиды, подключенные к источнику переменного с

989613 где

Формула изобретения движения ионов 1 2 (1 постоянной составляющей напряжения, одна из пар противоположных электродов может сходиться на оси системы.

На фиг. 1. изображена диаграмма стабильности; на фиг. 2 - схема устройства.

В ионном зеркале предлагаемого устройства распределение потенциала описывается соотношением

10 ф(х,yz) — (U+Ucoset) (d„x + с,„у2+oL>z2), (1) / 1

0 - постоянное смещений на электродах; !5

U — амплитуда переменной составляющей напряжения; и - частота переменной составляющей; с/., d,о - постоянные коэффициен- 20 ты, определяющие геометрию ионного зеркала.

Поверхности электродов при этом описываются соотношениями с"х х м y2+ dzz2 = +1 (2) 25 г уравнения, описывающие движение ионов в таком поле, есть уравнение

Матье — - + (а - 2q cos2 (T t Ч) ), = 0 (3) 3О

dT2

8eU 4eU где е1 = d.; qs = =-с е;гаг = >T; пш y mw

- фаза входа иона в поле; одна из координат х, у, 35

При QLz (c < и 01, <(gg (электроды вытянуты вдоль оси z) рабочие точки на диаграмме стабильности по коорди1 нате za u q находятся вблизи начала Z координат. В этом случае время движения ионов Т в такой системе равно

1 т=—

В г где р = а +—

45 ,При а ф 0 и (1, соизмеримом с а, (прямая 1 на Фиг. 1)

1 2-„.а и т =—

1Га т.е. время движения ионов в ионном 50 зеркале пропорционально, как и в обычных времяпролетных масс-спектрометрах, квадратному корню из массы.

При а = 0 (ось 0 )p- а время

12

55 т.е. в этом случае наблюдается линейная зависимость времени движения иона от его массы, что является большим преимуществом по сравнению с обычными времяпролетными масс-спектрометрами.

Можно показать, что за счет линейной зависимости времени движения ионов в ионном зеркале от массы и за счет торможения ионов в высокочастотном поле вдоль оси z дисперсия ионов по массам в таком времяпролетном массспектрометре будет в 2 Л раз выше, чем в обычных, что дает возможность увеличения разрешения во столько же раз при сохранении габаритов датчика либо уменьшения габаритов датчика при сохранении разрешения.

Основным преимуществом такого массспектрометра является то, что время движения ионов в зеркале не зависит от начальной скорости иона, т.е. осуществляется идеальная временная фокусировка ионов с различными входными скоростями, что дает возможность анализировать ионы с большим энергетическим разбросом.

Необходимо отметить, что диапазон анализируемых масс определяется наклоном рабочей прямой на диаграмме стабильности и максимален при а = О.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения: 1, 2, 3 - электроды зеркала 12 и 3; ионный источник 4; коллектор ионов 5.

Предлагаемое устройство позволяет получить линейную шкалу масс, увеличить дисперсию системы в 2/(раз

C или при той же дисперсии уменьшить габариты датчика во столько же раз, устранить влияние энергетического разброса ионов на разрешающую способность прибора и, таким образом, увеличить чувствительность массспектрометра за счет увеличения энер.гетического разброса ионов до 80-703 от максимальной энергии.

1. Времяпролетный масс-спектрометр, состоящий из источника ионов, ионного зеркала и приемника ионов, о .т л и ч а.ю шийся тем, что, с целью увеличения чувствительности и разрешающей способности, ионное зеркало выполнено в виде четырех электродов, рабочие поверхности которых представляют собой гиперболоиды, под989613

Источники инФормации, Nt.1

Составитель Н. Алимова

Редактор А. Долинич Техред И.Гайду . Корректор С. Шекмар

j. Тираж 701 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 11138/71

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

S ключенные к источнику переменного с постоянной составляющей напряжения.

2. Масс-спектрометр по и. 1, о тл и ч à ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона входных энергий ионов, одна из пар противоположных электродов сходится на оси системы. принятые во внимание при зкспертиэе

1. Сысоев А.А., Чупахин.М.С. 8ве-. дение в масс-спектрометрию, Н., Атомиздат, 1974, 2. Авторское свидетельство СССР и 198034, кл. 6 01 N 39/48, 1966.