Указатель массы для квадрупольных масс-спектрометров Советский патент 1983 года по МПК H01J49/42 

;о эт

ND

Изобретение относится к области квадрупольной масс-спектр етр.ии, а именно к устройствам индикации массовых чисел ионов, анализируемьк квадрупольньм масс-спектрометрсм.

Известен- указатель массы для маг-) нитного масс-спектрометра, работакнций по принципу эффекта Холла. Генерируемый сигнал в спектрометре пропорцио-налея квйдрату напряженности поля в магнитном анализиторе спектрометра, Ю Деленному на ускорягадее иойы напряжекие:, следовательно: этот сигнал прЬпорционален массовому числу ионов t13

Однако устройство имеет невысокую точность отсчета.15

Йа11более близким п.о технической СУ14НОСТИ к пре;дла-гаемому является указатедь массы для ; квадрувольных

масс-спектрометров, представляющий собой амплитудный детектор, вход ко- jO торого соединен с источника питаюаего анализатор,напряжения, и устррйство отсчета высокочастотной сзостааЛяюадей питающего анализатор напряжения. Напряжение с выхода 25 тектора, равное амплитуде высокочастотной состаэляющей пйтаюшего анадиЭатор напряжения подается непосредг твённр на устройство отсчета ндпря жения,г.напри1у1ер вольтметр или схему Q ср ВНения с известным опорнкм напрягионием показания которого прогр;адуированы в массовых чисдах 2.

Так как; в квадруподьных Масс-гсцектрометрах массовое число анализируемда, иои0в пропорционсшьно амплитуде высокоч-астотной. составляющей питаювдегранадизатор напряжения и, обратно пропорционально квадрату ее частоты, / то.;Данные указатели точно, отражают нрмер. массы только при развертке 0

мас:с- сйектра посредством изменения мплитуды п;итающего напряжения при

идеальной стабильности частоты. В

случае неста&ильнрсти частоты или смены .ее нол1инадьного значения, а 45 также В: случае развертки спектра масс

осредствюм изменения и амплитуды и ; частоты иди тодько частоты питарцего аиаДизатор напряжения показания даНтщлх. .указателей не соответствуют iicwe-so ру; мiaccы,.;. . .; . : ,/ ., .„. . .Целью изобретения является повышение точности .отсчета массового числа

йадизируеколх ионов .при Дюбых значе ниях амплитуды и частоты питающего cj анадизатор ;Напряжения.

Поставленная цель достигается тем, то в указатедь массы для квадрупрльных .масс-спектрометров, содержащий аМйлит.удный детектор, вход которого . сЬединен с выходом источника питающе- го анализатор напряжения, и измеритель напряжения, введены последовательно включенние.управляемый источник напряжения, коммутатор напряже- мня, два интегратора и пиковый детек- 65

тор, расположенные между выходом амплитудного детектора и входом измерителя напряжения, при этом пё{ еключаю щий вход коммутатора напряжения соединен с выходом делителя частоты, вход которого подключен к выходу источника питающего анализатор напряжения-.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 -эпюры напряжений в разных точках.. ...-., . Устройство содержит управляемый . источник 1 напряжения, делитель 2 частоты, коммутатор 3 напр5шения, интеграторы 4 я 5, и пиковый детектор б и измеритель 7 напряжения.

Устройство выработки постоянного напряжения работает следующим образом

Управляемый .источник 1 напряжения вырабатывает ниЗкрврльтиое напряжение , cTpjoro прогторциональное напряжению ;на его входе-Ufjjj CФиг. 2а) V Делитель 2 частрты при подаче на его вход синусовдальнрго сигнала U лер (фиг. 2б) I формирует на своем выходе пр5 лоугольные, импульсы со скважность: 2 (типа Меандр) и с частотой fg, пррпррцирнальной; Частоте входного сигнала (фиг. 2-в) . Коммутатрр 3 Напр.яжения пОд воздействием этих импульсов осуществляет коммутацию выходНо го напряжений управляемого источника 1 напряжения Сигнал Cv выхода коммутатора 3 подается через разде1Л итедь ный ко«дён сатор 8 на в:ход перврго интегратора 4, .благодаря чему напряжение Uit на в.ходе интеграторов (фиг. 2г) ..представляет собой прямоугольное си№1етричное колебани®

с амплитудой иjj,-Y и частотой

строгр пропорцйонадьными соответст веннр .входному напряжению упраВляемр го источника i напряжен ьяКро и часто-i TefngpHa входе; делителя 2 ч;астоты. На выходе интегратора 6 напряжение (Предртавляет собой симметричное тре ;Ях)Льн6е колебание Ч-фиг. 2д) с той ж.е частотрй- з с амплитудой О-г прямо пропорцирнальной амплитуде ип,ц и

периоду

входного напряжения U-J.- и д. Так как интеграл от линейно измен.яющегося напряжения представляет собой параболическую функцию времени, а численное значение иНтеграДа равно плрщади интегрируемой функции, то трегугольное напряжение после интегрирования В интеграторе 5 приобретает вид периодического колебания Uyi (фиг. .2е), представляющего собой Прследовательность сегментРэ парабол. Амплитуда Uyflи этого колебания пропорциональна пдощади треугольника ABC (фиг. 2д), т.е. равна

- 1 U i

ВО 2 VMT 2. Urnu-UnCT Так как Т., ,а Та -г- - 7ТО амплитуда U(n н а- V пер прямо пропорциональна напряжению Ujjpfи обратно пропорциональна квадрату частоты .Пиковым детектором б амплитуда , -преобразуется в равное ей постояннее напряжение (Фиг. 2ж). В итоге выхог ное напряжение устройства прямо пропорционально постоянному напряжению на входе управляемого источника напряжения и обратно пропорционально квадрату частоты на входе делителя 2 частоты. Предлагаемое устройство при шпол нении его на интегргшьных опер цион-. ных усилителях обладает высокой стабильностью и точностью (порядка 1% ;при изменении ЮО или ,в 10 раз ). Устройство позволяет точно . отсчитывать массовые чнсла авалиэип руемых ионов при любых значениях «амплитуды и частоты пятаквдегр ана,ЛИЗатор напряжения.

УКАЗАТЕЛЬ МАССЫ ДЛЯ КВАДРУ ПОЛЬНЫХ МАСС-СПЕКТРОМЕТРОВ,содержа1чий. амплитудный детектор, вход которого соединен с выходом источника питаиеде ГС анализатор напряжения, и иэмерич тель напряжения/ о т Jt и ч а ю ц и и с я- тем, что, с целью повыше.ния точHopTri отсчета маесовьвс чисел анализи руемых ионов, в него введены последевательно вклвочённ яе управляемый источ- ; ник напряжения, коммутатор напряжения, два интегратора и пиковый детектсф, рположенные между выходом амплитуд-ного -детектора и входом измеЧ. рителя напряжения, при этсм переключав юций вход коммутатора иа1пряжеаия соединен с выходом делителя частоты , вход которого по;щ51ючен к выходу источника питающего анализатор напряжения

Г ПП