Устройство питания анализатора квадрупольного масс-спектрометра Советский патент 1987 года по МПК H01J49/42 

112

Изобретение относится к электронным устройствам, формирующим напряжение вида i (и « Л coscJt) , и предназначено для использования в квадру- польных масс-спектрометрах.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности масс- спектрометра в широком диапазоне анализируемых масс.

На чертеже представлена структур- ная схема предлагаемого устройства.

Устройство для питания анализатора квадрупольного масс-спектрометра содержит источник 1 управляющего напряжения, дифференциальный усилитель 2, генератор 3 высокой частоты, квад- рупольный анализатор 4, первый и второй резисторы 5 и 6, первый и второй дроссели 7 и 8, регулировочный резистор 9, первьй и второй допол- нительные детекторы 10 и 11, основной детектор 12 и источник 13 постоянного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 3 высокой частоты, подключенный к стержням квадрупольного анализатора 4, вырабатывает высокочастотную составляющую ± V cosut выходного напряжения, амплитуда которой V стабилизируется при помощи отрицательной связи, в цепь которой включены дифференциальный усилитель 2 и линейный амплитудный детектор, состоящий из основного детектора 12, двух дополнительных детекторов 10 и 11 и источника 13 постоянного напряжения. Входы дифференциального усилителя 2 соединены с выходами источ- ника 1 управляющего напряжения и основного детектора 12, выход - с управляющим входом генератора 3 высокой частоты. Стержни квадрупольного анализатора 4 соединены через развя- зывающий дроссель 7 и резистор 5 с выходом источника 1 управляющего напряжения и через дроссель 8 с резистором 6 - с выходом основного детектора 12. Источник 1 управляюще- го напряжения вместе с основным детектором 12 формируют постоянную составляющую и выходного напряжения. Регулировка величины отношения постоянной составляющей напряжения к амплитуде ВЧ составляющей U/V 7 производится при помощи регулировочного резистора 9, включенного между разнополярными стержнями квадруполь

О

5 0

5

0 0 5 0

312

ного анализатора 4 последовательно с развязывающими дросселями 7 и 8. При помощи развязывающих фильтров осуществляется ВЧ развязка между напряжениями U и V и одновременно их суммирование, благодаря чему на стержни анализатора 4 подается напряжение вида ± (V + V cosut). Линеаризация основного детектора 12 устройства для питания осуществляется за счет введения двух дополнительных детекторов 10 и 11 источника 13 постоянного напряжения. Вход первого дополнительного детектора 10 соединен с входом основного детектора 12, а его выход - с входом второго дополнительного детектора 11 и общей точкой основного детектора 12. Выход второго дополнительного детектора 11 соединен с одним из выходов источника 13 постоянного напряжения, другой выход которого соединен с общей шиной устройства для питания. Линеаризация основного детектора 12 на начальном участке вольт-амперной характеристики диода (при малых входных напряжениях) осуществляется путем введения дополнительного детектора 11 и источника 13 постоянного напряжения. Выходное напряжение дополнительного детектора 11 суммируется с выходным напряжением основного детектора 12 и тем самым обеспечивает необходимую вольт-добавку, компенсирующую нелинейность детектора на начальном участке. При больших уровнях входного ВЧ сигнала линеаризующее действие оказывает до- полнительньй детектор 10.

Предлагаемое устройство для питания анализатора квадрупольного масс-спектрометра по сравнению с прототипом позволяет за счет использования двух Дополнительных детекторов в канале формирования постоянной составляющей выходного напряжения на 1-2 порядка повысить линейность основного детектора устройства для питания в широком диапазоне выходных напряжений, «- (20-40) дБ.Вследствие этого становится возможным получение высокой () относительной разрешающей способности масс-спектрометра в широком диапазоне анализируемых масс без перестройки величины отношения постоянной составляющей выходного напряжения к амплитуде ВЧ составляющей.

3129

Формула изобретения Устройство для питания анализатора квадрупольного масс-спектрометра, содержащее генератор высокой частоты выход которого подключен к попарно соединенным стержням квадрупольного анализатора, источник управляющего напряжения, выход которого подключен через первые резистор и дроссель к одной паре стержней квадрупольного анализатора, основной амплитудньй детектор, вход которого подключен к выходу генератора высокой частоты, а выход через вторые резистор и дроссель - к другой паре стержней анали- затора, дифференциальный усилитель, первьй вход которого подключен к выходу источника управляющего напряжения второй вход подключен к выходу основного амплитудного детектора, а выход - к управляющему входу генератора высокой частоты, регулировочный

14

резистор, который включен между разнополюсными стержнями анализатора последовательно с первым и вторым дросселями, отличающееся тем, что, с целью повышения точности поддержания постоянства отношения постоянной составляющей выходного напряжения к амплитуде высокочастотной составляющей в щироком диапазоне выходных напряжений, в него введены два дополнительных детектора и источник постоянного напряжения, вход первого дополнительного детектора подключен к входу основного детектора,а его выход - к входу второго дополнительного детектора и к общей точке основного детектора, выход второго дополнительного детектора подключен к одному выходу источника постоянного напряжения, другой выход которого подключен к общей шине.

Изобретение может быть использовано в квадрупольных масс-спектрометрах. Цель изобретения - повьшение точности поддержания постоянства отношения постоянной составляющей выходного напряжения к амплитуде высокочастотной составляющей в широком диапазоне выходных напряжений. Для этого в устройство дополнительно введены два детектора 10 и 11 и источник 13 постоянного напряжения. Устройство также содержит источник 1 управляющего напряжения, дифференциальный усилитель 2, генератор 3 высокой частоты, квадрупольньй анализатор 4, резисторы 5 и 6, дроссели 7 и 8, регулировочный резистор 9, основной детектор 12. Квадрупольньй анализатор вырабатывает высокочастотную составляющую + V cos со t выходного напряжения, амплитуда которой V стабилизируется при помощи обрат ной связи, в цепь которой включены дифференциальный усилитель 2 и ли- нейньй амплитудный детектор, состоящий из основного 12 и двух дополнительно введенных детекторов 10 и 11. 1 ил. с (Л N3 :о jO