Способ развертки спектра масс в гиперболоидном масс-спектрометре Советский патент 1989 года по МПК H01J49/42 

4;

СП

со 4; М

Од

Изобретение относится к области масс-спектрометрии и может быть использовано при создании гиперболоид- ных масс-спектрометров типа трехмер- ной ловушки,

- Цель изобретения разработка способа развертки спектра масс в ги- перболоидном масс-спектрометре типа трехмерной ловушки, обеспечивающего повьшение разрешающей способности и .достоверности анализа. При осуществлении изобретейия предполагается использование в качестве генератора развертки управляемо го делителя частоты fg на произволь- ный целочисленный коэффихщент п. При этом частота рабочего сигнала связана с д и п соотношением

f(n) fo/n. (1) Для гиперболоидного масс-спектро- йетра типа трехмерной ловушки известны соотношения

.....М.-. . - (2) . R М/ЛМд,(3)

где С - коэффициент, определяемый путем численного решения уравнений Хилла, описывающих движение заряженных частиц в скрещенных электрических полях;

R - относительная разрешающая

способность;

ширина массового пика. При изменении п на единицу происходит изменение частоты и массового числа на величину йМ„

ЛМ„ ф(2п-И). (4) Поскольку ширина пика

ЛМ,

M/R,

К

то для числа точек на пик при частотной развертке получаем соотношение

Н„ bMft/uM, - - с-и-(2п;Т)

или с учетом (2)

N -S

R 2п+1

При изменении амплитуды U на ве- личину iU; изменяется в соответствии с (2) и М на величину йМ : Ь.Ы .Сдп iU.

Введем коэффициент умножения числа точек за счет доразнертки р

р„ &Мп/4М .С„и(2п-И)/С„пгли / ;Р„ ()((2n+1)(n2).

Тогда общее число точек на пик

Общ

Nn-Pn

1 п ,У (2п+1) R 2n+T йОГ

обц Uv/RAU,

Как правило, предпочтителен режим

постоянства N.

NO и PJ, - РО В этом

, 5

0

5

Q

5

0

5

0

5

случае происходит изменение разрешения по диапазону масс и величины

Ли (2п+1) , (6)

Задача получения &U состоит в делении U в соответствующее число раз.

Увеличение достоверности анализа достигается повышением стабильности и. При осуществлении развертки по предлагаемому способу формирование и осуществляется путем подмешивания к постоянному напряжению на кольцевом электроде напряжения UU.

Повышение достигаемой стабильности амплитуд питающих напряжений достигается за -счет того, что во всех питающих -блоках стабилизируется не изменяющаяся во времени амплитуда ВЧ- сигнала (стабилизация мгновенного значения напряжения), а постоянная величина. При этом в цепи стабилизации исключается ряд элементов (пйко- вьй детектор, быстродействующий регулятор и т,д,), которые в значительной степени определяют коэффициент стабилизации всего устройства. Еще одним положительным качеством предлагаемого способа питания масс-спектрометра является возможность сократить время анализа за счет исключения потерь на перестройку параметров поля в анализаторе.

При построении задающего генератора nd данному способу появляется возможность гибко изменять условия эксперимента с целью получения наиболее полной и объективной информации о составе пробы, что в конечном итоге и ойреДеляет достоверность анализа, Абсолютная разрешающая способность при этом становится равномерной по всему диапазону масс.

На чертеже показан закон изменения частоты и амплитуды переменного напряжения.

Примером технической реализации предлагаемого способа, является гиперболоидный масс-спектрометр типа трехмерной ловушки. Развертка спектра масс в таком приборе осуществляется изменением частоты. В паузах между изменениями частоты производят изменение величины AU и UU. Генератор развертки строится по схеме: кварцевый задающий генератор - управляемый делитель частоты - выходной усилитель - торцевые электроды датчика. Формирование напряжений UU и AU производится двумя ЦАП, аналоговым ключом, двумя схемами сдвига уровня. Смешивание &U, uU... и U производится на кольцевом эле ктроде датчика.

Управление делителем частоты и двмя ЦАП осуществляется от мини-ЭВМ со стандартным интерфейсом. Эта же ЭВМ производит прием информации о массовом составе пробы.

Предлагаемый способ позволяет повысить разрешающую способность в р- раз. Число р определяется разрядностью и диапазоном напряженкиЦАП. Серийно выпускаемые ЦАП дают возможность довести разрешающую способност до величины UM 0,01.

Еще одним положительным технико- экономическим эффектом является возможность снижения исходной частоты f с 200 до 50 мГц. Это приводит к

существенному упрощению схемы задающего генератора, позволяет применить - более дешевые и экономичные микросхемы (вместо м.с. серий ЭСЛ - м.с, се-; рий ТТЛ, которые потребляют в 2-3 раза меньшую мощность в расчете на один элемент).

40

с

формула изобретен и я

1. Способ развертки спектра масс ё гнперболоидном масс-спектрометре .типа трехмерной ловушки путем ступенчатого изменения частоты высокочастотного напряжения, отличающий- с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности прибора и достоверности анализа, в паузах между изменениями частоты р раз изменяют амп- лидуту высокочастотного напряжения от заданного уровня U (b) с шагом

Ди (Ь)

Ли , где п - коэффициент деления частоты

задающего генератора,а после р изменений амплитуды восстанавливают исходный уровень U , пос - -ле чего осуществляют перестройку частоты задающего генератора.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что длительность Т,(с) ступеньки по частоте выбирают равной

Т « mpN/f,

где N - число периодов высокочастотного напряжения в цикле работы прибора; f - рабочая частота, Гц; m - целое число,

при этом длительность Ту(с) ступеньки напряжения 4U пропорциональна целому числу циклов работы масс-спектрометра 1,

I N/f.

Тц

3. Способ поп 1, отличающийся тем, что изменение амплитуды высокочастотного напряжения осуществляют путем подачи Дополнительного совпадающего по форме и частоте с основным высокочастотного напряжения амплитудой на кольцевой электрод, если основной высокочастотный сигнал подают на соединен ные вместе торцовые электроды, либо наоборот.

Изобретение может быть использовано в приборостроении. Цель изобретения - разработка способа развертки спектра масс в гиперболоидном масс-спектрометре типа трехмерной ловушки, обеспечивающего повышение разрешающей способности и достоверности анализа. Способ заключается а том, что при проведении частотной развертки спектра масс в паузах между изменениями частоты р-раз измеряют амплитуду высокочастотного напряжения от заданного уровня U с шагом uU .n, где п - коэффициент деления частоты задающего генератора. После проведения указанных изменений :восстанавливают исходный уровень амп- лиуды и осуществляют дальнейшую перестройку частоты задающего генератора. 2 з.л, ф-лы, 1 ил. § (Л