ДАТЧИК ТРЕХМЕРНОГО КВАДРУПОЛЬНОГО МАСС-СПЕКТРОМЕТРА Советский патент 1997 года по МПК H01J49/26 

Изобретение относится к области масс-спектрометрии и может быть использовано при создании квадрупольных масс-спектрометров с высокой разрешающей способностью и чувствительностью.

Известны датчики трехмерных квадрупольных масс-спектрометров, в которых для ионизации газа в рабочем объеме датчика в последние вводится электронный поток вдоль оси симметрии (ось Z) [1] Для ввода электронного ионизирующего потока в соответствующих электродах выполняются каналы.

Недостатком таких устройств является совмещение осей электронной пушки и электронного умножителя. Это приводит к значительному фону фототока, вызванного потоком фотонов на вход умножителя, что снижает отношение сигнала к шуму, то есть чувствительность масс-спектрометров.

Известен также датчик трехмерного квадрупольного масс-спектрометра, состоящий из двух торцевых и одного кольцевого электродов, выполненных в виде гиперболоидов и снабженный каналами, электронный ионизирующий поток вводится через торцевые электроды [2] Это с одной стороны ухудшает отношение сигнал/шум по вышеописанным причинам, а с другой стороны не позволяет реализовать условия максимальной чувствительности, так как реальная область ионизации в объеме датчика оказывается малой.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка и повышение отношения сигнал/шум масс-спектра и его чувствительности.

Это достигается тем, что каналы для ввода ионизирующего электронного потока располагаются вдоль большой оси кольцевого электрода.

Поскольку сортировка частиц в датчике трехмерного квадрупольного масс-спектрометра с электродами в виде гиперболоидов осуществляется по оси, перпендикулярной торцевым электродам, и по малой оси кольцевого эллиптического электрода, то вдоль этих осей амплитуда колебаний заряженных частиц наибольшая. Вдоль большой оси рабочая точка сортируемых частиц находится в глубине стабильной области, и потому амплитуда их колебаний мала. Вследствие этого ввод ионизирующего электронного потока вдоль этой оси значительно увеличивает эффективную область ионизации и, соответственно, чувствительность прибора. При этом оси электронной пушки и умножители разносятся и существенно уменьшается паразитный фон.

На чертеже изображена электродная система датчика трехмерного квадрупольного масс-спектрометра с электродами в виде гиперболоидов, с частичным вырезом их стенок.

Датчик имеет два торцевых электрода 1 и 3 и один кольцевой 2. Стрелкой А показано направление ввода ионизирующего электронного потока вдоль большой оси эллипса кольцевого электрода (ось X) через отверстие 4 в кольцевом электроде.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет:
а) в 6 8 раз (при разрешении > 200) увеличить чувствительность масс-спектрометра;
б) почти на порядок уменьшить фон паразитного фототока на выходе электронного умножителя;
в) улучшить форму массового пика за счет уменьшения нелинейных искажений поля, вызванных наличием открытых каналов в электродах датчика, поскольку последние в предлагаемом случае располагаются значительно дальше от рабочей области датчика.

Испытания предлагаемого устройства полностью подтвердили его преимущества, отмеченные выше.

Датчик трехмерного квадрупольного масс-спектрометра, состоящий из двух торцовых и одного кольцевого электродов, выполненных в виде гиперболоидов и снабженный каналами для ввода и вывода исследуемых частиц и ионизирующего электронного потока, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности, канал для ввода ионизирующего электронного потока расположен вдоль большой оси кольцевого электрода.

Датчик трехмерного квадрупольного масс-спектрометра, состоящий из двух торцовых и одного кольцевого электродов, выполненных в виде гиперболоидов и снабженный каналами для ввода и вывода исследуемых частиц и ионизирующего электронного потока, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности, канал для ввода ионизирующего электронного потока расположен вдоль большой оси кольцевого электрода.