"Датчик трехмерного квадрупольного масс-спектрометра Советский патент 1979 года по МПК H01J39/36 

1

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

Известен датчик трехмерного квадрупольного масс-спектрометра, электродная система которого состоит из двух торцовых и одного кольцевого электродов, выполненных в виде соосно расположенных гиперболоидов вращения 1.

Известен также датчик трехмерного квадрупольного масс-спектрометра, электродная система которого состоит из двух торцовых и одного кольцевого электродов, выполненных в виде эллиптических гиперболоидов 2.

Недостатком таких датчиков является то, что их разрешающая способность и чувствительность ограничены влиянием искажения поля внутри датчика, вызванным наличием краевых областей. Появление краевых областей связано с тем, что при конструировании датчиков квадрупольных масс-спектрометров теоретически бесконечные в пространстве Электроды ограничивают на определенном уровне.

Цель изобретения - устранение влияния краевых полей на распределение поля внутри датчика и, как следствие этого, увеличение чувствительности, разрешающей способности и улучшение формы массового пика.

Указанная цель достигается тем, что расстояния от центра системы до плоскостей ограничения рабочих поверхностей кольцевого z и торцовых электродов 2j различны и определены соотношением

()

4Г-.

(1)

2 И 2j -расстояния от центра системы до плоскостей ограничения рабочих поверхностей кольцевого и торцовых электродов соответственно;

Ха, Уа, d - минимальные расстояния от центра датчика до электродов по координатам X, у, Z соответственно.

Наиболее оптимальной конструкцией датчика будет такая, в которой на внутренних поверхностях кольцевого и торцовых электродов будут сосредоточены одинаковые поверхностные заряды, что обеспечивает наименьшие искалсения силовых линий внутри датчика. Распределение нотенциала внутри датчика записывается в виде (2), f(x, у, Z) я„+аХ+ауг/ +« 2% (2) где tto, dx, йу, Oz -постоянные коэффициенты. Поверхностный заряд в таком поле на поверхности 5 определяется интегралом ,М («.) + (a,-J) + fe.) (3) Ы где интегрирование ведется по х н z. Учитывая коэффициенты ао, ах, ау, Oz в выражении (2), по формуле (3) можно найти поверхностный заряд ак, сосредоточенный на кольцевом электроде, и поверхностный заряд сгт, сосредоточенный на торцовых электродах. Учитывая, что ат ак можно получить уравнение (1), связывающее меледу собой уровни ограничения кольцевого и торцовых электродов. Обозначения в уравнении (1) показаны на фиг. 1а. Уравнение (1) описывает зависимость уровня ограничения кольцевого электрода от уровня ограничения торцовых электродов Р d для датчика трехмерного квадрупольного масс-спектрометра, электроды которого выполнены в виде эллиптических гиперболоидов, причем искажения поля внутри датчика при этом минимальные. Для датчика, электроды которого выполнены в виде гиперболоидов враш,ения, являюи1егося частным случаем датчика, электроды которого выполнены в виде эллиптических гиперболоидов, уравнение (1) можно записать в виде 2 Ш()/()-2 ()/(т)+2- Обозначения в уравнении (4) приведены на фиг. 16. На фиг. 2 приведена зависимость средней ошибки е в распределении поля, рассчитаннои по отношению к идеальному квадрупольиому полю вблизи центра датчика, от уровня ограничения кольцевого электрода при постоянном уровне ограничения . 1,56, - - у о J// Пунктиром иа фиг. 2 показан уровень ограничения, рассчитанный по уравнению (4). Таким образом, устройство датчика трехмерного к вадрупольного масс-спектрометра с конфигурацией краевой области, определяемой по соотношению (1), позволяет устранить влияние краевой области на распределение поля внутри датчика и, как, следствие, повысить чувствительность и разрешаюш,ую способность трехмерного квадрупольного масс-спектрометра, или резко снизить габариты датчика при сохранении разрешаюи1,ей способности и чувствительности за счет уменьшения размеров краевых областей. Формула изобретения Датчик трехмерного квадрупольного масс-спектрометра, состояш,ий из двух торцовых и одного кольцевого электродов, выполненных в виде гиперболоидов, отличаюш,ийся тем, что, с целью увеличения чувствительности, разрешаюш,ей способности и улучшения формы пика, расстояния от центра системы до плоскостей ограничения рабочих поверхностей кольцевого и торцовых электродов zjp различны и определены соотношением Уа ( I 1+ ,J-l.yJL+ К Уа) ) /С где /С Ха, Уа, d - минимальные расстояния от ентра датчика до электродов по коордиатам X, у, Z соответственно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 357939, кл. Н01 J 9/36, 1970. 2.Авторское свидетельство по заявке 2369138/25, кл. Н 01J 39/36, 1977.