Устройство питания датчика квад-РупОльНОгО MACC-СпЕКТРОМЕТРА Советский патент 1981 года по МПК H01J49/42 G01N27/62 

(54) УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ ДАТЧИКА КВАДРУПОЛЬНОГО МАСС-СПЕКТРОМЕТРА

I

Изобретение отноеится к квадропульной масс-спектрометрии, а более конкретно, к устройству питания датчика квадрупольного масс-спектрометра и может быть использовано при создании квадрупольных масс-спектрометрОЕ с высокой чувствительностью и постоянной разрешающей способностью во всем диапазоне анализируемых масс, применяюш,ихся для измерения парциального 1состава газа и молекулярных потоков в В1акуумных системах.

Известны устройства питания датчиков квадрупольных масс-спектрометров, в которых развертка спектра масс осуществляется изменением величины постоянной составляющей и амплитуды переменного напряжения высокочастотного генератора при сохранении постоянства их отнощения.

Такие устройства, как правило, содержат задающий генератор, усилитель формирования выходных напряжений и детекторы постоянной составляющей напряжения 1.

Недостатком масс-спектрометров, в которых применяются такие устройства питания датчиков, является зависимость разрещающей способности и чувствительности от номера анализируемой массы.

Известны также устройства питания датчиков квадрупольных масс-спектрометров, в которых развертка спектра масс осуществляется изменением частоты высокочастотного напряжения, содержащие автогенератор, источник питания и систему перестройки частоты 2.

Однако эти устройства имеют малый диапазон частот (до 1,5 мгГц), малую амплитуду напряжения и однотактный выход. Указанные недостатки связаны с трудностями стабилизации выходных параметров напряжения.

Наиболее близким к изобретению является известное устройство питания датчика квадрупольного масс-спектрометра с изменяющейся частотой высокочастотного напряжения генератора, включающее в себя активные элементы автогенератора, соединенные с контурной системой, подключенной к схеме формирования постоянной составляющей напряжения, систему управления частотой генератора и источник питания. Такое устройство вырабатывает однополярное синусоидальное напряжение с постоянной составляющей и применяется для трехмерных квадрупольных и монопольных массспектрометров 3.

Однако создание устройств питания с изменяющейся частотой, имеющих двухтактный выход и применяемых для питания квадрупольных фильтров масс встречает ряд затруднений, связанных с необходимостью симметрирования выходных напряжений и стабилизации их амплитуд.

Цель изобретения - стабилизация величины выходного напряжения и повыщение симметричности выходных сигналов устройства питания датчика квадрунольного фильтра масс.

Указанная цель достигается тем, что известное устройство, включающее активные элементы автогенератора, контурную систему, схему формирования постоянной составляюи1ей напряжения, схему управления частотой генератора и источник питания, к которому через цепи питания подключены элементы устройства, дополнительно снабжено управляемыми индуктивностями, которые размещены в цепях питания активных элементов автогенератора, и средствами управления величиной указанных индуктивностей. Каждая индуктивность выполнена в виде ферровариометра, а средства управления величиной его индуктивности выполнены в виде изменяемого сопротивления, включенного в управляющую обмотку ферровариометра, которая подключена к схеме управления частотой генератора.

На чертеже представлена структурная схемй предлагаемого устройства питания датчика квадрупольного масс-спектрометра. Устройство содержит активные элементы автогенератора 1, перестраиваемую контурную систему 2, источник питания 3. схему формирова1Н1я ностояниы.х составляющих напряжений 4, дроссели 5 и 6 с перестраиваемой индуктивностью, схему управления частотой генератора 7, потенциометры 8 п 9 для регулировки тока в дросселях 5 и 6, выходные напряжения снимаются с выходных клемм 10 и 11.

Устройство работает следующим образом. Автогенератор, собранный по двухтактной схеме (на лампах ГУ-50) с двойными обратными связями, вырабатывает симметричное противофазное синусоидальное напря жение, частота которого изменяется перестройкой индуктивности контура 2, которая представляет собой ферровариометр (на чертеже не показан). Выходные напряжения детектируются схемой формирования постоянной составляющей 4 и получаемое постоянное напря.кение смеп р вается с выходными синусоида.1ьными напряжениями, формируя сигнал вида ± (Uo + UnvSinwt).

Стабилизация амплитуды осуществляется путем подачи продетектированного выходного иапряжепия автогенератора на управ..1яюаий элемент стабилизатора источника пит 1ия 3. Таки.м образом, уменьщение

амплитуды выходного сигнала компенсируется изменением напряжения питания автогенератора. Изменение индуктивности ферровариометра осуществляется подачей тока пилообразной фор.мы в управляющую

обмотку ферровариометра со схемы управления частотой генератора.

Напряжение с источника питания 3 на активные элементы 1 автогенератора подается через дроссели 5 и 6: представляющие собой перестраиваемые ферровариометры, изменение индуктивностей которых соответствует изменению индуктивности контура. Измене ние индуктивностей дросселей осуществляется пилообразным токо.м со схемы управления частотой генератора, подаваемым в управляющие обмотки дросселей через потенциометры.

Нрименение дросселей с переменной индуктивностью позволяет уменьщить габариты дросселей, сохранить постоянство отнощения индуктивностей контура и дросселей,

уменьшить паразитные параметры схемы и тем самым повысить стабильность амплитудно-частотной характеристики и для двухтактных устройств питания повысить симметрию выходных напряжений. Дополнительно сим, метрировать выходные напряжения можно поте щиометрами в цепи питания управляющих обмоток дросселей, подбирая необходи.мые токи подмагничивания.

Предлагаемое устройство питания стержней датчика квадрупольного фильтра масс

0 имеет амплитуду высокочастотного напряжения 600 В, диапазон из.менения частоты 0,3 - 3,5 мгГц, нестабильность амплитудночастотной характеристики меньще , разность напряжений выхода меньше О.Р/о. Применение устройства питания стерж ней для квадрупольных масс-спектрометров позволяет увеличить чувствительность, обеспечить постоянство разрещаюшей . способности, увеличивает динамический диапазон и создает предпосылки для проведения колиQ чественных измерений.

Формула изобретения

. Устройство питания датчика квадрупольного масс-спектрометра, содержащее активные элементы автогенератора, соединенные с контурной системой, подключенной к схеме формирования постоянной составQ ляющей напряжения, схему управления частотой генератора и источник питания, отличающееся тем, что, с целью стабилизации величины выходного напряжения и повыщения симметричности выходных сигналов,- устройство дополнительно снабжено

5 управляемыми индуктивностями, которые размещены в цепях питания активных элементов автогенератора, и средствами управления величиной указанных индуктивностей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

10

//

гО