Устройство для крепления электродов квадрупольного масс-анализатора Советский патент 1981 года по МПК H01J49/42 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДОВ КВАДРУПОЛЬНОГО МАСС-АНАЛИЗАТОРА

1

Изобретение относится к массспектрометрии, а именно, к квадру- . польным масс-спектрометрам.

Известен квадрупольный масс-спектрометр , в котором устройство для крепления электродов квадрупольного анализатора представляет собой изоляционную обойму, на-цилиндрической внутренней поверхности которой цилиндрические электроды кругового сечения фиксируются последовательно чередующимися с ними цилиндрическими изоляторами, соприкасающимися по образующим с внутренней поверхностью изоляционной обоймы и смежными электродами. Такое устройство крепления позволяет устанавливать электроды квадрупольного анализатора с радиальным допуском примерно и угловым допуском примерно 5 jНедостатком такой системы крепления является ее пригодность только для крепления электродов кругового сечения.

Наиболее близким техническим решением является квадрупольный массспектрометр, в котором устройство для крепления электродов с гиперболической рабочей поверхностью представляет собой изоляционную шайбу

с внутренним квадратным прецизионным окном, в углы которого устанавливаются электроды квадрупольного

. анализатора, имеющие форму длинных прямоугольных металлических брусков, однагрань каждого из которых обработана до получения вдоль всего бруска гиперболической поверхности.Каждый электрод прижимают двумя взаимно

перпендикулярными плоскостями к посадочньвд поверхностям, которыми являются боковые поверхности квадратного окна изоляционной шайбы. Такая система крепления позволяет

15 прецизионно установить злектроды

квадрупольного анализатора с гиперболической рабочей поверхностью 2 J. Рассмотренная система крепления электродов имеет тот недостаток, что

20 предназначена только для крепления электродов, KOTOp ie имеют прямоугольное сечение в месте их контакта с изоляционной шайбой.

В углы прямоугольного окна рассмотренной системы крепления могут быть установлены электроды кругового сечения, однако полученный таким образом квс1друпольный анализатор оказывается неработоспособньом. Причина

30 заключается в том, что в таком случае между электродами и изолятором образуются протяженные плавно увеличивающиеся зазоры. Если использовать такой анализатор для работы в умеренном и тем более в широком диапазоне масс, что является общепринятым для всех современных квадрупольных маесспектрометров, то при записи массспектров за пределами наиболее легких масс, когда на электроды анализатора подается высокочастотное напряжение более 1 кВ (обычно максимальные величины этого напряжения составляют 3-5 кВ), в зазорах возникает разряд, загорающийся первоначально в узкой части зазора и распространяющийся вдоль зазора. Этот процесс приводит к зарядке участков системы крепления, в том чиле неэкранированных электродами от зоны движения ионов (т.е. к зарядке участков (системы крепления, расположенных между электродами), а в итоге к искач ению поля анализатора, нарушению разрешающей способности и чувствительности масс-спектрометра

Цель изобретения - уменьшение паразитных электромагнитных полей в зазорах элементов крепления.

Это достигается тем, что в устройстве для крепления электродов квадрупольного масс-анализатора, содержащем изоляционную шайбу с посадочными поверхностями под электроды,,выполненными в виде опорных Плоских площадок, соединенных винтами с электродами, посадочные поверхности чередуются с цилиндрическими расточками, ось симметрии которых параллельна оси шайбы, а боковые поверхности примыкают к плоским площадкам под углом/ ЭО.

На фиг. 1 и 2 представлена предлагаемая система крепления электродо кващрупольного масс-анализатора.

Устройство содержит изоляционную шайбу 1, опорную прямоугольную площадку 2, цилиндрические расточки 3 и 4, электрод 5 квадрупольного массанализатора. Каждый электрод квадрупольного анализатора прижимают к двум взаимно перпендикулярным площадкам (обычно с помощью винтов че. рез боковой торец изоляционной шыйбы

В случае крепления гиперболических электродов (фиг;2) в местах прижима электродов к опорным поверхностям зазоры не возникают, что исключает возможность появления разряда и нарушения работы анализатора.

В случае крепления электродов кругового сечения зазоры между электродами и опорной поверхностью хотя и имеют место, но не нарушают работу анализатора. Это определяется двумя факторами: малой протяженностью зазора, обусловленной малыми размерами опорной площадки; резким увелй ением зазора в области стыка поверхностей

опорных площадок и расточек, что гтредотвраццает развитие разряда за пределы /опорных площадок (известно, что разряд не возникает в двух случаях: либо при отсутствии зазора, либо при резком его возрастании).

В случае крепления электродов кругового сечения опорные плсяцадки могут быть выбраны предельно малыми по размерам, а механическая прочность их будет максимальной, если круговой электрод опирается в центр каждой площадки. Это условие выполняется, если оси симметрии опорных площадок, параллельные оси шайб, находятся на расстоянии от углов квадрата (по контуру которого они расположены) , равном радиусу кругового электрода анализатора.

Во всех случаях углы, равные 90 ±10 под которыми боковые поверхности расточек примыкают к опорным площадкам, могут быть приняты как оптимальные, так как такие углы с одно стороны обеспечивают резкое нарастание зазора между электродом и поверхностью изоляционной шайбы, а с другой стороны обуславливают высокую механическую прочность опорной площадки .

Предлагаемое техническое решение характеризуется рядом преимуществ. Прежде всего оно позволяет в одном и том же устройстве использовать как электроды кругового сечения, так и электроды с гиперболической рабочей поверхностью, т.е. по сравнению с известным устройством обладает универсальностью, не являясь при этом более дорогостоящим и сложным в изготовлении, сборке и юстировке.При этом независимо от вида примененных электродов обеспечивается требуемая прецизионность сборки и работоспособность масс-анализатора.

Экономический эффект заключается в удешевлении производства квадрупольного масс-анализатора, гд при выпуске более дешевых моделей с электродами кругового сечения и более совершенных, но более дорогостоящих моделей с гиперболическими электродами, вместо двух различных, дорогостоящих устройств, используется одно универсальное.

Формула изобретения

Устройство для крепления электродов квадрупольного масс-анализатора, содержащее изоляционную шайбу с посадочными поверхностями под электроды, выполненными в виде опорных плоских площадок, соединенных винтами с электродами, отличающееся тем, что, с целью уменьшения паразитных электромагнитных полей в зазорах элементов крепления, поса