Устройство формирования перестраиваемого по частоте напряжения для квадрупольных масс-спектрометров Советский патент 1981 года по МПК H01J49/42 

ния частоты во времени значительно отличается от требуемого обратно квадратичного (1), что вызывает резкую нелинейность развертки спектра масс во времени, особенно в области малых масс.

Цель изобретения - повышение линейности развертки спектра масс во времени.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве формирования перестраиваемого по частоте напряжения для квадрупольньдх масс-спектрометров, содержащем перестраиваемый по частоте, генератор, операционный усилитель, выход которого подключен к управляющему входу генератора, преобразователь частота - напряжение, вход которого соединен с выходом генератора, а выход - с одним из входов операционного усилителя, генератор управляющего напряжения, выход которого соединен с другим входом операционного усилителя, генератор управляющего напряжения выполнен в виде генератора линейно изменяющегося напряжения, а преобразователь частота - напряжение состоит из делителя частоты, выход которого соединен со входами двух ключевых каскадов, и последовательно соединенных источника опорного напряжения, двух принудительно обнуляемых интеграторов, входы обнуления которых соединены по отдельности с выходами ключевых каскадов, и блока вьщеления постоянной составляющей.

На фиг. 1 предстгшлена структурная схема источника перестраиваемого по частоте напряжения; на фиг. 2структурная схема преобразователя частота - напряжение} на фиг. 3 эпюры напряжений преобразователя в узловых точках.

Устройство содержит генератор 1 линейно изменяющегося напряжения, операционный усилитель 2, перестраиваемый по частоте генератор 3, преобразователь 4 частота - напряжение источник 5 постоянного напряжения, источник 6 опорного напряжения, интеграторы 7 и 8, блок 9 выделения постоянной составляющей,.делитель 10 частоты, ключевые каскады 11 и 12.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает линейно изменяющееся во времени напряжение. ОЙерационный усилитель 2, перестраиваемый по частоте генератор 3 и преобразователь 4 частота - напряжение образуют систему с глубокой отрицательной обратной связью, в которой зависимость частоты f генератора 3 от входного напряжения V операционного усилителя 2 полностью определяется функцией преобразования преобразователя 4. Выходное напряжение

преобразователя V обратно пропорционально квсшрату частоты f

/ V г .

(2)

где К - коэффициент лропорциональмости, благодаря чему частота генератора 3 зависит от входного напряжения операционЕ10го усилителя 2 по закону

fV (3)

Irv

Так как на вход операционного усилителя 2 поступает линейно изменяющееся во времени напряжение, то частота генератора изменяется обратно пропорционально корню квадратному из времени, что обеспечивает линейную развертку спектра масс во времени.

Устройство работает следующим

0 образом.

На вход интегратора 7. (фиг. 2) поступает постоянное напряжение с источника 6 опорного напряжения, вследствие чего на выходе интегратора 7 напряжение Увы 7 линейно нарастает во времени (фиг. За). В результате интегрирования данного напряжения на выходе интегратора 8 напряжение УвбиЗ изменяется во времени по параболическому закону (фиг. Зб). Ключевые каскады 11 и 12, запускаемые импульсами с делителя 10 частоты, обеспечивают быстрое синхронное обнуление интеграторов с периодом, пропорциональным периоду входного

сигнала. Напряжение на выходе второго интегратора приобретает вид параболически нарастающего в течение каждого периода и резко спадающего до нуля в конце него. Постоянная

0 составляющая такого напряжения прямо пропорциональна квадрату периода, т.е. обратно пропорциональна квадрату частоты входного сигнала fgx Она выделяется блоком 9 выделения

5 постоянной составляющей, например, RC-цепью и подается на выход преобразователя.

Использование преобразователя частота - напряжение, выходное напряжеQ ние которого обратно пропорционально квадрату частоты, позволяет, в сочетании с использованием генератора линейно изменякнцегося напряжения в качестве генератора управляющего напряжения, добиться точной линеаризации развертки спектра масс во времени, что облегчает запись и расшифровку спектра масс и тем caNbiM повышает эффективность исследований, проводимых с помощью квадрупольных масс0 спектрометров.

Формула изобретения

Устройство формирования перестраиваемого по частоте напряжения для

квадрупольных масс-спектрометров,содержащее перестраиваемый по частоте генератор, операционный усилитель, выход которого подключен к управляющему входу генератора, преобраэовате;1ь частота - напряжение, вход которого соединен с выходом генератора, а выход - с одним из входов операционного усилителя, генератор управляющего напряжеяия, выход которого соединен с другим входом операционного усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения линейности развертки спектра масс во времени, генератор управляющего напряжения выполнен в виде генератора линейно изменяющегося напряжения, а преобразователь частота - напряжение состоит из делителя частоты, выход которого соединен со входами двух ключевых каскадов, и последовательно соединенных

источника опорного напряжения, двух принудительно обнуляемых интеграторов, входы обнуления которых-соединены по отдельности с выходами ключевых каскадов, и блока в аделения постоянной составляющей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Шеретов Э,Г1., Зенкин В. А., Самодуров В.Р, и Веселкин Н.В, Трехмерный квашрупольный масс-спектрометр

с разверткой спектра масс изменением частоты питающего сигнала. - Приборы и техника эксперимента, 1973, W 1, с. 163 - 165.

2.Fock W. and Whit bourn W .A .

5

A variabIe-frequency voltage supply for a monopole mass-spectrometer. International Journal of Mass-Spectrometry and Ion Physics, 1978, vol. 26, № 2, p. 181-182.