Ионно-циклотронный резонансный масс-спектрометр

(21) 3922733/24-2 (22) 05.07.85 (46) 30,04.87. Бюл (71) Институт хими еской физики А ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Леман Т Берси М. Спектрометрия ионного циклотронного резонанса. М.: 5 ир, 1980, с. 13-41.Патент США Ф 3742212,кл.250-291,1973.(ИЦМС) содержит пластины 1, 2 удержа. ния ионов (И), расположенные по торцам перпендикулярно оси ИЦМС, электроды (Э) 3, 4 возбуждения И в видеполуцилиндров, установленных в однойплоскости торцами друг к другу, детектор 5 И и электронную систему управления и обработки данных. Выполнение детектора 5 И в виде четногочисла Э б, 7, размещенных по окружности с центром на оси ИЦМС и гальванически соединенных в две группытаким образом, что два соседних Эрасположены в разных группах, позволяет расширить диапазон исследуемыхмасс и увеличить разрешающую способность ИЦМС за счет детектированиясигнала на частоте, кратной цикло- дтронной. Изобретение позволяет исследовать ионно-молекулярные реакции вгазовой фазе, особенно И тяжелые биологических молекул. 1 ил. С:130749 35 Изобретение относится к научному приборостроению, а именно к технике измерения масс ионов для исследования ионно-молекулярных реакций в газовой фазе, например для ионов тяжелых био-логических молекул, и может быть использовано при прецезионных измерениях масс ионов, для получения информации об энергии покоя стабильных и нестабильных ядер. 10Целью изобретения является расширение диапазона исследуемых масс и увеличение разрешающей способности ионно-циклотронного масс-спектрометра за счет детектирования сигнала на частоте, кратной циклотронной.На чертеже изображено устройство, общии вид.1Пластины 1 и 2 удержания ионов расположены по торцам устройства перпендикулярно оси, электроды 3 и 4 возбуждения ионов, выполненные в виде полуцилиндров, установлены в одной плоскости торцами друг к другу, 25 источник ионов 5 установлен на оси перед одной из пластин (1 или 2), а электроды б и 7 размещены по окружности с центром на оси и гальванически соединены в два набора, имеющих соответственно клеммы 8 для подключения к системе детектирования сигнала.Устройство работает следующим образом.ФИсточник ионов 5 создает жгут ионов, расположенный в центре измерительной ячейки. На пластины удержания ионов 1 и 2 подают постоянный потенциал, обеспечивающий удержание ионов в ячейке. В результате действия переменного радиочастотного напряжения, приложенного к электродам 3 и 4, образуется вращающийся жгут ионов, который создает наведенный заряд на электродах детектора 6 и 7, что приводит к появлению выходного тока детектора ионов, снимаемого с клемм 8, который колеблется с частотой, в и раз большей по сравнению с циклбтронной частотой движения ионов.Такое умножение частоты, достигнутое за счет специального соединения электродов детектора, позволяет расширить диапазон исследуемых масс, повышает отношение сигнала к шуму в спектрах, так как на высоких частотах электронная схема усилителя шу(1+А У - 4 Аф сов 2 ч,.с емкостной коэффициент, постоянный для данного устройства;частота циклотронного движения жгута ионов;отношение радиуса вращенияжгута ионов к радиусу ячейгде СО ки. 2 2мит меньше в 1/и по мощности для так называемого "фликер-шума".Повышение разрешающей способности в ИЦР спектрометре с предлагаемой ячейкой, является прямым следствием увеличения ча.стоты регистрируемого сигналаДействительно, огибающая регистрируемого сигнала имеет вид экспоненты, следовательно, Фурье- преобразование такого сигнала будет колоколообразная Лоренцева кривая с полушириной, обратно пропорциональной времени затухания сигнала (т.е. изменения его амплитуды в е раз). Считая два пика разрешенными, если оно отстоят на ширину линии пика в Фурье-спектре, можно видеть, что увеличение частоты сигнала в и раз увеличивает разрешающую способностьИ-в соответствующее количествоЬюраз, Время затухания в существующих приборах определяется не потерей электрической мощности в детектируемой цепи, а несовершенством системы удержания ионов, поэтому время затухания, а следовательно, и Ью останутся практически такими же даже при десятикратном увеличении частоты,В спектрометре ИЦР, позволяющем удвоить частоту регистрируемого сигнала, для достижения указанных целей применима четырехэлектродная схема детектора ионов, При движении жгута ионов происходит перераспределение зарядов на электродах 3 и 4 детектора. и возникает ток, поступающий с клемм 8 детектора ионов в электронную систему управления экспериментом, и обработки данных. Величина этого тока определяется из условия равенства потенциалов на электродах детек- тора1307492 Составитель Нестеровичредактор А.Гулько Техред В.Кадар Корректор М. Шароши Заказ 1 б 37/50 Тираж 699 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 Из выражения для регистрируемого тока .видно, что действительно, происходит удвоение частоты в устройстве, а следовательно, расширяется в 2 раза диапазон исследуемых масс и удваивается разрешающая способность прибора,Применение предлагаемого спектрометра позволяет изучить малоисследованные ионно-молекулярные реакции с участием биологических молекул, провести прецезионные измерения энергии покоя стабильных и нестабильных ядер, уточнить шкалу масс нуклидов в целом,15 а также существенно расширить возможности прибора: увеличить диапазон исследуемых масс ионов, повысить разрешающую способность прибора без какого-либо ухудшения других характерис тик прибора.Увеличение разрешающей способности достигнуто без увеличения времени измерения и без потерь в чувствительности.Формула изобретения Ионно-циклотронный резонансныймасс-спектрометр, содержащий измерительную ячейку с источником ионов,электродами возбуждения, пластинамиудержания ионов и детектором ионов,а также электронную систему управления и обработки данных, о т л и ч а -ю щ г й с я тем, что, с целью расширения диапазона регистрируемых массионов и повышения разрешающей способности прибора, детектор ионов выполнен в виде четного числа электродов,соединенных электрически в две группы так, что два соседних электродарасположены в разных группах,