Датчик рехмерного квадрупольного масс-спектрометра

Союз СоветскихСоцналкстическихРеспублик ОП ИКАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(4 о) Дата опубликования описания 12.01.78(51) М. Кл.еЯ 01 М27/62 В 01 1) 59/44 Н 01 ц 39/36 Госудв рствеиный коиитет Совете Министров СССР оо девам изооретений и открытий(71) Заявитель Рязанский радиотехнический институт(54) ДАТЧИК ТРЕХМЕРНОГО КВАДРУПОЛЬНОГО МАСС-СПЕКТ РОМЕТ РА1Изобретение относится к области массспектром етров,известны датчики квадрупольных массспектрометров 1 1 н датчики трехмерныхквадрунольных масс-спектрометров 21 дляудержания заряженных частиц, электродныесистемы которых обеспечивают создание врабочем объеме квадрупольного поля нразделение (либо удержание) заряженныхчастиц по удельным зарядам, 1 ОИзвестен датчик трехмерного квадрупольного масс-спектрометра, состоящий из двухторцовых и одного кольцевого электродов,выполненно в виде гнперболондов вращениян имеющих каналы для ввода н вывода за- рряженных частиц3 1,Недостатком известного датчика является невысокая чувствительность и изрезанность формы массового лика,Это вызвано тем, что рабочие точки Оанализируемых частиц на диаграмме стабильности по всем трем координатам (Х,У 2 ) расположены вблизи граещ зонстабильное-.и, а также тем, что по двумкоординатам ( Х, У ), онн совладают, В ре 2зультате такого выбора рабочих точекамплитуды колебаний анализируемых частнпвелики н, соответственно, мала чувствительность, Кроме этого, частоты колебаний частиц по координатам М и У совпадаюг я прнналичии искажений в распределении нэтенцяала, практически всегда имеющих место вреальных системах, это приводит к появленню резонанса между колебаниями н к значительному увеличению их амплитуды я,соответственно, куменьшеннючувствительностяи разрешающей способности, а также к изрезанности формы массового пика.Целью изобретения является увеличениечувствительности н разрешаюптей способности.Для этого в предлагаемом устройствеэлектроды выполнены в виде эллиптическихгиперболоидов,При такой конструкции рабочая точкаанализируемых частиц по одной из коордонат располагается глубоко в стабильнойзоне диаграммы стабнльностя, за счет чего значительно, уменьшается амплитудаколебаний анализируемой частицы по однойиэ координат, Таким образом, увеличивается эффективный объем датчика и, следовательно, чувствительность, Выбором геометрии электродной системы можно получить различные частоты колебаний частиц по всем трем координатам, что устраняет возникновение нелинейных резонансов,Распределение потенциала в рабочем объеме датчика записывается в виде: Ю(Х,Ч, г)-1+КХ+сСж.,Х (1)где ф (Х, У, 2. ) - потенциал в точке(Х, У, Е ), отнесенныйк потенциалув центре датчика,Постоянные 1 сСх , о, и с. связаны соотношениемвытекающим из уравнения Лапласао(. + с 4 + А О(2Выражение (1) является общим для всехквадрупольных систем, Так, при сА0соотношений (1) описывает распределениепотенциала в датчике квадрупольного фильтра масс, при сСо, - в датчике трехмерного квадрупольного масс-спектрометра,электродная система которого выполненалв виде гиперболоидов вращения. Для предлагаемого датчиках Уф х фоВ соответствии с выражениями (1) и(3) уравнение движения по координатамХ, У, Е различны и, следовательно,различно положение рабочих точек на диаграмме стабильности для одной и той же, частицы и различны амплитуды ее колебания по координатам, В случае, если о исС положительны, из уравнения (2) сле-дует, что сС отрицательно, Если - ) 1,то рабочая точка по координате будетнаходиться ближе к началу координат, располагаясь на одной и той же линии развертки спектра масс, что и рабочая точка покоординате У . Профили электродов предлагаемогодатчика определяются соотношения 2 га- сСХ +А. У оС Ех уХ 4 К,Уггде а и в - относительные потенциалы, подаваемые на кольцевой и торцевой электроды. Коэффициенты Ых, о и а(, определяюася соотношениямиоо(.О у Из соотношений (4) видно, что в плоскостях, перпендикулярных оси Е , электроды имеют в сечении эллипсы, а в плоскостях, перпендикулярных осям Х и У - гиперболы,На чертеже схематически Гизображенаэлектродная система предлагаемого устройства, где 1 - кольцевой электрод, 2 и 3 -торцовые электроды, При изготовлении ре 1 О альных электродов датчиков допустима замена эллиптических профилей овальными,Профиль кольцевого электрода можетбыть также задан прямолинейными образуюшими однополостного:гиперболоида, Кольце 15 вой электрод может быть выполнен из проволок, натянутых по образующим гиперболоида, Электроды датчика могут изготовляться из сетчатого полотна или набором из тонких замкнутых проволок, согну 20 тых по форме эллипсов или овалов, а такжеиз пластин, выполненных по заданному профилю, В этом случае возможна коррекцияраспределения потенциала в рабочем объемедатчика путем изменения напряжения на от 25 дельных пластинах,Устройство датчика с электродами в виде эллиптических гиперболоидов позволяетоптимизировать конструкпию датчика путемметров ф х ф 1соответственно, размеров, определяющихгеометрию электронной системы ( Хс 1Уа, Ео ).Формула изобретенияДатчик трехмерного квадрупольного массспектрометра, состоящий из двух торцовых40 и одного кольцевого электрода, выполненныхв виде гиперболоидов врашения и имевшихканалы для ввода и вывода заряженныхчастиц, о т л и ч а ю ш и й с я тем,что, с целью увеличения чувствительности45и разрешающей способности, электроды выполнены в виде эллиптических гиперболоидов,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;501, Авторское свидетельство СССРМ 285322, кл. В 01.Р 59/44, 1969.2, Авторское свидетельство СССР288400, кл. -В 01 Ь 59/44, 1969,3, Патент США387939,кл, Н 01 3 39/36, 1970,48 Тираж 871 ИПИ Государственного ком по делам иэо 113038, МоскваПодписноетета Совета Миетеиий и открытЖ, Раушска ис ий аб., д 4 лиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная,Составитель Н, АлимоваРедактор А, Бер Техред Э. Чужик Корректор НЗа Оl