Устройство развертки масс-спектра

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик р 1980192(22) Заявлено 19.06.81(21) 3302546/18-21 1) М. Кл. з Н 01 3 49/30 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет Государственный комитет СССР ио дедам изобретений и открытийОпубликовано 07. 12. 82. Бюллетень Мо 45 Дата опубликования описания 071282 В.Б.Вершевский, А.А. Гольдин, Д.Е. Житников и Ю.А. Исаков(54) УСТРОЙСТВО РАЗВЕРТКИ МАСС-СПЕКТРА Изобретение относится к массспектрометрии и может быть использовано для развертки масс-спектрапутем изменения магнитного поляэлектромагнита масс-анализатора поэкспоненциальному закону.Для создания экспоненциальнойразвертки масс-спектра используются специальные генераторы, выполйенные на операционных усилителях,выходное напряжение которых поступает на вход стабилизатора токаили магнитного поля электромагнита.Полосу частот пропускания стабилизатора выбирают достаточно широкой,чтобы не искажать закон развертки 1и 2.Недостатками указанных систем являются относительная сложность схемы и большие шумы магнитного поля,определяемые широкой полосой частотпропускания стабилизатора. Шумы магнитного поля ограничивают разрешающую способность масс-спектрометраи точность измерений,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяустройство развертки масс-спектровмасс-спектрометра МИ 1320. Устройство содержит регулируемый источник опорного напряжения, сумматор, инвертор, переключатель направленияразвертки, интегратор, контактвключения развертки, усилитель стабилизатора поля, электромагнит, преобразователь магнитного поля внапряжение, переменный регистр дляустановки скорости развертки массспектра.В приведенной схеме выходное напряжение сумматора, а следовательно,и магнитное поле изменяются по экспоненциальному закону. Скорость развертки устанавливается переменнымрезистором интегратора 3.Отрицательная обратная связь поскорости изменения магнитного поляэлектромагнита осуществляется с помощью дополнительной обмотки, подключенной к входу сумматора, и приводит к сокращению полосы частот пропускания, что снижает шумы магнитногополя. Однако сокращение полосы частот ограничено искажениями эакона25 развертки.Недостатками прототипа являютсябольшие шумы и сложность системы.Цель изобретения - упрощение уст-.ройства и снижение шумов магнитно го поля, что приводит к увеличению980192 В В ехр (-й/2),п 5 В 2 В Ве х р ( 1 /С) . граьеТГТа о65 разрешающей способности масс-спектрометра и точности измерений.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем усилитель, электромагнит с силовой обмоткой и обмоткой отрицательной 5 обратной связи, иэ которых силовая обмотка подключена к выходу усилителя, регулируемый источник опорного напряжения, контакт включения нача-. ла развертки, переменный резистор 1 О регулирования скорости развертки, (преобразователь магнитного поля в напряжение, переключатель направления развертки и два масштабных резистора, к входу усилителя подклю чены обмотка отрицательной обратной связи через переменный резистор, регулируемый источник напряжения через контакт включения развертки и резистор, инвертирующий и неинверти О рующий выходы преобразователя через переключатель и резистор.На чертеже изображено предлагаемое устройство.устройство содержит регулируемый источник 1 опорного напряжения, подключенный через контакт 2 включения начала развертки и резистор 3 к входу усилителя 4, электромагнит 5, силовая обмотка которого подключена к выходу усилителя 4, а обмотка отрицательной обратной связи подключена через регулятор б скорости развертки к входу с усилителя 4, преобразователь 7 магнитного поля в напряжение, инвертируюший и неинвертирующий выходы которого подключЕны через переключатель 8 напряжения развертки и резистор 9 к входу усилителя 4. ( Работа устройства осуществляется 40 следующим образом.Исходное магнитное поле устанавливается при замкнутом контакте 2 и верхнем положении переключателя 8. При этом выходное напряжение регули-. 45 руемого источника 1 опорного напряжения поступает на вход усилителя 4. На этот же вход усилителя 4 поступает напряжение преобразователя 7 магнитного поля. Разность входных токов усиливается усилителем 4 и поступает на силовую обмотку электромагнита 5. Магнитное поле электромагнита 5, таким образом, устанавливается пропорциональным выодному напряжению источника 1. Отцательная обратная связь по скорости изменения магнитного поля электромагнита 5 осуществляется с помощью дополнительной обмотки, напряжение которой через регулятор б 60 поступает на вход усилителя 4. Выбор направления развертки, т.е. увеличение или уменьшение магнитного поля осуществляется с помощью переключателя 8. Включение начала развертки масс- спектра осуществляется размыканием контакта 2. Для верхнего положения переключателя 8 магнитное поле уменьшается по экспоненциальному закону где В - мгновенное значение магнитной индукции,В - исходное значение магнитной индукции,время от начала развертки,т - постоянная времени системы.,Скорость. развертки определяет-,ся глубиной отрицательной обратнойсвязи по скорости изменения магнитного поля и устанавливается регулятором б. где п - число витков обмотки обратной связи,5 - сечение сердечника электромагнита,й и й - сопротивления регулятора би резистора 9 соответственно,коэффициент преобразованиямагнитной индукции в напряжение,Для нижнего положения переключателя 8 магнитное поле увеличивается по экспоненциальному закону Для известного устройства из условия допустимых искажений закона развертки масс-спектра постоянную времени стабилизатора принимают равной где 0 - постоянная времени экспораэьненциального закона развертки.Так как для предлагаемого уст- ройства=Ро Эб уто относительное уменьшение шука рав- но В,-у - 10-100 "3-;1 О в= У;ФФ где В - шумовая составляющая магнитШной индукции известногоустройства;В - то же, для предлагаемогоустройства.Ю ШЮ Ш ШЗаказ 9372/43 Тираж 761 Подписное ВНИИПИ Государственного, комитета СССР по делам изобретений и открытий 1130 35, Москва, 3-35, Раушская наб., д.4/5Филиал. ППП "Патент", г.ужгород. Ул.Проектная, 4 Результаты лабораторных испытаний макета предлагаемого устройства показали, что оно существенно проще по сравнению с известным и обеспечивает уменьшение шума магнитного поля более чем в десять раэ. Кроме того, отсутствие переходных процессов при изменении скорости развертки позволяет с помощью ЭВМ в процессе развертки масс-спектра управлять ее скоростью. Это позволяет проходить участкимасс-спектра, не несущие полезной информации с максимальной скоростью,и производить измерения заданных участков масс- спектра при оптимальной скорости развертки, существенно сокращая, таким образом, время анализа. Устройство развертки масс-спектра, содержащее усилитель, электромагнит с силовой обмоткой и обмоткой отрицательной обратной связи, из которых 25 силовая обмотка подключена к выходу усилителя, регулируемый источник опорного напряжения, контакт включения начала развертки, переменный рез-стор регулирования скорости развертки, преобразователь магнитногополя в напряжение, переключательнаправления развертки и два масштабных резистора, о т л и ч а ю щ е е -с я тем, что, с целью уменьшенияшумов магнитного поля и упрощенияустройства, к входу усилителя подключены обмотка отрицательной обрат-.ной связи через переменный резисторрегулируемый источник напряжениячерез контакт включения разверткии резистор, инвертирующий и неинвер-тирующий выходы преобразователячерез переключатель и резистор. Источники информации,принятые во внимание. йри экспертизе1, Рафальсон А.Э., Ыерешевский А.М.Масс-спектрометрические приборы, М.,"Атомиздат", 1968, с. 85.2. Масс-спектрометр МХ 1310. Техническое описание и инструкция поэкспйуатации. 1 Г 3.394.014 СКБ АП АНСССР, 1980.3. Масс-спектрометр МИ 1320.Техническое описание и инструкцияпо эксплуатации. 1 Г 3.394.005 СКБ АПАН СССР. Орловский завод научныхприборов МП СССР, 1977 (прототип).