Устройство питания квадрупольного масс-анализатора

(19) (11) 4 Н 01 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СТВ СС ,0(54) У ГО МАС (57) И масс-с повыше жения генера мами дл ТРОЙСТ -АНАЛИ обрете пЕктром ие лин ЬНОстроисор 1 вя п одкл ектромет М ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЦТИПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВ(71) Институт электроники АН(56) Авторское свидетельствоУ 917237, кл. Н 01,Т 49/42,3 0 ПИТАНИЯ КВАДРУПОЛАТОРАие отэсится к техникеетрии,Цель изобретения - йности выходного напрява. Устройство содержитсокой частоты с клемючения электр дов масс-,два детектора 4 и 19 и делитель 5 напряжения. К входу генератора 1 подключен усилитель 6, навход которого подаются сигналы от источника 7 опорного напряжения, генератора 8 пилообразного напряженияи напряжения обратной связи с делителя 5. Постоянное выходное напряжение снимается также с делителя 5. Повышение линейности амплитуды на выходе устройства достигается за счет того, что линейное отрицательное напряжение П с выхода детектора 4 подается на вход усилителя 6 и сравнивается с напряжениями источника 7 илигенератора 8. Их разность управляетрежимом работы генератора 1 так,чтобы с требуемой точностью свести к минимуму отличия указанных напржений. 2 ил,1457016 общей шиной и выводами дросселей 14и 15, подключенными к инвертирующемуусилителю 13, Регулируемый выход И 1является клеммой "индикации а.е.м,".Устройство работает следующим образом,В начальном состоянии на выходахгенератора 1 напряжения высокой частоты, детектора 4 и второго детектора 19 напряжения равны нулю, и развертка масс не производится. На входусилителя 6 в зависимости от родаработы развертка ручная, автоматическая, программная от ЗВМ) через соответствующие операционные сопротивления 9-11 подается управляющее напряжение положительной полярности.Усилитель 6 представляет собойсуммирующий усилитель с отрицательной обратной связью, которая подается через сопротивление 12 с первогонерегулируемогс выхода детектора 4,и может работать как от одного, таки от нескольких источников управляющих напряжений.Для развертки масс в определенномдиапазоне и получения линейной шкалымасс управляющее напряжение для формирования амплитуды переменного напряжения должно изменяться по линейному закону. Линейное напряжение свыхода усилителя 6 подается на управляющий вход генератора 1 напряжениявысокой частоты. Высокочастотное напряжение вида + Ч сова, амплитудакоторого изменяется по линейному закону, с первого и второго выходов генератора 1 подается на первый.и второй электроды масс-анализатора 2, атакже на первый и второй емкостныеделители 3 и 16 соответственно. Свыхода емкостного делителя 3 переменное напряжение подается на вход детектора 4 и первый вход второго детектора 19, причем параметры второгодетектора 19 аналогичны параметрамдетектора 4,Изобретение относится к технике масс-спектрометрии и мож.-;т быть использовано для модерниэации и созда. ния новых квадрупольных (монопольных) масс-спектрометров с линейной шкалой масс, стабильным отношением постоянных напряжений к амплитудеБпеременного -- =постояннойу 910 разрешающей способностью во всем диапазоне сканируемых масс, и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. У 9 17237.Целью изобретения является повышение линейности выходного напряжения устройства.На фиг, 1 изображена блок-схема устройства, на фиг, 2 - эпюры токов и напряжений в различных точках схемы юПервый и второй выходы генератора 1 напряжения высокой частоты подключены соответственно к первой и второй парам электродов и масс-анализатора 2. Выход емкостного делителя 3 подключен к входу детектора 4, нагруженного на делитель 5 постоянных напряжений. К управляющему входу генератора 1 подключен выход усилителя 6, на вход которого от источника 7 опорного напряжения, генератора 8 пилообразного напряжения и делителя 5 подаются через операционные сопротивления 9-12 сигналы. На вход инвертирующего35 усилителя 13 подключен регулируемый выход Н/Ч детектора 4, причем вход и выход инвертирующего усилителя 13 подГ ключены к электродам масс-анализато 40 ра 2 через дроссели 14 и 15 соответственно. Второй емкостной делитель 16 подключен входом к первой паре электродов масс-спектрометра 2, а выходом - к входу пикового детектора 17, первый выход которого подключен к первому входу дифференциального усилителя 18, второй вход которого подключен к выходу второго детектора 19, первый вход которого подключен к входу детектора 4, второй и третий входы - к третьему и четвертому выходам блока 20 оптоэлектронной развязки первый выход которого подключен к аноду диода детектора 4, а второй-. к верхней точке переменного резисто-, ра делителя 5 постоянных напряжений. Первый и второй блокировочные конденсаторы 21 и 22 подключены между Одновременно с выхода второго емкостного делителя 16 переменное напряжение поступает на вход пикового детектора 17,который введен для получения линейного напряжения постоянного тока, пропорционального амплитуде переменного напряжения Ч. С первого выхода пикового детектора 17 линейное опорное напряжение подается на второй вход дифФеренциального усиз 145 лителя 18, на первый вход которогопоступает нелинейное напряжение с выхода второго детектора 19, С цельюприведения к одинаковому масштабу напряжений пикового детектора 17 ивторого детектора 19 расчет делителянагрузки второго детектора 19 производится таким образом, чтобы при развертке последней 200-й а.е.м, на выходе делителя было напряжение П,равное напряжению П с первого выхода пикового детектора 17 П, = Ц,(фиг. 2 а).Разность АО между линейным напряжением П, и нелинейным напряжением П, усиливается дифференциальным усилителем 18 (фиг. 2 б), с выходакоторого напряжение П,э = Кув П, подается на первый вход блока 20 оптоэлектронной развязки.Блок оптоэлектронной развязки содержит две одинаковые по параметрам диодные оптопары. Первая оптопара,на вход которой подается с выхода дифференциального усилителя 18 нели-.нейное напряжение П,в, предназначена для компенсации нелинейного тока детектора 4. Вторая оптопара, навход которой подается линейное опорное напряжение с в.,рого выхода пикового детектора 7, в; едена для учетанелинейной зависимости выходного тока оптопары от входного напряжения1 , = Е(П), При этом на нагрузкевторого детектора 19 формируетсянелинейное напряжение П образуемое суммарным нелинейным током детектора 1 и нелинейным выходпым токомвторой оптопары. Диодные оптопарыработают в фотодиодном режиме, Выходной фотодиод первой оптопары блока 20 подключен параллельно верхнему постоянному резистору делителя 5 детектора 4, через который протекает рабочий нелинейный ток детектора 1 , из,меняющийся по закону "3/2" (фиг. 2 в).Компенсация нелинейности тока 1 детектора 4 осуществляется выходным током первой диодной оптопары 1 (фиг. 2 г), который прямо пропорционален усиленной разности напряжений 0 в = К а Ь П, и суммируется с током 1 детектора 4 при соблюдении одина 3кового масштаба токов, Таким образом, в нагрузке детектора 4 протекает суммарный ток, изменяющийся по линейному закону фиг. 2 д), а на резисторах делителя 5 формируется линейное на 7016 4 пряжение -П, которое с второго регуП лируемого выхода детектора 4 пос тора 4 воздействует на вход генера 40 тора 1 так, чтобы с требуемой точнос 45 50 5 10 15 20 25 30 тупает на вход инвертирующего усилителя 13, через второй развязывающий дроссель 15 - на вторую лару электродов масс-анализатора 2 и на клемму "индикации а.е.м." устройства для индикации массовых чисел ло линейной шкале. С выхода инвертирующего усилителя 13 напряжение +О поступает через первый развязывающий дроссель 14 на первую пару электродов массаналиэатора 2, куда подводится переменное напряжение с выхода генератора 1.При отклонениях напряжения -П на выходе детектора 4 эти изменения одинаковы как для -П, так и для +О, чем достигается высокая симметрия питающих напряжений.В отличие от известного устройст" ва, где стабилизация амплитуды 7 осуществляется нелинейным напряжением с выхода детектора, в предлагаемом устройстве стабилизация производится линейным отрицательным напряжением -П с первого выхода детектора 4, подаваемым через операционное сопротивление 12 на вход усилителя 6,и сравнивается с опорным управляющим напряжением, которое может поступать с источника 7 питания, генератора 8 пилообразного напряжения или ЭВМ. Разность между управляющим напряжением и линейным напряжением обратной связи с первого выхода детектью свести к минимуму отличие указанных напряжений. За счет этого в предлагаемом устройстве достигается более высокая линейность амплитуды переменного напряжения 7,Предлагаемое устройство обеспечивает развертку спектра масс, начиная с любой массы диапазона. Формула изобретения Устройство питания квадрунольногомасс-анализатора по авт. св,В 917237, о т.л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения линейности выходного напряжения устройства,в него введены нагрузка первого детектора в виде трех постоянных и одного переменного резисторов, второй-и иу,Составитель С,Шитовактор А.Шандор Техред М.Ходанич Корректор Л.Патай Подписное по изобретениям и отк -35, Раушская наб., д 9 Заказ 7555/50 Тир ВНИИПИ Государственног 113035Т СС тиям пр4/5 комитетМосква,ороизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна 5 14570 детектор, дифференциальный усилитель, пиковый детектор, блок оптоэлектронной развязки, дополнительный емкостный делитель, входом подключенный к первому выходу генератора напряжения высокой частоты, а выходом - к входу пикового детектора, первый выход которого подключен к второму входу дифференциального усилителя, первый 1 О вход которого подключен к выходу вто" рого детектора, первым входом подключенного к выходу емкостного делителя, а вторым и третьим входами- соответственно к третьему и четвер я тому выходам блока оптоэлектронной развязки, первый выход которого подключен к точке соединения анода детекторного диода и первого постоянного резистора нагрузки детектора, а второй выход - к точке соединения первого постоянного резистора и второго резистора нагрузки, выполненного переменным, выход дифференциального усилителя подключен к первому входу блока оптоэлектронной развязки, второй вход которого подключен к второму выходу пикового детектора, точка соединения третьего и четвертого постоянных резисторов нагрузки детектора является первым нерегулируемым выходом детектора, второй регулируеБмый выход, которого содержит клемму для подключения индикатора а.е.м.