Способ питания гиперболоидного масс-спектрометра и устройство для его осуществления

(51) РЕТ АВТОРСКОМУ С ЕЛЬСТВУ метр эдан с вы стви ни маом то з ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(71) Рязанский радиотехнический институт (72) Э,П.Шеретов, А,П,Борисовский, Е.В,Мамонтов и А.Н.Поскребышев(54) СПОСОБ ПИТАНИЯ ГИПЕРБОЛОИ НОГО МАСС-СПЕКТРОМЕТРА И УСТРО СТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к масс-спектрометрии и может быть использовано при создании гиперболоидных масс-спектрометров с высокой разрешающей способностью и чувствительностью, Цель изобретения - повышение постоянства чувствительности и разрешающей способности по массовому диИзобретение относится к масс-спектро.ии и может быть использовано при соии гиперболоидных масс-спектрометров сокой разрешающей способностью и чувтель н ость ю.Целью изобретения является повыше- постоянства чувствительности и разреющей способности по массовому пазону.На фиг.1 представлена структурная схестройства для питания гиперболоидноасс-спектрометра; на фиг.2 - временные граммы работы устройства,Устройство содержит стабилизатор 1 заряда и стабилизатор 2 тбка разряда,апазону. Способ питания масс-спектрометра состоит в том. что электроды анализатора поочередно с периодом Т подключают к двум источникам постоянного напряжения. При этом в процессе переключения источников напряжения на электродах анализатора изменяют по линейному временному закону так, что отношение времени переключения к периоду То оставляют постоянным по всему диапазону масс, В качестве выходных каскадов в устройстве используют стабилизаторы тока. В устройство введены цифроаналоговый преобразователь и распределитель импульсов, По команде с распределителя импульсов в соответствии с аналоговыми сигналами, поступающими с выходов цифроаналогового преобразователя на электроды анализатора, производится формирование рабочих напряжений посредством токов протекающих от источников постоянного напряжения через стабилизаторы тока, 2 с.п. ф-лы, 2 ил. выходы которых объединены и соединены с электродами анализатора 3, вход распределителя 4 импульсов соединен с шиной управления, а первый и второй выходы - соответственно с цифровыми входами стабилизатора тока заряда и стабилизатора тока разряда, анаоговый вход которого соединен с первым выходом цифроаналогового преобразователя 5, второй выход которого соединен с аналоговым входом стабилизатора тока заряда, а вход - с информационной шинрй. стройство работает следующим обра 159796610 15 20 30 35 40 50 55 Электроды анализатора 3 представляют собой емкостную нагрузку Сн. При этом формирование напряжений заданной формы на электродах анализатора 3 осуществляется путем заряда и разряда емкости от источников постоянного напряжения через стабилизаторы тока заряда .1 и тока разряда 2.Для анализа частиц с массой М 1 необходимо на вход распределителя 4 импульсов подать управляющий сигнал с периодом Т 1 (фиг.2 а), тогда на его выходах формируются импульсы длительностью 701, периодом То 1 и скважностью, равной четырем, которые поступают на цифровые входы стабилизаторов тока заряда 1 (фиг,2 б) и тока разряда 2 (фиг,2 в) и управляют процессами заряда и разряда емкости Сн от источников постоянного напряжения. Импульс управления на цифровом входе стабилизатора 1 тока заряда (фиг,2 б) определяет время заряда Си найравление тока заряда, импульс управления (фиг.в) на цифровом входе стабилизатора 2 тока разряда - время разряда Сн и направление тока разряда.В соответствии с цифровым кодом на информационной шине цифроаналогового преобразователя 5 на его выходах формируются напряжения, которые поступают на аналоговые входы стабилизаторов тока заряда 1 и тока разряда 2 и определяют соответственно значения токов заряда и разряда Ся, Значения этих стабильных токов определяют скорость нарастания напряжения на электродах анализатора 3.Пусть в момент времени 11 (фиг,2 б) на цифровой вход стабилизатора 1 тока заряда поступает импульс длительностью то 1. Тогда в соответствии с напряжением, поступающим с второго выхода цифроаналогового преобразователя 5 на аналоговый вход стабилизатора 1 тока заряда, через Сн протекает токк заряда, который вызывает изменение напряжения на электродах анализатора 3 полинейному временному закону(фиг,2 г), В момент времени с 2(окончания импульса) ток заряда через Сн прекратится, при этом напряжение на электродах анализатора 3 соответствует Опа.Аналогично в момент времени 1 з (фиг,2 в) на цифровой вход стабилизатора 2 тока разряда поступает импульс длительностью го 1. Тогда в соответствии с напряжением, поступающим с первого выхода цифроаналогового преобразователя 5 на аналоговый вход стабилизатора 2 тока разряда, через Сн протекает ток разряда, который вызывает изменение напряжения на электродах анализатора 3 по линейному временному закону. В момент времени т 4 (окончания импульса) ток разряда через Снпрекратится, при этом напряжение на электродах анализатора 3 соответствует Оы,В интервалы времени т 2- тз, с 4- 5, когда ток заряда и ток разряда отсутствуют, производится хранение соответственно Оа и Оы на Сн.Для анализа частиц с массой М 2 необходимо на вход распределителя 4 иМпуль. сов подать управляющий сигнал с периодом Т 2(фиг.2 д), а на информационную шину цифроаналогового преобразователя 5 - соответствующий цифровой код, Тогда на выходах распределителя 4 импульсов формируются импульсы длительностью то 2, периодом Т 02 и скважностью, равной четырем, а на выходах цифроаналогового преобразователя 5 - соответствующее напряжение. Далее формирование напряжений на электродах анализатора 3 осуществляется так же, . как при анализе частиц с массой М 1, Таким образом, при анализе любой частицы согласно предлагаемому способу на электродах анализатора 3 в процессе переключенияпо линейному временному закону формируются напряжения, причем скважность периодического питающего сигнала равна двум, значение амплитуды - Оп 2 и Оп 1, а отношение времени переключения к периоду То 2 сохраняется постоянным во всем диапазонемасс,Повышение постоянства чувствительности и разрешающей способности достигается за счет стабилизации положения вершины общей диаграммы стабильности гиперболоидного. масс-спектрометра, При отсутствии стабилизации отношения Тойопроисходит изменение формы высокочастотного напряжения при перестройке по массовому диапазону, что приводит к смещению вершины диаграммы стабильностиИспользование предлагаемого способа питания и устройства для его реализации позволяет существенно повысить однородность разрешающей способности и чувствительности по диапазону масс. Одновременно снижаются потери мощности в устройстве и повышается его надежность, чтоделает перспективным использование изобретения при создании масс-спектрометров для космических исследований.Формула изобретения 1. Способ питания гиперболоидного масс-спектрометра, по которому нэ электродах анализатора формируют импульсное высокочастотное напряжение путем поочередного подключения их к двум источникам постоянного напряжения, а развертку спек 1597966тра масс осуществляют изменением частоты высокочастотного напряжения, о т л ич э ю щ и й с я тем, что, с целью повышения постоянства чувствительности и разрешающей способности по массовому диапазону, передний и задний фронт импульса изменяют по линейному временному закону, при этом отношение времени нарастания переднего фронта импульса к периоду высокочастотного напряжения сохраняется постоянным по всему диапазону масс, 2. Устройство для питания гиперболоидного масс-спектрометра, содержащее управляемые ключевые выходные каскады, снабженные клеммами для соединения с электродами анализатора, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что в качестве управляемых ключевых выходных каскадов использованы стабилизаторы тока заряда и разряда, при 5 этом в устройство введены цифроаналоговый преобразователь и распределитель импульсов, вход которого соединен с шиной управления, э первый и второй выходы соединены соответственно с цифровыми вхо дами стабилизатора тока заряда истабилизатора тока разряда, аналоговый вход которого соединен с первым выходом цифроаналогового преобразователя, ,рторой выход которого соединен с аналоговым 15 входом стабилизатора тока заряда, а вход -с информационной шиной,изводственно-издательский комбинат "Патент город, ул.Гагарина, 101 каз 3061 Тираж 399 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5