CS224397B1

CS224397B1 - Quadrupole weight filter

Info

Publication number: CS224397B1
Application number: CS72282A
Authority: CS
Inventors: Roman Ing Basta
Original assignee: Roman Ing Basta
Priority date: 1982-02-02
Filing date: 1982-02-02
Publication date: 1984-01-16

Description

Vynález se týká kvadrupólového hmotnostního filtru se systémem čtyř navzájem rovnoběžných tyčových elektrod, určeného pro separaci nabitých částic podle poměru jejich hmotnosti ku náboji, kterého se zejména používá v hmotnostních spek* trometrech pro analýzu plynů a pevných látek.The invention relates to a quadrupole mass filter with a system of four parallel rod electrodes for separating charged particles according to their mass-to-charge ratio, which is particularly used in mass spectrometers for the analysis of gases and solids.

Dosud používané nej kvalitnější kvadrupólové hmotnostní filtry mají systém elektrod vytvořen , čtyřmi stejnými, navzájem rovnoběžnými tyčovými elektrodami hyperbolického průřezu, uspořádanými symetricky kolem osy systému. Elektrody jsou napájeny vysokofrekvenčním elektrickým napětím a generují v prostoru kolem osy systému kvadrupolové elektrické pole, v němž probíhá separace nabitých částic. Protože systém s elektrodami hyperbolického průřezu se obtížně vyrábí s požadovanou přesností, používají se často elektrody o jiném průřezu, nejčastěji kruhovém. Prostorové uspořádání elektrického pole je však u takového systému zkresleno, protože vedle kvadrupólového elektrického pole jsou generována ještě multipólová elektrická pole vyšších řádů. Kvadrupólový hmotnostní filtr pak následkem toho nedosahuje takových parametrů jako při použití hyperbolických elektrod. U systému s elektrodami kruhového průřezu lze vhodnou volbou jejich průměru v poměru ke vzájemné vzdálenosti, eliminovat pouze multipólové pole 6. řádu. Výroba tohoto systému je také poměrně náročná, protože se vyžadují tolerance průměru elektrod a jejich vzájemných vzdáleností v setinách až tisícinách mm. V systému elektrod, u nichž je každá elektroda tvořena třemi navzájem rovnoběžnými tenkými tyčemi kruhového průřezu s vhodným uspořádáním těchto tyčí, dosáhne eliminace multipólových polí jen 6. a 10. řádu.The best quality quadrupole mass filters used hitherto have an electrode system formed by four identical, hyperbolic cross-sectional rod electrodes arranged symmetrically about the axis of the system. The electrodes are supplied with a high-frequency electrical voltage and generate a quadrupole electric field in the space around the axis of the system in which the charged particles are separated. Because a system with electrodes of hyperbolic cross-section is difficult to manufacture with the required accuracy, electrodes of a different cross-section, most often circular, are often used. However, the spatial arrangement of the electric field in such a system is distorted because, in addition to the quadrupole electric field, higher-order multipole electric fields are generated. As a result, the quadrupole mass filter does not reach such parameters as when using hyperbolic electrodes. In a system with electrodes of circular cross-section, only the 6th-order multipole field can be eliminated by suitable selection of their diameter in relation to the mutual distance. The manufacture of this system is also quite demanding, since tolerances of the electrode diameter and their mutual spacing in hundredths to thousands of mm are required. In an electrode system in which each electrode is formed by three parallel, thin rods of circular cross-section with a suitable arrangement of these rods, the elimination of multipole fields achieves only the 6th and 10th order.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že každá elektroda je tvořena čtyřmi tyčemi, přičemž celý systém elektrod je uložen v krytu s válcovou elektricky vodivou vnitřní plochou.The principle of the invention consists in that each electrode consists of four rods, the whole electrode system being housed in a cover with a cylindrical electrically conductive inner surface.

Vyšší účinek vynálezu se projevuje v tom, že nový systém elektrod generuje v okolí osy kvadrupólové elektrické pole, jehož prostorové zkreslení je menší než u systému čtyř jednoduchých elektrod kruhového průřezu, protože vhodným uspořádáním tyčí se dosáhne eliminace tří multipólových polí vyšších řádů. Výroba tohoto systému elektrod je jednodušší, protože elektrody mohou být vytvořeny z drátů o malém průměru. To je velmi výhodné také z hlediska provozu kvadrupólového hmotnostního filtru ve vysokovakuových a ultravakuových zařízeních. V důsledku malých povrchů elektrod je množství molekul plynů uvolňovaných z těchto povrchů desorpcí menší než u dosud používaných systémů, u kterých mohou desorbované plyny zkreslovat výsledky analýzy. ElektrodyThe higher effect of the invention is that the new electrode system generates a quadrupole electric field around the axis, the spatial distortion of which is less than that of the four simple electrodes of circular cross-section, since a suitable arrangement of the rods eliminates three higher-order multipole fields. The production of this electrode system is easier because the electrodes can be formed from small diameter wires. This is also very advantageous in terms of operation of the quadrupole mass filter in high-vacuum and ultra-vacuum devices. Due to small electrode surfaces, the amount of gas molecules released from these surfaces by desorption is less than in previously used systems in which desorbed gases can distort the analysis results. Electrodes

I.AND.

ke ohřívat přímým průchodem elektrického proudu a provádět tak jejich odplyňování.to be heated by direct passage of electric current and thus degassing.

Na přiloženém výkresu je schematicky znázorněn kvadrupólový hmotnostní filtr podle vynálezu, v řezu rovinou kolmou k ose systému, kde každá ze j čtyř elektrod je tvořena čtyřmi navzájem rovnoběžnými tyčemi kruhového průřezu 1, 2, 3, 4. i Tento systém elektrod je uložen v krytu 5 s válco-; vou, elektricky vodivou vnitřní plochou 6, jejíž osa je totožná s osou systému elektrod. Tato společná osa je na výkresu promítnuta do bodu 0. Kryt je na obou koncích uzavřen čely, v nichž jsou umístěny držáky tyčí a otvory pro průchod svazku analyzovaných částic. Středy tyčí 1, 2 leží na kružnici k a průvodiče těchto středů svírají úhel a. StředyIn the accompanying drawing, a quadrupole mass filter according to the invention is schematically shown in a cross-sectional plane perpendicular to the axis of the system, wherein each of the four electrodes is formed by four parallel rods of circular cross-section 1, 2, 3, 4. 5 with cylinder-; The electrically conductive inner surface 6, the axis of which is identical to that of the electrode system. This common axis is projected to point 0 in the drawing. The cover is closed at both ends by faces with rod holders and holes for the passage of the particle beam to be analyzed. The centers of the bars 1, 2 lie on a circle k and the guides of these centers form an angle α

Claims

A quadrupole mass filter with a system of four parallel rod electrodes, characterized in that each electrode consists of four rods 3,4 lies on circle 1 and the guides of these centers form an angle β. The axes of angles α, β are identical. The rod diameters 1,2 are the same and the rod diameters 3,4 are also the same. For example, an angle α = 60.99 °, angle. β = 24.00 ° and if the radius of the circle k is 0.5384 times the radius of the inner surface of the housing 5 and the radius of the circle 1 is 0.7000 times the radius of the inner surface of the housing 5, then this electrode system eliminates multipole fields 6. , 10th and 14th order. The new electrode system is suitable for the construction of special quadrupole mass filters designed for the analysis of gases in small volumes, for example in vacuum tubes.

BACKGROUND OF THE INVENTION rods (1, 2, 3, 4) wherein the entire electrode system is housed in a housing (5) with a cylindrical, electrically conductive inner surface (6).