RU2198449C2

RU2198449C2 - Method and device for mass-spectrometer analyses of ions in quadruple mass filter

Info

Publication number: RU2198449C2
Application number: RU97115784/09A
Authority: RU
Inventors: Э.П. Шеретов; О.В. Рожков; В.С. Гуров; М.В. Дубков
Original assignee: Шеретов Эрнст Пантелеймонович
Priority date: 1997-09-24
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 2003-02-10

Abstract

FIELD: mass- spectrometer analyses. SUBSTANCE: ions to be analyzed are separated according to mass-to-charge ratio during their flight in high-frequency field; during their flight ions at least twice pass through field areas differing in DC component value and/or high-frequency component, and/or frequency, and/or on/off time ratio, and/or supply voltage pulse shape, and/or geometry of field-forming electrode system so that effective point of analyzed ions on Hall equation solution stability diagram pass over one of coordinates from one stability-area boundary to other. Device implementing this method has set of parallel rods forming quadruple capacitor; novelty is that at least once distance between opposing plates of capacitor varies lengthwise in steps. EFFECT: enhanced resolving power and sensitivity of mass-spectrometer. 2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к масс-спектрометрии и может быть использовано при создании масс-спектрометров с высокой разрешающей способностью и чувствительностью. The invention relates to mass spectrometry and can be used to create mass spectrometers with high resolution and sensitivity.

Известен способ анализа ионов в квадрупольном фильтре масс [W. Paul and H. Steinwedel, A New Mass Spectrometer without a Magnetic Field, Z. Naturforsch. , 8A, 448, (1953)], по которому ионы сортируются по удельным зарядам (σ = e/m) за время пролета в дрейфовом пространстве анализатора, представляющего систему из четырех параллельных гиперболических или круглых цилиндров. Он заключается в том, что на электродную систему фильтра масс подается питающее напряжение, содержащее высокочастотную составляющую амплитуды U_~ и циклической частоты ω, а также постоянную составляющую U₌, значения которых таковы, что пролететь в межэлектродном пространстве могут лишь ионы настолько узкого диапазона удельных зарядов Δ(е/m), что в идеале одновременно детектором будут регистрироваться ионы одного заданного значения е/m, а все остальные - нейтрализуются на полеобразующих электродах. Сканирование по массовому диапазону производится последовательным переводом рабочих точек ионов с заданными значениями удельных зарядов внутрь зоны стабильности и осуществляется обычно путем изменения U_~ и U₌ или изменением частоты ω переменной составляющей.A known method of analysis of ions in a quadrupole mass filter [W. Paul and H. Steinwedel, A New Mass Spectrometer without a Magnetic Field, Z. Naturforsch. , 8A, 448, (1953)], according to which ions are sorted by specific charges (σ = e / m) during the passage in the drift space of the analyzer, which is a system of four parallel hyperbolic or round cylinders. It consists in the fact that a supply voltage containing a high-frequency component of the amplitude U _~ and cyclic frequency ω, as well as a constant component U ₌ , the values of which are such that only ions of such a narrow range of specific charges can fly in the interelectrode space, is supplied to the mass filter electrode system Δ (e / m), which, ideally, at the same time, the detector will record ions of one given value of e / m, and all the rest will be neutralized at the field-forming electrodes. Scanning over the mass range is carried out by sequentially translating the operating points of the ions with the given values of specific charges into the stability zone and is usually carried out by changing U _~ and U ₌ or by changing the frequency ω of the variable component.

К недостаткам этого способа и устройства относится относительно невысокая чувствительность и разрешающая способность. Ограничения разрешающей способности в основном определяются тем, что для достижения высоких значений необходимо работать в одной из вершин зон стабильности, образуемых Х и Y границами диаграммы стабильности уравнения Хилла. При этом границы, образующие так называемый "треугольник стабильности", пересекаются во всех зонах под довольно большими углами, что обуславливает жесткие требования к стабильности параметров питающего напряжения. При стремлении получить высокое разрешение рабочая прямая должна проходить очень близко к вершине и любое незначительное изменение параметров сепарирующего поля, всегда имеющее место на практике во время процесса сортировки, приводит к изменению угла наклона рабочей прямой, тангенс которого определяется как λ = a/q. Следствием этого будет резкое изменение диапазона пропускания ФМ, что приводит к размыванию массового пика, к снижению разрешающей способности и предельной чувствительности. The disadvantages of this method and device include a relatively low sensitivity and resolution. Limitations of resolution are mainly determined by the fact that to achieve high values it is necessary to work in one of the vertices of the stability zones formed by X and Y by the boundaries of the stability diagram of the Hill equation. At the same time, the boundaries forming the so-called “stability triangle” intersect in all zones at rather large angles, which leads to stringent requirements for the stability of the supply voltage parameters. When striving for high resolution, the working line should go very close to the top and any slight change in the parameters of the separating field that always takes place in practice during the sorting process leads to a change in the angle of inclination of the working line, the tangent of which is defined as λ = a / q. The consequence of this will be a sharp change in the transmission range of the FM, which leads to the erosion of the mass peak, to a decrease in resolution and ultimate sensitivity.

Снижение чувствительности обусловлено тем, что размывание массового пика при заданном уровне потока "нужных" ионов на входе анализатора приводит к снижению соотношения "сигнал/шум". Кроме того, в данном случае двухмерность процесса сортировки (по координатам Х и Y) приводит к тому, что в процессе сепарации "стабильные" ионы занимают весь рабочий объем анализатора и попадают в периферийные области искаженного поля, наличие которых обусловлено неидеальностью геометрии и загрязнением поверхности реальных полеобразующих электродов, погрешностями юстировки системы и т.д. Искажения поля приводят к "размыванию" положения рабочей точки иона на диаграмме стабильности и к возникновению связанных резонансных колебаний в движении "стабильных" частиц и к выходу их из анализируемого потока, что еще больше снижает разрешение и чувствительность прибора. The decrease in sensitivity is due to the fact that the smearing of the mass peak at a given level of the flux of the “necessary” ions at the input of the analyzer leads to a decrease in the signal-to-noise ratio. In addition, in this case, the two-dimensional sorting process (along the X and Y coordinates) leads to the fact that during the separation process “stable” ions occupy the entire working volume of the analyzer and fall into the peripheral regions of the distorted field, the presence of which is due to imperfect geometry and surface contamination of real field-forming electrodes, system alignment errors, etc. Field distortions lead to the “erosion” of the position of the ion working point on the stability diagram and to the appearance of coupled resonant vibrations in the motion of “stable” particles and their exit from the analyzed stream, which further reduces the resolution and sensitivity of the device.

Цель предлагаемого способа работы квадрупольного фильтра масс и устройства для его осуществления заключается в увеличении чувствительности и разрешающей способности. The purpose of the proposed method of operation of a quadrupole mass filter and device for its implementation is to increase the sensitivity and resolution.

Указанная цель достигается тем, что по меньшей мере один раз за время разделения ионов рабочую точку анализируемых ионов на диаграмме стабильности решений уравнения Хилла переводят по одной из координат от одной границы зоны стабильности к другой путем изменения постоянной составляющей, и/или высокочастотной составляющей, и/или частоты, и/или скважности, и/или формы импульса питающего напряжения, и/или геометрии полеобразующей электродной системы. Подобного рода переброс рабочей точки на диаграмме стабильности эквивалентен "сжатию" границ зоны стабильности и формированию новой динамической зоны стабильности. В результате этого данный режим получил название "режим сжатия границ" (СГ). This goal is achieved by the fact that at least once during the separation of the ions, the working point of the analyzed ions in the stability diagram of solutions of the Hill equation is transferred in one of the coordinates from one boundary of the stability zone to another by changing the constant component and / or high-frequency component, and / or frequency, and / or duty cycle, and / or pulse shape of the supply voltage, and / or geometry of the field-forming electrode system. Such a shift of the operating point on the stability diagram is equivalent to the “compression” of the boundaries of the stability zone and the formation of a new dynamic stability zone. As a result of this, this mode is called the "boundary compression mode" (SG).

Устройство для реализации данного способа содержит систему параллельных стержней, образующих квадрупольный конденсатор, причем по крайней мере один раз по длине расстояние между противоположными пластинами конденсатора скачкообразно изменено. A device for implementing this method comprises a system of parallel rods forming a quadrupole capacitor, and at least once in length the distance between the opposite plates of the capacitor is abruptly changed.

Достижение необходимой разрешающей способности при этом осуществляется путем формирования диаграммы стабильности с очень малым углом в рабочей вершине эквивалентной зоны стабильности. Формирование такой диаграммы возможно при использовании одномерной сортировки ионов по одной из координат (X или Y). При этом параметры питающего напряжения выбираются таким образом, что рабочая прямая проходит в глубине выбранной зоны диаграммы стабильности по одной из координат (координата удержания). В этом случае ионы относительно широкого массового диапазона находятся по данной координате в области малых амплитуд колебаний, а таким образом практически не выходят за пределы области неискаженного поля, а сепарация по удельным зарядам происходит по другой координате (координата сортировки). At the same time, the achievement of the necessary resolution is achieved by forming a stability diagram with a very small angle at the working peak of the equivalent stability zone. The formation of such a diagram is possible using one-dimensional sorting of ions according to one of the coordinates (X or Y). In this case, the parameters of the supply voltage are selected in such a way that the working line passes in the depth of the selected zone of the stability diagram along one of the coordinates (holding coordinate). In this case, ions of a relatively wide mass range are located at a given coordinate in the region of small vibration amplitudes, and thus practically do not go beyond the region of an undistorted field, and separation by specific charges takes place at a different coordinate (sorting coordinate).

Осуществление такого режима работы возможно в обычной электродной системе квадрупольного фильтра масс при импульсном вводе анализируемых ионов в рабочий объем масс-анализатора и синхронизированном с моментом ввода импульсном изменении параметров сепарирующего поля. Implementation of such a mode of operation is possible in a conventional electrode system of a quadrupole mass filter with a pulsed input of the analyzed ions into the working volume of the mass analyzer and a pulse change in the parameters of the separating field synchronized with the moment of input.

Более предпочтительной является конструкция, представляющая собой совокупность последовательно расположенных электрически изолированных секций электродных систем фильтра масс, на каждую из которых подается питающее напряжение с параметрами, соответствующими нахождению рабочей точки иона на диаграмме стабильности вблизи одной из двух сепарирующих границ. В этом случае анализируемые ионы можно вводить в рабочий объем масс-анализатора непрерывным потоком. Во время пролета, при последовательном переходе заряженных частиц из одной ступени масс-анализатора в другую, рабочая точка "выбранных" ионов будет перебрасываться от одной сепарирующей границы к другой, в результате чего на выходе всей электродной системы останутся ионы в идеале одного удельного заряда. More preferable is the design, which is a combination of electrically isolated sections of the electrode systems of the mass filter arranged in series, each of which is supplied with a supply voltage with parameters corresponding to finding the operating point of the ion on the stability diagram near one of the two separating boundaries. In this case, the analyzed ions can be introduced into the working volume of the mass analyzer in a continuous stream. During the passage, during the successive transition of charged particles from one stage of the mass analyzer to another, the working point of the “selected” ions will be transferred from one separating boundary to another, as a result of which ions will ideally remain at the output of the entire electrode system, ideally of one specific charge.

Подобного рода ситуация также будет иметь место, если все последовательно расположенные секции электродной системы, различающиеся геометрическими параметрами, запитать от одного источника, формирующего высокочастотный сигнал, содержащий постоянную составляющую. Переброс рабочей точки в этом случае осуществлялся за счет изменения геометрии отдельных секций электродной системы. A similar kind of situation will also occur if all sequentially arranged sections of the electrode system, differing in geometric parameters, are powered from a single source forming a high-frequency signal containing a constant component. The transfer of the operating point in this case was carried out by changing the geometry of individual sections of the electrode system.

На фиг.1 изображены: общая диаграмма стабильности квадрупольного фильтра масс, на которой штриховкой отмечены зоны стабильности решений уравнений Хилла (фиг.1а) и наиболее часто используемая на практике зона стабильности 1-1 (фиг. 1б). В нумерации зон первый индекс соответствует порядку области стабильности по X-координате, второй - по Y-координате. На фиг.2 представлена в увеличенном виде зона 2-1 диаграммы стабильности для питания анализатора импульсным сигналом со скважностью S=2, на которой отмечены линии переброса рабочей точки иона путем изменения параметров сепарирующего поля. Штриховкой отмечена соответствующая предлагаемому режиму эквивалентная область стабильности. На фиг. 3 представлены результаты сравнения расчетных зависимостей разрешающей способности (R) "традиционного" и предлагаемого режимов от девиации угла наклона рабочей прямой, определяемой изменением параметра λ(Δλ). При этом: кривая 1 соответствует режиму СГ с изменением параметра диаграммы стабильности Δq=0.1; кривая 2 - режиму СГ с Δq=0.08; кривая 3 - режиму СГ с Δq=0.06; кривые 4 и 5 - работе в "традиционном" режиме в вершинах М и S, соответственно, зоны 2-1 диаграммы стабильности. Фиг.4 показывает схему процесса сортировки и конструкции анализатора квадрупольного фильтра масс по заявляемому режиму. Схема, представленная на фиг.4а, соответствует конструкции электродной системы фильтра масс, представляющей собой последовательность электрически изолированных секций с одинаковым радиусом поля, на которые подается питающее напряжение, отличающееся амплитудой (U_~) и/или частотой (ω), и/или формой высокочастотного сигнала, и/или значением постоянной составляющей (U₌), где 6 - ионный источник, 7 - первая секция электродной системы фильтра масс; 8 - вторая секция электродной системы фильтра масс; 9 - изолирующий диэлектрический промежуток; 10 и 11 - источники, формирующие питающее напряжение для первой и второй секций, соответственно; 12 - детектор отсортированных ионов. Схема, представленная на фиг.4б, соответствует конструкции электродной системы фильтра масс, представляющей собой последовательность электрически соединенных секций с различным радиусом поля, на которые подается одинаковое питающее напряжение, где 6 - ионный источник, 13 - первая секция электродной системы фильтра масс с радиусом поля r₁; 14 - вторая секция электродной системы фильтра масс с радиусом поля r₂; 15 - источник, формирующий питающее напряжение для обеих секций; 12 - детектор отсортированных ионов.Figure 1 shows: a general stability diagram of a quadrupole mass filter, in which shading marks the stability zones of solutions of the Hill equations (Fig. 1a) and the stability zone 1-1 most often used in practice (Fig. 1b). In the zone numbering, the first index corresponds to the order of the stability region in the X coordinate, and the second in the Y coordinate. Figure 2 shows in an enlarged view, zone 2-1 of the stability diagram for powering the analyzer with a pulse signal with a duty cycle of S = 2, which shows the lines of transfer of the working point of the ion by changing the parameters of the separating field. The shading marks the equivalent stability region corresponding to the proposed regime. In FIG. Figure 3 presents the results of comparing the calculated dependences of the resolution (R) of the “traditional” and the proposed modes on the deviation of the slope of the working line, determined by a change in the parameter λ (Δλ). Moreover: curve 1 corresponds to the SG mode with a change in the parameter of the stability diagram Δq = 0.1; curve 2 - SG mode with Δq = 0.08; curve 3 - SG mode with Δq = 0.06; curves 4 and 5 - work in the "traditional" mode at the vertices M and S, respectively, of zone 2-1 of the stability diagram. Figure 4 shows a diagram of the sorting process and the design of the analyzer quadrupole mass filter according to the claimed mode. The circuit shown in Fig. 4a corresponds to the design of the electrode system of the mass filter, which is a sequence of electrically isolated sections with the same field radius, to which a supply voltage of different amplitude (U _~ ) and / or frequency (ω) and / or shape is supplied high-frequency signal, and / or the value of the constant component (U ₌ ), where 6 is the ion source, 7 is the first section of the electrode system of the mass filter; 8 - the second section of the electrode system of the mass filter; 9 - insulating dielectric gap; 10 and 11 - sources that form the supply voltage for the first and second sections, respectively; 12 is a detector of sorted ions. The scheme shown in figb corresponds to the design of the electrode system of the mass filter, which is a sequence of electrically connected sections with different field radius, to which the same supply voltage is applied, where 6 is the ion source, 13 is the first section of the electrode system of the mass filter with the field radius r ₁ ; 14 - the second section of the electrode system of the mass filter with a field radius r ₂ ; 15 is a source that generates a supply voltage for both sections; 12 is a detector of sorted ions.

Цикл сортировки при этом происходит минимум в два этапа. На первом этапе параметры сепарирующего поля (амплитуда U_~ и частота ω переменной составляющей, уровень постоянной составляющей U₌, скважность и форма сигнала, а также геометрия электродной системы) выбираются такими, что рабочая точка иона оказывается у одной из границ зоны стабильности (пусть это будет точка (a₁; q₁)), а на втором этапе рабочая точка "избранных" ионов быстро переводится к другой границе диаграммы стабильности (точка (а₂;q₂)), путем изменения одного или нескольких параметров сепарирующего поля (см. фиг.2). При этом на втором этапе рабочие точки всех остальных ("ненужных") ионов, которые на первом этапе сортировки являются "стабильными", попадают в нестабильную область. В результате этого все ионы с удельными зарядами, отличными от заданного, будут отфильтрованы либо на первом, либо на втором этапах и не попадут на детектор (см. фиг.4). Таким образом, имея на входе электродной системы ионный поток широкого диапазона масс, формируемый ионным источником, на выходе мы будем детектировать сигнал, соответствующий в идеале избранному сорту ионов. Сканируя аналогично "традиционному" способу по заданному массовому диапазону, получим спектр масс.The sorting cycle occurs in at least two stages. At the first stage, the parameters of the separating field (amplitude U _~ and frequency ω of the variable component, constant component level U ₌ , duty cycle and waveform, as well as the geometry of the electrode system) are chosen such that the working point of the ion is at one of the boundaries of the stability zone (let it be there will be a point (a ₁ ; q ₁ )), and in the second stage, the working point of the “selected” ions is quickly transferred to another boundary of the stability diagram (point (a ₂ ; q ₂ )) by changing one or more parameters of the separating field (see figure 2). In this case, at the second stage, the working points of all other ("unnecessary") ions, which are "stable" at the first stage of sorting, fall into the unstable region. As a result of this, all ions with specific charges other than the given one will be filtered out either in the first or in the second stages and will not reach the detector (see Fig. 4). Thus, having an ion stream of a wide range of masses formed by an ion source at the input of the electrode system, we will detect a signal at the output that ideally corresponds to the selected ion type. Scanning similarly to the "traditional" method for a given mass range, we obtain the mass spectrum.

Предельное значение величины переброса рабочей точки Δq, которая характеризует изменение положения рабочей точки при перебросе
Δq = |q₂-q₁|,
определяется в каждом конкретном случае конфигурацией выбранной зоны стабильности, которая зависит от номера зоны (см. фиг.1.) и вида питающего напряжения. Так, для зон 1-2 и 2-1 при импульсном питании со скважностью S=2 значение Δq находится в пределах [0.0; 0.1193], в то время как использование гармонического сигнала для этих же зон дает диапазон значений Δq [0.0; 0.1083].The limiting value of the magnitude of the transfer of the operating point Δq, which characterizes the change in the position of the operating point during the transfer
Δq = | q ₂ -q ₁ |,
determined in each case by the configuration of the selected stability zone, which depends on the zone number (see figure 1.) and the type of supply voltage. So, for zones 1-2 and 2-1 with pulse power supply with a duty cycle of S = 2, the value of Δq is in the range [0.0; 0.1193], while the use of a harmonic signal for the same zones gives a range of Δq [0.0; 0.1083].

В отличие от прототипа каждый массовый пик в данном случае получается в два этапа, на каждом из которых формируется один из его фронтов. В принципе, подобных этапов сортировки можно сделать несколько, осуществляя многократный переброс рабочей точки на диаграмме стабильности (так называемое, многомерное "сжатие границ"). In contrast to the prototype, each mass peak in this case is obtained in two stages, at each of which one of its fronts is formed. In principle, there are several similar sorting steps that can be performed by repeatedly transferring the operating point on the stability diagram (the so-called multidimensional “border compression”).

Каждый этап при этом осуществляется в отдельной секции электродной системы, которая представляет собой систему полеобразующих электродов "традиционного" фильтра масс: минимум четыре параллельных цилиндра гиперболического или круглого профиля. В общем виде конструкция электродной системы фильтра масс представляет собой совокупность расположенных последовательно отдельных секций, имеющих в месте соединения не равную нулю площадь пересечения входной и выходной аппертур. В случае питания от отдельных источников каждая секция электродной системы электрически изолирована от других диэлектрическим промежутком (фиг 4а). При использовании одного источника питания отдельные секции электрически связаны между собой (фиг.4б). Each stage is carried out in a separate section of the electrode system, which is a system of field-forming electrodes of the "traditional" mass filter: at least four parallel cylinders of a hyperbolic or circular profile. In general, the design of the electrode system of the mass filter is a combination of separate sections arranged in series, having at the junction point a non-zero intersection area of the input and output apertures. In the case of power from separate sources, each section of the electrode system is electrically isolated from the others by a dielectric gap (Fig. 4a). When using one power source, the individual sections are electrically connected to each other (figb).

При использовании предлагаемого способа и устройства для масс-анализа при аналогичном с прототипом уровне нестабильности параметров сепарирующего поля значение предельно достижимой разрешающей способности сдвигается в область больших значений. Это происходит за счет того, что в данном случае эквивалентная диаграмма стабильности, получаемая в результате переброса рабочей точки, имеет вид достаточно протяженного треугольника стабильности, образованного "сепарирующими" границами зоны со значительно меньшим углом у вершины, чем это имеет место в вершинах обычно используемых на практике зон 1-1 и 2-1 (см. фиг.1 и 2). Вследствие такой конфигурации зоны разрешающая способность предлагаемого метода в гораздо меньшей степени зависит от нестабильности параметров сепарирующего поля, что подтверждается проведенными расчетами. When using the proposed method and device for mass analysis at a level of instability of the separation field parameters similar to the prototype, the value of the maximum achievable resolution is shifted to the region of large values. This is due to the fact that in this case the equivalent stability diagram obtained as a result of the transfer of the operating point has the form of a fairly extended stability triangle formed by the “separating” boundaries of the zone with a much smaller angle at the vertex than that at the vertices commonly used on practice zones 1-1 and 2-1 (see figures 1 and 2). Due to this configuration of the zone, the resolution of the proposed method to a much lesser extent depends on the instability of the parameters of the separating field, which is confirmed by the calculations.

Расчет параметров сравниваемых режимов производился одним и тем же методом для одинаковых параметров как питающего напряжения, так и анализируемого ионного потока на входе анализатора для обоих режимов, реализованных в зоне 2-1 диаграммы стабильности. В обоих случаях использовалось импульсное напряжение скважности S= 2; частотная развертка спектра масс; равномерное распределение входного ионного потока по площади входной аппертуры при отсутствии поперечных скоростей и разброса по продольным скоростям. The parameters of the compared modes were calculated by the same method for the same parameters of both the supply voltage and the analyzed ion flux at the analyzer input for both modes implemented in zone 2-1 of the stability diagram. In both cases, the pulse duty cycle voltage S = 2 was used; frequency sweep of the mass spectrum; uniform distribution of the input ion flux over the area of the input aperture in the absence of lateral velocities and longitudinal velocity dispersion.

Переброс рабочей точки на диаграмме стабильности осуществлялся "слева-направо", то есть от границы β_y = 0 к границе β_y = 1 (см. фиг.2). Результаты расчетов представлены на фиг.3. При этом для кривой 1 величина переброса составляет Δq=0.1, что соответствует изменению радиуса поля (r₂/r₁) в 1.02433 раза; для кривой 2 - Δq=0.08 и r₂/r₁=1.01951; для кривой 3 - Δq=0.06, r₂/r₁= 1.01467. Представленные зависимости разрешающей способности (R) обоих режимов от отклонения параметра λ = a/q = 2U₌/U_~ от значения, соответствующего прохождению рабочей прямой через вершину соответствующего треугольника стабильности, показывает, что в режиме "сжатия границ" по сравнению с обычным режимом для изменения разрешения на одно и то же значение требуется на порядок большее изменение тангенса угла наклона линии развертки спектра масс. Соответственно, при заданном уровне девиации параметров сепарирующего поля на порядок увеличивается предельно достижимая разрешающая способность, а то, что рабочая точка, соответствующая избранным ионам, при этом во время сортировки не выходит за пределы зоны стабильности, приводит к повышению чувствительности.The transfer of the operating point on the stability diagram was carried out "from left to right", that is, from the boundary β _y = 0 to the boundary β _y = 1 (see figure 2). The calculation results are presented in figure 3. Moreover, for curve 1, the magnitude of the transfer is Δq = 0.1, which corresponds to a change in the field radius (r ₂ / r ₁ ) by 1.02433 times; for curve 2, Δq = 0.08 and r ₂ / r ₁ = 1.01951; for curve 3 - Δq = 0.06, r ₂ / r ₁ = 1.01467. The presented dependences of the resolution (R) of both modes on the deviation of the parameter λ = a / q = 2U ₌ / U _~ on the value corresponding to the passage of the working line through the top of the corresponding stability triangle shows that in the “boundary compression” mode compared to the normal mode changing the resolution by the same value requires an order of magnitude larger change in the tangent of the slope of the scan line of the mass spectrum. Accordingly, at a given level of deviation of the parameters of the separating field, the maximum achievable resolution increases by an order of magnitude, and the fact that the working point corresponding to the selected ions, while not sorting out of the stability zone, leads to an increase in sensitivity.

Claims

1. The method of mass spectrometric analysis in a quadrupole mass filter, in which the analyzed ions are divided by the ratio of mass to charge during the passage in a high-frequency field, characterized in that the separation of the analyzed ions is carried out in at least two stages, in which the parameters of the separating fields are constant component, and / or high-frequency component, and / or frequency, and / or duty cycle, and / or pulse shape, and / or geometry of the field-forming electrode system are different.

2. A device for implementing the mass spectrometric analysis method according to claim 1, comprising a system of parallel rods forming a quadrupole capacitor, sources forming a supply voltage for the capacitor, and a detector and sorted ions, characterized in that at least once the distance between opposite plates of the capacitor is abruptly changed.