RU2308117C2 - Analyzing method using hyperboloid mass spectrometer of three-dimensional ion trap type - Google Patents

Analyzing method using hyperboloid mass spectrometer of three-dimensional ion trap type Download PDF

Info

Publication number
RU2308117C2
RU2308117C2 RU2005134500/28A RU2005134500A RU2308117C2 RU 2308117 C2 RU2308117 C2 RU 2308117C2 RU 2005134500/28 A RU2005134500/28 A RU 2005134500/28A RU 2005134500 A RU2005134500 A RU 2005134500A RU 2308117 C2 RU2308117 C2 RU 2308117C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ions
frequency
amplitude
voltage
ion
Prior art date
Application number
RU2005134500/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005134500A (en
Inventor
Эрнст Пантелеймонович Шеретов (RU)
Эрнст Пантелеймонович Шеретов
Владимир Васильевич Иванов (RU)
Владимир Васильевич Иванов
Тать на Борисовна Карнав (RU)
Татьяна Борисовна Карнав
Александр Евгеньевич Малютин (RU)
Александр Евгеньевич Малютин
Original Assignee
Эрнст Пантелеймонович Шеретов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эрнст Пантелеймонович Шеретов filed Critical Эрнст Пантелеймонович Шеретов
Priority to RU2005134500/28A priority Critical patent/RU2308117C2/en
Publication of RU2005134500A publication Critical patent/RU2005134500A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2308117C2 publication Critical patent/RU2308117C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Electron Tubes For Measurement (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

FIELD: hyperboloid mass spectrometry; development of high-definition and high-sensitivity instruments.
SUBSTANCE: proposed method for analyzing using hyperboloid mass spectrometer of three-dimensional ion trap type includes introduction of ions into trap space while varying electric field parameters (amplitude and frequency) In the process amplitude and frequency of high-frequency voltage applied across analyzer electrodes so that operating point of ion being analyzed will not change its position
Figure 00000003
where U(t) is peak-to-peak amplitude and ω(t) is HF voltage frequency.
EFFECT: enhanced efficiency of ion entrapping without reducing range of masses recorded in taking one scan.
1 cl, 1 dwg

Description

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

Известен способ анализа в гиперболоидном масс-спектрометре типа "трехмерная ионная ловушка", по которому путем подбора параметров электрического поля ограничивают возможный диапазон захватываемых масс. За счет этого реализуется необходимая разрешающая способность прибора. По этому способу ионы образуют в рабочем объеме анализатора путем ионизации электронным потоком, после чего ионы сортируют некоторое время, необходимое для достижения нужной степени сортировки, а потом выводят в измерительное устройство [1].A known method of analysis in a hyperboloid mass spectrometer of the type "three-dimensional ion trap", by which by selecting the parameters of the electric field limit the possible range of captured masses. Due to this, the necessary resolution of the device is realized. According to this method, the ions form in the working volume of the analyzer by ionization by an electron beam, after which the ions are sorted for some time necessary to achieve the desired degree of sorting, and then output to the measuring device [1].

Известный способ обладает рядом недостатков, основной из которых - низкая эффективность использования пробы и вводимого в анализатор электронного потока. Это приводит к существенному уменьшению скорости сканирования массового диапазона и непомерной электронной нагрузке на электроды прибора, приводящей к быстрому загрязнению последних и ограничению срока службы анализатора.The known method has several disadvantages, the main of which is the low efficiency of the use of the sample and the electron stream introduced into the analyzer. This leads to a significant decrease in the scanning speed of the mass range and exorbitant electronic load on the electrodes of the device, leading to a quick contamination of the latter and a limited service life of the analyzer.

Известен способ анализа ионов в гиперболоидном масс-спектрометре типа трехмерной ионной ловушки, по которому ионы вводят извне в рабочий объем анализатора и захватывают в широком диапазоне масс за счет соударений ионов с молекулами буферного газа [2]. В известном способе устраняются отмеченные выше недостатки.A known method of analysis of ions in a hyperboloid mass spectrometer such as a three-dimensional ion trap, according to which ions are introduced from outside into the working volume of the analyzer and capture in a wide range of masses due to collisions of ions with molecules of a buffer gas [2]. In the known method, the above disadvantages are eliminated.

Однако известный способ также обладает рядом недостатков, главным из которых является необходимость присутствия в рабочем объеме анализатора буферного газа при относительно высоком давлении (приблизительно 1 мТорр). Основной функцией буферного газа в известном способе является уменьшение кинетической энергии ионов посредством столкновений, в результате чего осуществляется снижение амплитуды колебаний ионов и происходит сжатие ионов к центру ловушки. Недостатки: низкая эффективность захвата ионов (при давлении 1 мТорр - порядка 0.2%) и дискриминация ионов по массам.However, the known method also has several disadvantages, the main of which is the need for the presence of a buffer gas at a relatively high pressure (approximately 1 mTorr) in the working volume of the analyzer. The main function of the buffer gas in the known method is to reduce the kinetic energy of ions through collisions, resulting in a decrease in the amplitude of ion vibrations and compression of the ions to the center of the trap. Disadvantages: low efficiency of ion capture (at a pressure of 1 mTorr - about 0.2%) and discrimination of ions by mass.

Известен способ анализа ионов в гиперболоидном масс-спектрометре типа трехмерной ионной ловушки, по которому ионы вводят извне в объем ловушки одновременно с изменением амплитуды ВЧ напряжения, прикладываемого к электродам анализатора [3]. Известный способ позволяет снизить требуемое давление буферного газа, повысить эффективность захвата ионов более чем на порядок и компенсировать дискриминацию ионов по массам.There is a method of analyzing ions in a hyperboloid mass spectrometer such as a three-dimensional ion trap, according to which ions are introduced from the outside into the trap volume simultaneously with a change in the amplitude of the RF voltage applied to the analyzer electrodes [3]. The known method allows to reduce the required pressure of the buffer gas, to increase the efficiency of ion capture by more than an order of magnitude and to compensate for the discrimination of ions by mass.

Однако известный способ обладает существенным недостатком. Изменение параметров электрического поля приводит к существенному изменению положения рабочих точек ионов на диаграмме стабильности. Таким образом, по известному способу увеличение чувствительности гиперболоидных масс-спектрометров сопровождается существенным уменьшением диапазона захватываемых масс в пределах одного скана.However, the known method has a significant drawback. Changing the parameters of the electric field leads to a significant change in the position of the working points of the ions on the stability diagram. Thus, by the known method, an increase in the sensitivity of hyperboloid mass spectrometers is accompanied by a significant decrease in the range of captured masses within a single scan.

Целью настоящего изобретения является устранение недостатка известного способа, повышение чувствительности гиперболоидных масс-спектрометров типа "трехмерная ионная ловушка" без уменьшения диапазона захватываемых масс в пределах одного скана.The aim of the present invention is to eliminate the disadvantage of this method, increasing the sensitivity of hyperboloid mass spectrometers of the type "three-dimensional ion trap" without reducing the range of captured masses within a single scan.

Указанная цель достигается тем, что в рабочий объем трехмерной ионной ловушки, к электродам которой прикладывается ВЧ напряжение, вводят ионы, накапливают их там, при этом рабочие точки анализируемых ионов располагают в стабильной области общей диаграммы стабильности, и выводят накопленные ионы из объема ловушки в детекторную систему путем перевода их рабочих точек в нестабильную область изменением параметров электрического поля: амплитуды или частоты ВЧ напряжения. При этом ввод ионов в объем ловушки производят одновременно с изменением во времени амплитуды и частоты ВЧ напряжения, прикладываемого к электродам анализатора. Изменение же амплитуды и частоты ВЧ напряжения осуществляют таким образом, чтобы рабочая точка анализируемого иона на диаграмме стабильности не изменяла своего положения. Такое изменение возможно при условии соблюдения следующего соотношения:This goal is achieved by the fact that ions are introduced into the working volume of a three-dimensional ion trap, to the electrodes of which an RF voltage is applied, they are accumulated there, while the working points of the analyzed ions are placed in a stable region of the overall stability diagram, and the accumulated ions are removed from the volume of the trap into the detector system by transferring their operating points to an unstable region by changing the parameters of the electric field: the amplitude or frequency of the RF voltage. In this case, the introduction of ions into the volume of the trap is carried out simultaneously with a change in time of the amplitude and frequency of the RF voltage applied to the analyzer electrodes. The change in the amplitude and frequency of the RF voltage is carried out in such a way that the working point of the analyzed ion on the stability diagram does not change its position. Such a change is possible subject to the following ratio:

Figure 00000004
Figure 00000004

где U(t) - амплитуда и

Figure 00000005
- частота ВЧ напряжения, прикладываемого к электродам анализатора, соответственно.where U (t) is the amplitude and
Figure 00000005
- the frequency of the RF voltage applied to the electrodes of the analyzer, respectively.

В этом случае по предлагаемому способу амплитуда колебаний ионов, вводимых в объем анализатора гиперболоидного масс-спектрометра при одновременном увеличении амплитуды и квадрата частоты ВЧ напряжения, неизменно снижается для всех ионов, рабочие точки которых лежат внутри стабильной области. При этом, как показывают результаты анализа, эффективность захвата ионов по данному способу эквивалентна эффективности захвата по известному способу, однако диапазон захватываемых масс за один скан охватывает всю стабильную область. Таким образом, предлагаемый способ анализа позволяет производить захват ионов с высокой эффективностью без снижения диапазона захватываемых масс.In this case, according to the proposed method, the amplitude of ion vibrations introduced into the volume of the analyzer of a hyperboloid mass spectrometer while increasing the amplitude and the square of the frequency of the RF voltage, is constantly reduced for all ions whose operating points lie inside a stable region. Moreover, as shown by the results of the analysis, the capture efficiency of ions by this method is equivalent to the capture efficiency by a known method, however, the range of captured masses per scan covers the entire stable region. Thus, the proposed method of analysis allows the capture of ions with high efficiency without reducing the range of captured masses.

На чертеже приведены зависимости амплитуд колебаний ионов по r- и z-координатам при изменении параметров электрического поля внутри анализатора по предлагаемому способу. Видно, что амплитуды колебаний по r- и z-координатам непрерывно уменьшаются (данные получены для импульсного сигнала типа "меандр").The drawing shows the dependences of the amplitudes of the oscillations of ions in the r- and z-coordinates when changing the parameters of the electric field inside the analyzer by the proposed method. It can be seen that the oscillation amplitudes along the r and z coordinates are continuously decreasing (data obtained for a pulsed signal of the meander type).

Предлагаемый способ анализа позволяет существенно (более чем на порядок) повысить чувствительность приборов без снижения диапазона захватываемых масс. Реализация предлагаемого способа не вызывает трудностей.The proposed analysis method allows significantly (more than an order of magnitude) to increase the sensitivity of devices without reducing the range of captured masses. The implementation of the proposed method does not cause difficulties.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Шеретов Э.П., Зенкин В.А., Болигатов О.И. Трехмерный квадрупольный масс-спектрометр с накоплением / Приборы и техника эксперимента, 1971, №1.1. Sheretov E.P., Zenkin V.A., Boligatov O.I. Three-dimensional quadrupole mass spectrometer with accumulation / Instruments and experimental equipment, 1971, No. 1.

2. G.C.Stafford, P.E.Kelly, J.E.P.Syka, W.Reynolds, J.E.J.Todd, Int. J. Mass Spectrom. Ion Proces. 60 (1984) 85.2. G. C. Stafford, P. E. Kelly, J. E. P. Syka, W. Reynolds, J. E. J. Todd, Int. J. Mass Spectrom. Ion Proces. 60 (1984) 85.

3. V.M.Doroshenko, R.J.Cotter. Method and apparatus for trapping ions by increasing trapping voltage during ion introduction. United States Patent №5399857, 1995.3. V.M. Doroshenko, R.J. Cotter. Method and apparatus for trapping ions by increasing trapping voltage during ion introduction. United States Patent No. 5399857, 1995.

Claims (1)

Способ анализа в гиперболоидном масс-спектрометре типа «трехмерная ионная ловушка», по которому в рабочий объем ловушки, к электродам которой прикладывается ВЧ напряжение, вводят ионы, накапливают там, при этом рабочие точки анализируемых ионов располагают в стабильной области общей диаграммы стабильности, и выводят накопленные ионы из объема ловушки в детекторную систему путем перевода их рабочих точек в нестабильную область изменением параметров электрического поля, отличающийся тем, что ввод ионов в объем ловушки осуществляют одновременно с изменением во времени амплитуды и частоты ВЧ напряжения, причем амплитуду и частоту ВЧ напряжения изменяют во времени таким образом, чтобы рабочая точка анализируемого иона на диаграмме стабильности не изменяла своего положенияThe method of analysis in a hyperboloid mass spectrometer of the type "three-dimensional ion trap", in which ions are introduced into the working volume of the trap to the electrodes of which an RF voltage is applied, accumulate there, while the working points of the analyzed ions are placed in a stable region of the general stability diagram, and output accumulated ions from the trap volume into the detector system by transferring their operating points to the unstable region by changing the electric field parameters, characterized in that the ions are introduced into the trap volume by one temporarily with a change in time of the amplitude and frequency of the RF voltage, the amplitude and frequency of the RF voltage changing in time so that the operating point of the analyzed ion in the stability diagram does not change its position
Figure 00000006
Figure 00000006
где U(t) - амплитуда,
Figure 00000007
- частота ВЧ напряжения.
where U (t) is the amplitude,
Figure 00000007
- frequency of the RF voltage.
RU2005134500/28A 2005-11-07 2005-11-07 Analyzing method using hyperboloid mass spectrometer of three-dimensional ion trap type RU2308117C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005134500/28A RU2308117C2 (en) 2005-11-07 2005-11-07 Analyzing method using hyperboloid mass spectrometer of three-dimensional ion trap type

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005134500/28A RU2308117C2 (en) 2005-11-07 2005-11-07 Analyzing method using hyperboloid mass spectrometer of three-dimensional ion trap type

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005134500A RU2005134500A (en) 2007-05-20
RU2308117C2 true RU2308117C2 (en) 2007-10-10

Family

ID=38163785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005134500/28A RU2308117C2 (en) 2005-11-07 2005-11-07 Analyzing method using hyperboloid mass spectrometer of three-dimensional ion trap type

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2308117C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005134500A (en) 2007-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3989845B2 (en) Method and apparatus for mass spectrometry
JP3495512B2 (en) Ion trap mass spectrometer
US20200357626A1 (en) Electrostatic linear ion trap design for charge detection mass spectrometry
US5128542A (en) Method of operating an ion trap mass spectrometer to determine the resonant frequency of trapped ions
JP3752470B2 (en) Mass spectrometer
JP5603246B2 (en) Mass spectrometer
US8164053B2 (en) Mass analyzer and mass analyzing method
CA2655358C (en) High throughput quadrupolar ion trap
JP4709024B2 (en) Reaction apparatus and mass spectrometer
US8362418B2 (en) Non-destructive, high order harmonic ion motion image current detection
JP2005183022A (en) Mass spectroscope
US7956322B2 (en) Mass spectrometer and mass spectrometric analysis method
US20130001415A1 (en) Frequency scan linear ion trap mass spectrometry
JP4369454B2 (en) Ion trap mass spectrometry method
JP7416550B2 (en) Acquisition strategy for top-down analysis with reduced background and peak overlap
CA2528300C (en) Space charge adjustment of activation frequency
JP2001160373A (en) Ion trap mass spectrometry and ion trap mass spectrometer
JP5737144B2 (en) Ion trap mass spectrometer
JP4506260B2 (en) Method of ion selection in ion storage device
RU2308117C2 (en) Analyzing method using hyperboloid mass spectrometer of three-dimensional ion trap type
JP5412246B2 (en) Spectral signal correction method in quadrupole mass spectrometer
JP3067208B2 (en) Quadrupole mass spectrometry using applied signal with non-resonant frequency
RU2260871C2 (en) Method for analyzing charged particles in hyperboloid mass spectrometer of three-dimensional ion trap type
JP3950563B2 (en) Data processing method in mass spectrometer, recording medium for mass spectrometer, and mass spectrometer
RU2199793C2 (en) Technique for analysis of charged particles in hyperboloid mass spectrometer

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20081223

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091108