RU2387043C2 - Способ формирования двумерного линейного поля и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ формирования двумерного линейного поля и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2387043C2 RU2387043C2 RU2008114117/28A RU2008114117A RU2387043C2 RU 2387043 C2 RU2387043 C2 RU 2387043C2 RU 2008114117/28 A RU2008114117/28 A RU 2008114117/28A RU 2008114117 A RU2008114117 A RU 2008114117A RU 2387043 C2 RU2387043 C2 RU 2387043C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- along
- axes
- discrete
- electrodes
- potential distribution
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области масс-спектрометрических приборов, основанных на движении заряженных частиц в двумерных линейных электрических полях, и может быть использовано для улучшения аналитических и потребительских характеристик таких приборов. Способ формирования двумерных линейных электрических полей основан на использовании системы, состоящей из плоских непрерывных и дискретных электродов с заданными на них потенциалами. Внешние непрерывные электроды с потенциалами -φ и φ создают в рабочей области анализатора электрическое поле, а внутренние заземленные дискретные электроды формируют за счет экранирующего действия требуемое распределение потенциала по осям Х и Y. Для этого дискретные электроды выполняют из набора тонких металлических пластин, ширина которых по осям Х и Y изменяется таким образом, чтобы получить требуемое распределение потенциала в рабочей области. Число элементов дискретных электродов определяется исходя из размеров x0 и у0 рабочей области по осям Х и Y и требуемой точности распределения потенциала в ней. Предлагаемый способ позволяет формировать двумерное линейное поле в рабочих областях прямоугольной формы при различных соотношениях размеров x0 и у0 в однополярном и двухполярном пространствах анализаторов. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области масс-спектрометрических приборов, основанных на движении заряженных частиц в электрических полях с квадратичным распределением потенциала по двум координатам, и может быть использовано для улучшения аналитических и потребительских характеристик таких приборов. Двумерные квадрупольные масс-анализаторы типа монополя и фильтра масс сложны в изготовлении и сборке, имеют краевые искажения поля [1, 2]. Анализаторы с плоскими электродами с дискретным линейным распределением потенциала могут быть использованы для формирования линейных ВЧ полей без постоянной составляющей [3]. Техническая задача предлагаемого изобретения состоит в усовершенствовании конструкции, технологии изготовления и сборки электродных систем масс-анализаторов с двумерными линейными электрическими полями, минимизации краевых искажений поля и создании анализаторов с различными геометрическими параметрами рабочей области и увеличенным ее объемом.
Задача создания двумерного линейного поля в рабочей области в форме параллелепипеда с заданными параметрами 2х0, у0, L для радиочастотного времяпролетного масс-спектрометра может быть решена как и в [3] с помощью системы из двух плоских дискретных электродов и одного заземленного сплошного электрода. В случае дискретных электродов потенциал в каждой точке рабочей области двумерного анализатора определяется как суперпозиция потенциалов φi, создаваемых каждым дискретным элементом системы. Учитывая симметрию электродной системы относительно плоскости х=0 и используя принцип зеркального отображения (Фиг.1), выражение для распределения потенциала в рабочей области анализатора с дискретными электродами можно представить в виде
где φi(х, у) - потенциал, создаваемый в точке с координатами (х, у) системой из четырех параллельных оси Z тонких проводников с координатами x=±x0, y=±Δy·i.
Линейное распределение потенциала по координатам x и у вида
в системе с плоскими дискретными электродами можно получить различными способами. Предлагаемый способ заключается в изменении зарядов qi на дискретных элементах системы при постоянстве их потенциала φi. Достигается это изменением емкости Сi дискретных элементов электродной системы. Действительно известно, что
Требуемое распределение потенциала (2) в рабочей области анализатора соответствует линейному в зависимости от координаты уi изменению емкости Сi=ΔС·i, которое достигается изменением геометрических параметров дискретных элементов электродной системы.
Этот принцип реализуется в электродной системе, состоящей из двух 1, 2 дискретных с шагом Δу в плоскостях х=-х0 и х=х0, и одного 3 непрерывного в плоскости у=0 заземленных электродов, и двух 4, 5 непрерывных в плоскостях x=-х0-d и x=x0+d, где d<<x0, электродов с противоположными потенциалами -φ и φ (Фиг.2). Переменная ширина дискретных элементов si по оси Y выбирается с таким расчетом, чтобы обеспечить линейную зависимость емкости элемента от его номера Сi=ΔC·i. Электроды 4, 5 с противоположными потенциалами -φ и φ создают электрическое поле в рабочей области анализатора, которое частично ослабляется за счет экранирующего действия заземленных дискретных электродов 1, 2. При малых i ширина si дискретных элементов электродов 1 и 2 близка к Δу и поле ослабляется значительно. С увеличением координаты уi ширина si уменьшается, экранирующее действие электродов 1 и 2 ослабляется, что обеспечивает возрастание потенциала в рабочей области анализатора в соответствии с (2).
Влиянием дискретной структуры электродов на распределение потенциала в рабочей области можно пренебречь в точках, отстоящих от электродов 1, 2 на расстоянии, превышающем шаг дискретности электродной системы Δу. Если принять, что область точного поля по оси X должна составлять величину 1,5х0, тогда число дискретных элементов каждого электрода должно быть n>4у0/х0. По конструктивно-технологическим соображениям пространство между непрерывными 2, 5 и дискретными 1, 2 электродами может заполняться диэлектриком.
Электродная система на Фиг.2 эффективна для анализаторов с у0>>х0, когда краевые искажения из-за ограниченного размера у0 незначительно сокращают рабочую область анализатора. Для анализаторов с соизмеримыми параметрами у0 и х0 необходимо иметь замкнутую по всему периметру электродную систему. Для этого случая предлагается электродная система, состоящая из дискретного заземленного электрода 1 прямоугольного в плоскости XOY сечения с размерами 2у0 и 2х0 по осям X и Y и двух пар с противоположными потенциалами -φ и φ уголковых электродов 2, 4 и 3, 5 с размерами у0 и х0 по осям X и Y, установленных по внешнему периметру дискретного электрода на расстоянии d от него (Фиг.3). При х0=у0 электродная система в плоскости XOY имеет квадратное сечение и соответствует анализатору типа фильтр масс. В этом случае шаг дискретности и ширина элементов дискретного электрода по осям X и Y совпадают Δх=Δy, si=sj, i=j, а ширина дискретных элементов в зависимости от номера элемента определяется по формуле
Предлагаемый способ формирования двумерных линейных электрических полей и устройство для его осуществления обладают простотой и универсальностью, позволяют создавать эффективные и технологичные конструкции электродных систем и на их основе масс-спектрометрические приборы для микроанализа состава вещества с высокими аналитическими и потребительскими свойствами.
Фиг.1. Схема формирования двумерного линейного поля с помощью плоских дискретных электродов с дискретно-линейным распределением, распределение потенциала на них по оси Y.
Фиг.2. Схема электродной системы для формирования двумерного линейного поля в монополярной области у≥0 из пары плоских непрерывных с потенциалами -φ, φ электродов 4, 5 и пары плоских дискретных заземленных электродов 1, 2 и плоского непрерывного заземленного электрода 3.
Фиг.3. Схема замкнутой электродной системы для формирования двумерного линейного электрического поля из дискретного заземленного прямоугольного сечения электрода 1 и двух пар уголковых электродов 2, 4 с потенциалом -φ и 3, 5 с потенциалом φ.
Литература
1. Dawson Р.Н. Quadrupole Mass Spectrometry and Application. Elsevier, Amsterdam, 1976.
2. March R.E., Hygehes R.J. Quadrupole Storage Mass New York. John Wiley, 1989.
3. Мамонтов E.B., Филиппов И.В. Способ масс-селективного анализа ионов по времени пролета и устройство для его осуществления // Решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2006115270/28(016599).
Claims (2)
1. Способ формирования двумерного линейного по осям Х и Y электрического поля, заключающийся в создании по границам рабочей области поля параллельных оси Z проводящих поверхностей длинной L с заданными на них потенциалами, отличающийся тем, что в качестве проводящих используют дискретные по осям Х и Y с шагом Δx и Δу, состоящие из плоских с переменной шириной si и sj по осям Х и Y заземленных элементов, поверхности прямоугольного в плоскости XOY сечения с размерами 2х0 и 2у0 по осям Х и Y и расположенные по их внешнему периметру на расстоянии d<x0, у0 от них двух пар уголковых поверхностей с противоположными потенциалами -φ и φ, а пространство между поверхностями прямоугольного сечения и уголковыми поверхностями заполняют или не заполняют диэлектриком.
2. Устройство для формирования двумерного линейного электрического поля, содержащее параллельные оси Z длиной L электроды с приложенными к ним потенциалами, отличающееся тем, что используют прямоугольного с размерами 2х0,
2у0 в плоскости XOY сечения, дискретные с шагом Δx и Δу по осям Х и Y, состоящие из заземленых металлических пластин шириной si=fi(xi) и sj=f2(yi), где fi(xi) f2 (yj) - функции дискретных координат xi=Δx·j и yi=Δy·j, i и j-номера пластин по осям Х и Y, электроды и расположенные по их внешнему периметру на расстоянии d<<Δx, Δy от них две пары с противоположными потенциалами -φ и φ и с размерами x0 и у0 по осям Х и Y уголковых электродов, причем пространство между дискретными и уголковыми электродами заполняют или не заполняют диэлектриком.
2у0 в плоскости XOY сечения, дискретные с шагом Δx и Δу по осям Х и Y, состоящие из заземленых металлических пластин шириной si=fi(xi) и sj=f2(yi), где fi(xi) f2 (yj) - функции дискретных координат xi=Δx·j и yi=Δy·j, i и j-номера пластин по осям Х и Y, электроды и расположенные по их внешнему периметру на расстоянии d<<Δx, Δy от них две пары с противоположными потенциалами -φ и φ и с размерами x0 и у0 по осям Х и Y уголковых электродов, причем пространство между дискретными и уголковыми электродами заполняют или не заполняют диэлектриком.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008114117/28A RU2387043C2 (ru) | 2008-04-10 | 2008-04-10 | Способ формирования двумерного линейного поля и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008114117/28A RU2387043C2 (ru) | 2008-04-10 | 2008-04-10 | Способ формирования двумерного линейного поля и устройство для его осуществления |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008114117A RU2008114117A (ru) | 2009-10-20 |
RU2387043C2 true RU2387043C2 (ru) | 2010-04-20 |
Family
ID=41262553
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008114117/28A RU2387043C2 (ru) | 2008-04-10 | 2008-04-10 | Способ формирования двумерного линейного поля и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2387043C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2496178C2 (ru) * | 2011-09-20 | 2013-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Способ образования двумерного линейного электрического поля и устройство для его осуществления |
US10147591B2 (en) | 2015-02-03 | 2018-12-04 | Auckland Uniservices Limited | Ion mirror, an ion mirror assembly and an ion trap |
-
2008
- 2008-04-10 RU RU2008114117/28A patent/RU2387043C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2496178C2 (ru) * | 2011-09-20 | 2013-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Способ образования двумерного линейного электрического поля и устройство для его осуществления |
US10147591B2 (en) | 2015-02-03 | 2018-12-04 | Auckland Uniservices Limited | Ion mirror, an ion mirror assembly and an ion trap |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008114117A (ru) | 2009-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9245728B2 (en) | Mass spectrometer with beam expander | |
JP2019039933A (ja) | イオンモビリティ分離方法及び装置 | |
US20140312221A1 (en) | Electrostatic Ion Mirrors | |
EP2684208B1 (en) | Dc ion guide for analytical filtering/separation | |
CA2913654C (en) | Method of generating electric field for manipulating charged particles | |
CN113454753B (zh) | 四极装置 | |
GB2598591A (en) | Mass spectrometer and method | |
CN1838371B (zh) | 非完善四极场质量分析器装置和工作方法 | |
Sudakov et al. | Possibility of operating quadrupole mass filter at high resolution | |
RU2387043C2 (ru) | Способ формирования двумерного линейного поля и устройство для его осуществления | |
Konenkov et al. | Spatial harmonics of linear multipoles with round electrodes | |
RU2422939C1 (ru) | Способ образования двумерного линейного электрического поля и устройство для его осуществления | |
RU2327245C2 (ru) | Способ масс-селективного анализа ионов по времени пролета и устройство для его осуществления | |
RU2497226C1 (ru) | Способ образования двумерного линейного высокочастотного электрического поля и устройство для его осуществления | |
RU2693570C1 (ru) | Многоэлектродная гармонизированная ионная ловушка кингдона со слившимися внутренними электродами | |
Sudakov et al. | TOF systems with two-directional isochronous motion | |
RU2444083C2 (ru) | Способ времяпролетного разделения ионов по массам и устройство для его осуществления | |
Dennis et al. | Constant-momentum acceleration time-of-flight mass spectrometry with energy focusing | |
Noshad et al. | Numerical investigation of stability regions in a cylindrical ion trap | |
Mamontov et al. | A radio-frequency time-of-flight mass analyzer of ions with planar discrete electrodes | |
RU2565602C1 (ru) | Устройство для образования двумерных линейных электрических полей | |
Ziaeian et al. | Theoretical study of the effect of ion trap geometry on the dynamic behavior of ions in a Paul trap | |
Berkout et al. | Improving the quality of the ion beam exiting a quadrupole ion guide | |
RU143061U1 (ru) | Монопольный масс-анализатор с продольным электрическим полем | |
RU2295797C1 (ru) | Времяпролетный масс-спектрометр |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20110906 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130411 |