RU2542723C2 - Способ масс-анализа с преобразованием фурье - Google Patents
Способ масс-анализа с преобразованием фурье Download PDFInfo
- Publication number
- RU2542723C2 RU2542723C2 RU2013134288/07A RU2013134288A RU2542723C2 RU 2542723 C2 RU2542723 C2 RU 2542723C2 RU 2013134288/07 A RU2013134288/07 A RU 2013134288/07A RU 2013134288 A RU2013134288 A RU 2013134288A RU 2542723 C2 RU2542723 C2 RU 2542723C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fourier transform
- analysis
- mass
- cycles
- duration
- Prior art date
Links
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области масс-спектрометрии высокого разрешения. Технический результат - улучшение масс-габаритных и эксплуатационных характеристик масс-спектрометров с преобразованием Фурье путем повышения давления в измерительных ячейках. Способ обеспечивает n-кратное сокращение длительности циклов масс-анализа с преобразованием Фурье и их периодическое с периодом T=Ta/n повторение в течение времени анализа Та. Сокращение в n раз длительности циклов позволяет в такое же число раз увеличивать давление в измерительных ячейках без изменения соотношения между сохранившимися и выбывшими при столкновениях ионами. Требуемое разрешение анализатора, определяемое временем Ta, обеспечивается n-кратным периодическим повторением циклов анализа. При вычислениях масс-спектров периодический режим масс-анализа учитывается введением в преобразования Фурье каждого цикла множителей, компенсирующих фазовые сдвиги гармоник и устраняющих периодическую амплитудную модуляцию наведенного тока. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области масс-спектрометрии высокого разрешения и может быть использовано для улучшения масс-габаритных, эксплуатационных и коммерческих характеристик масс-спектрометров с преобразованием Фурье. Высокое разрешение R>104 масс-спектрометров с преобразованием Фурье, магнитно-циклотронного резонанса и «Orbitrap» достигается при времени анализа от долей до десятков секунд [1, 2]. Время анализа ограничено процессами столкновения ионов с нейтральными молекулами остаточного газа в анализаторе. Из-за столкновений число анализируемых ионов во время масс-анализа убывает по экспоненциальному закону:
где N0 - начальное число анализируемых ионов, α - коэффициент затухания, пропорциональный давлению в измерительной ячейке (Фиг.1, а). Устойчивые колебания ионов в течение долей и единиц секунд поддерживаются при давлениях в измерительной ячейке 10-9-10-10 мм рт.ст. Для получения такого вакуума используются многоступенчатые средства откачки, что существенно усложняет вакуумные системы масс-спектрометрических приборов, увеличивает их стоимость и расходы на эксплуатацию [1, 2].
Техническая задача предлагаемого изобретения состоит в повышении давления в измерительных ячейках масс-спектрометров с преобразованием Фурье с целью усовершенствования конструктивных, эксплуатационных и коммерческих характеристик приборов этого класса. Задача решается путем увеличения давления в измерительных ячейках до уровней 10-6-10-7 мм рт.ст., характерных для подавляющего большинства применяемых в настоящее время масс-спектрометрических приборов.
Масс-анализ ионов с преобразованием Фурье наведенных токов при повышенных давлениях становится возможным при разделении всего интервала измерения Ta на n циклов, длительностью T=Ta/n каждый (Фиг.1, б). При этом экспоненциальное снижение в соответствии с (1) числа ионов в процессе масс-анализа из-за большего в n раз давления компенсируется уменьшением в n раз по сравнению с общим временем анализа Ta длительности циклов T. Полная компенсация достигается при условии:
где Pa и PT - давления в измерительной ячейке при однократном и циклическом режимах масс-анализа.
Разрешающая способность R масс-спектрометров с преобразованием Фурье при заданных геометрических и электрических параметрах анализаторов пропорциональна времени анализа Ta [2]. При меньшей длительности циклов T=Ta/n требуемое разрешение достигается n-кратным на интервале Ta периодическим повторением циклов масс-анализа (Фиг.1, б). Так как циклы масс-анализа оказываются сдвинутыми во времени относительно друг друга, между гармоническими составляющими спектров наведенных токов соседних циклов возникают сдвиги фазы величиной Δφ=ωT. Для компенсации фазовых сдвигов в преобразование Фурье на каждом цикле вводится фазовый множитель exp(jωkT). Кроме того, из-за периодического экспоненциального спада наведенных токов ik(t) (Фиг.1, б) у каждой гармоники наведенного тока появятся модуляционные составляющие, искажающие масс-спектры анализируемых ионов. Такого рода искажения устраняются снятием модуляции наведенного тока путем введения в преобразование Фурье периодического множителя exp[α(t-kT)]. С учетом фазового и амплитудного множителей выражение для преобразования Фурье наведенного тока принимает вид:
Таким образом, решается задача увеличения времени масс-анализа до величины, необходимой для получения требуемого разрешения, а уменьшение в n раз длительности циклов анализа позволяет повысить в n раз давление нейтрального газа в рабочих областях масс-анализаторов ионов с преобразованием Фурье.
Источники информации
1. Marshall A.G., Guan S. Advantages of High Magnetic Field for Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometry // Rapid Communications Mass Spectrometry 10, 1996, pp.1819-1823.
2. A. Makarov. Electrostatic Axially Harmonic Orbital Trapping: a High-Performance Technique of Mass Analysis // Analytical Chemistry 72, 2000, pp.1156-1162.
Фиг.1 Изменение амплитуды наведенного тока из-за столкновений ионов с нейтральными молекулами в измерительной ячейке масс-анализатора с преобразованием Фурье в различных режимах: а) - при давлении Pa и однократном режиме масс-анализа, б) - при давлении PT=nPa и циклическом режиме масс-анализа.
Claims (1)
- Способ масс-анализа с преобразованием Фурье, заключающийся в установлении в анализаторе с рабочим давлением Pa~1/Ta на ограниченном интервале Ta режима периодических колебаний ионов с частотами, зависящими от их масс, и измерении на электродах анализатора наведенных токов с последующим их преобразованием Фурье в спектры масс, отличающийся тем, что с целью повышения в n раз рабочего давления в анализаторах процесс масс-анализа длительностью Ta разбивается на n циклов с длительностью T=Ta/n каждый, с установлением в анализаторе режимов периодических колебаний, измерением наведенных токов и их преобразованием Фурье в спектры масс на каждом цикле, причем при выполнении циклических преобразований Фурье наведенные токи каждого цикла умножаются на функцию exp[α(t-kT)+jωT], где k=0, 1, 2…n-1 - номер цикла анализа, α - коэффициент затухания наведенного тока, ω - текущая частота спектра,
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013134288/07A RU2542723C2 (ru) | 2013-07-22 | 2013-07-22 | Способ масс-анализа с преобразованием фурье |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013134288/07A RU2542723C2 (ru) | 2013-07-22 | 2013-07-22 | Способ масс-анализа с преобразованием фурье |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013134288A RU2013134288A (ru) | 2015-01-27 |
RU2542723C2 true RU2542723C2 (ru) | 2015-02-27 |
Family
ID=53281204
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013134288/07A RU2542723C2 (ru) | 2013-07-22 | 2013-07-22 | Способ масс-анализа с преобразованием фурье |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2542723C2 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7265344B2 (en) * | 2001-03-23 | 2007-09-04 | Thermo Finnigan Llc | Mass spectrometry method and apparatus |
RU2368960C1 (ru) * | 2008-04-14 | 2009-09-27 | Государственное научное учреждение Костромской научно-исследовательский институт сельского хозяйства | Электромагнитный звукосниматель |
RU2420826C1 (ru) * | 2010-05-20 | 2011-06-10 | Учреждение Российской академии наук Институт энергетических проблем химической физики РАН Российской Федерации | Способ структурно-химического анализа органических и биоорганических соединений при разделении ионов этих соединений в сверхзвуковом газовом потоке, направленном вдоль линейной радиочастотной ловушки |
-
2013
- 2013-07-22 RU RU2013134288/07A patent/RU2542723C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7265344B2 (en) * | 2001-03-23 | 2007-09-04 | Thermo Finnigan Llc | Mass spectrometry method and apparatus |
US7425699B2 (en) * | 2001-03-23 | 2008-09-16 | Thermo Finnigan Llc | Mass spectrometry method and apparatus |
RU2368960C1 (ru) * | 2008-04-14 | 2009-09-27 | Государственное научное учреждение Костромской научно-исследовательский институт сельского хозяйства | Электромагнитный звукосниматель |
RU2420826C1 (ru) * | 2010-05-20 | 2011-06-10 | Учреждение Российской академии наук Институт энергетических проблем химической физики РАН Российской Федерации | Способ структурно-химического анализа органических и биоорганических соединений при разделении ионов этих соединений в сверхзвуковом газовом потоке, направленном вдоль линейной радиочастотной ловушки |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
A. Makarov Electrostatic Axially Harmonic Orbital Trapping: a High-Performance Technique of Mass Analysis // Analytical Chemistry 72, 2000, c.1156-1162 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013134288A (ru) | 2015-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Qi et al. | Data processing in Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry | |
EP3803939B1 (en) | Two-dimensional fourier transform mass analysis in an electrostatic linear ion trap | |
Marshall et al. | Fourier transform ion cyclotron resonance detection: principles and experimental configurations | |
Marshall et al. | 40 years of Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry | |
US8759752B2 (en) | Corrected mass analyte values in a mass spectrum | |
Wells et al. | Chemical mass shifts in ion trap mass spectrometry: experiments and simulations | |
Jiang et al. | Improving the performances of a “brick mass spectrometer” by quadrupole enhanced dipolar resonance ejection from the linear ion trap | |
Guan et al. | Elimination of frequency drift from Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectra by digital quadrature heterodyning: ultrahigh mass resolving power for laser-desorbed molecules | |
Soni et al. | Broad-band Fourier transform quadrupole ion trap mass spectrometry | |
Reinecke et al. | Determination of gas-phase ion mobility coefficients using voltage sweep multiplexing | |
Kwiatkowski et al. | Isobaric beam purification for high precision Penning trap mass spectrometry of radioactive isotope beams with SWIFT | |
Sudakov et al. | Possibility of operating quadrupole mass filter at high resolution | |
Marshall | Ion cyclotron resonance and nuclear magnetic resonance spectroscopies: Magnetic partners for elucidation of molecular structure and reactivity | |
Makarov et al. | Fundamentals of Orbitrap analyzer | |
Tsybin et al. | Advanced fundamentals in Fourier transform mass spectrometry | |
Kilgour et al. | Producing absorption mode Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectra with non‐quadratic phase correction functions | |
Jiang et al. | Extracting biomolecule collision cross sections from the high-resolution FT-ICR mass spectral linewidths | |
GB2461965A (en) | Evaluation and correction of frequency mass spectra | |
RU2542723C2 (ru) | Способ масс-анализа с преобразованием фурье | |
EP0437085A2 (en) | Linear prediction ion cyclotron resonance spectrometry apparatus and method | |
Xu et al. | Nondestructive ion trap mass analysis at high pressure | |
Driver et al. | Simulations of nw measurement using multiple detection electrodes in FTICR mass spectrometry | |
Dziekonski et al. | Voltage-induced frequency drift correction in fourier transform electrostatic linear ion trap mass spectrometry using mirror-switching | |
Kotana et al. | Computation of Mathieu stability plot for an arbitrary toroidal ion trap mass analyser | |
Riegner et al. | Mass discrimination due to z axis ion cloud coherence in the Fourier transform mass spectrometry trapped-ion cell |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150723 |