RU2613347C2 - Способ развертки спектров масс линейной ионной ловушкой с дипольным возбуждением - Google Patents
Способ развертки спектров масс линейной ионной ловушкой с дипольным возбуждением Download PDFInfo
- Publication number
- RU2613347C2 RU2613347C2 RU2015127859A RU2015127859A RU2613347C2 RU 2613347 C2 RU2613347 C2 RU 2613347C2 RU 2015127859 A RU2015127859 A RU 2015127859A RU 2015127859 A RU2015127859 A RU 2015127859A RU 2613347 C2 RU2613347 C2 RU 2613347C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- amplitude
- voltage
- mass
- ions
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
- H01J49/34—Dynamic spectrometers
- H01J49/42—Stability-of-path spectrometers, e.g. monopole, quadrupole, multipole, farvitrons
- H01J49/4205—Device types
- H01J49/422—Two-dimensional RF ion traps
- H01J49/423—Two-dimensional RF ion traps with radial ejection
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области масс-спектрометрического анализа вещества и может быть использовано для улучшения конструктивных и коммерческих параметров ионных ловушек с дипольным возбуждением ионов. Технический результат - упрощение системы развертки масс и высокочастотного питания квадрупольных линейных ионных ловушек с резонансным выводом ионов. В процессе развертки спектров масс во времени изменяется амплитуда Vв и частота Ωв возбуждающего напряжения, а амплитуда V и частота ω высокочастотных напряжений u1 и u2 остаются постоянными, причем законы изменения во времени амплитуды Vв(t) и частоты Ωв(t) возбуждающего напряжения выбираются так, чтобы абсолютная разрешающая способность Δm линейной ловушки с дипольным возбуждением в диапазоне масс mмин-mмакс оставалась постоянной. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области масс-спектрометрического анализа вещества и может быть использовано для улучшения конструктивных и коммерческих параметров линейных ионных ловушек с дипольным возбуждением с резонансным выводом ионов. Техническая задача предлагаемого изобретения состоит в усовершенствовании системы развертки масс и высоковольтного питания квадрупольных линейных ловушек с резонансным выводом ионов.
Известным способом развертка масс линейной ионной ловушки с дипольным возбуждением (Фиг. 1а), заключающимся в воздействии на ионы квадрупольным высокочастотным полем, создаваемым двумя противофазными напряжениями u1=-u2=Vcos(ωt), приложенными к двум парам противоположно расположенных электродов квадрупольного анализатора и возбуждающим полем, создаваемым под действием напряжения uв=Vвcos(Ωвt), приложенного между парой противоположных электродов квадрупольного анализатора (Фиг. 1б), является изменение во времени амплитуды V высокочастотных питающих напряжений u1 и u2 при постоянстве их частоты ω и постоянстве амплитуды Vв и частоты Ωв возбуждающего напряжения uв [1-4].
Разрешение линейных ловушек с дипольным возбуждением и разверткой масс изменением амплитуды V(t) ВЧ напряжения достигает десятка тысяч, они являются эффективным средством микроанализа вещества. Их возможности могут быть расширены путем усовершенствования систем развертки и ВЧ питания квадрупольного анализатора.
В существующих линейных ионных ловушках с резонансным выводом ионы образуются или вводятся в импульсном режиме вдоль оси Z масс-анализатора (Фиг. 1а). В отсутствии возбуждающего поля ионы по осям X и Y удерживаются в ловушке квадрупольным ВЧ полем без постоянной составляющей (параметр Матье а=0), создаваемым противофазными напряжениями u1=-u2. По оси Z ионы удерживаются постоянными потенциалами на концевых секциях гиперболических электродов. При а=0 рабочие точки ионов располагаются на оси q диаграммы стабильности Матье. Параметр Матье q определяется выражением:
где e и m - заряд и масса ионов, r0 - минимальное расстояние между гиперболическими электродами и осью Z квадрупольного анализатора. При условии q<0.908 ионы имеют ограниченные амплитуды колебаний по осям X и Y и удерживаются в анализаторе. При этом секулярные низкочастотные составляющие колебаний ионов описываются выражениями:
Резонансный вывод ионов из линейной ловушки осуществляется под воздействием близкого к однородному вдоль оси X возбуждающего электрического поля:
которое создается приложенным между парой, расположенных на оси X гиперболических электродов напряжением uхв=Vвcos(Ωвt). Под действием возбуждающего поля амплитуды колебаний по оси X ионов, секулярная частота которых совпадает с частотой возбуждения Ωc=Ωв, возрастают. Когда амплитуды Xm колебаний превысят размер r0, ионы через щель в электроде выводятся на детектор [1, 2].
В известных прототипах частота возбуждающего поля Ωв постоянная, а выполнение условия Ωc=Ωв для ионов различных масс в процессе развертки достигается изменением амплитуды ВЧ питающих напряжений [1-4]. При этом параметр Матье qв, соответствующий режиму возбуждения ионов различных масс, остается постоянным.
Предлагаемый способ развертки масс линейной ловушки с дипольным возбуждением предполагает постоянство параметров V и ω ВЧ питающих напряжений u1 и u2, а развертку масс осуществлять изменением во времени амплитуды Vв и частоты Ωв возбуждающего напряжения. В этом случае параметры q и Ωc, зависящие от амплитуды и частоты ВЧ напряжения и массы ионов m, при развертке для ионов одной массы будут оставаться постоянными. Граничные значения параметра определяются Матье q граничными значениями массового диапазона:
Состояние резонансного возбуждения ионов различных масс достигается в моменты времени t(m), определяемые из условия равенства частоты возбуждающего поля частоте секулярных колебаний ионов с массой m:
Решением уравнения (5) является функция m(t), которая определяет закон развертки масс. Аналитически и компьютерным моделированием установлено, что при условии постоянства абсолютной разрешающей способности Δm-const закон развертки масс описывается функцией:
Для реализации зависимости (6) частоту возбуждающего напряжения во времени необходимо изменять по закону:
При изменении в процессе развертки по закону (7) частоты и постоянной амплитуды Vв=const возбуждающего напряжения резонансные амплитуды ym ионов различных масс будут неодинаковые, что вызовет искажения закона развертки (6), не постоянство Δm и снижение точности определения масс. Для поддержания в диапазоне масс mмиг-mмакс постоянства резонансных амплитуд колебаний ионов ym=const предлагается при развертке на ряду с изменением частоты Ωв изменять амплитуду Vв возбуждающего напряжения по закону:
где Vв0 - начальное значение амплитуды возбуждающего напряжения, соответствующее нижней границе mмин массового диапазона.
Таким образом предлагаемый способ развертки масс линейной ловушки с резонансным возбуждением ионов состоит в изменении в процессе развертки в соответствии с (7) и (8) частоты и амплитуды возбуждающего напряжения, при котором обеспечивается постоянство абсолютной разрешающей способности Δm во всем массовом диапазоне mмин-mмакс. Скорость развертки νp=(Mмакс-Mмин)/Tp, где M=m/(1.66⋅10-27) - масса ионов в атомных единицах [а.е.м.], в этом случае определяется выражением:
где , , R=mмакс/Δm - относительная разрешающая способность на верхней границе массового диапазона. Отношение скорости развертки νp изменением частоты и амплитуды возбуждающего напряжения к скорости развертки νpa амплитуды ВЧ напряжения оценивается по формуле:
Скорости развертки νp и νра оказываются соизмеримыми. Для параметров ΔM=1, D=2÷5 отношение скоростей лежит в пределах 0.86-1.2.
Фигура 1: а) электродная система линейной ионной ловушки, б) схема питания линейной ионной ловушки с дипольным возбуждением.
Предлагаемый способ развертки масс линейных ловушек с дипольным возбуждением по сравнению с существующим дает ряд преимуществ:
- обеспечивает постоянство амплитуды ВЧ напряжения при развертке масс, что существенно упрощает систему ВЧ питания линейной ловушки, способствует повышению стабильности ее параметров и, соответственно, увеличению разрешающей способности и точности определения масс;
- развертка масс осуществляется изменением параметров низковольтного возбуждающего напряжения (единицы - десятки вольт), что позволяет формировать его цифровыми методами;
- создает возможность оперативного управления разверткой масс и использования адаптивных законов развертки линейной ловушки с дипольным возбуждением;
- расширяет массовый диапазон линейной ловушки с дипольным возбуждением.
Развертка масс изменением параметров возбуждающего напряжения позволяет улучшить аналитические, конструктивные и коммерческие параметры масс-спектрометров с линейными ловушками с дипольным возбуждением.
Литература
1. D.J. Douglas, N.V. Konenkov. Mass selectivity of dipolar resonant excitation in linear quadrupole ion trap // Rapid Communications in Mass Spectrometry, 2014. V. 28. P. 430-438.
2. Wei Xu, William Chappell and Zheng Ouyang Modeling of ion transient response todipolar AC excitation in a quadrupole ion trap // International Journal of Mass spectrometry, 2011, 308(1), pp. 49-55.
3. M.U. Sudakov, N.V. Konenkov, D.J. Douglas, T.A. Glebova Excitation Frequencies of Ions Confined in a Quadrupole Field with Quad-rupolar Excitatin // J. Am. Soc. Mass Spectrom, 11, 11-18 (2000).
4. Collings B.A., Stott W.R., Londry F.A. Resonant excitation in low - pressure linear ion trap // J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2003. - Vol. 14. - P. 622-534.
Claims (1)
- Способ развертки спектров масс линейной ионной ловушкой с дипольным возбуждением, заключающийся в воздействии на ионы квадрупольным высокочастотным полем, создаваемым двумя противофазными напряжениями u1=-u2=Vcos(ωt), приложенными к двум парам противоположно расположенных электродов квадрупольного анализатора, и возбуждающим полем, создаваемым под действием напряжения uв=Vвcos(Ωвt), приложенного между парой противоположных электродов квадрупольного анализатора, отличающийся тем, что в процессе развертки спектров масс во времени изменяется амплитуда Vв и частота Ωв возбуждающего напряжения, а амплитуда V и частота ω высокочастотных напряжений u1 и u2 остаются постоянными, причем законы изменения во времени амплитуды Vв(t) и частоты Ωв(t) возбуждающего напряжения выбираются так, чтобы абсолютная разрешающая способность Δm линейной ловушки с дипольным возбуждением в диапазоне масс mмин-mмакс оставалась постоянной.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015127859A RU2613347C2 (ru) | 2015-07-09 | 2015-07-09 | Способ развертки спектров масс линейной ионной ловушкой с дипольным возбуждением |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015127859A RU2613347C2 (ru) | 2015-07-09 | 2015-07-09 | Способ развертки спектров масс линейной ионной ловушкой с дипольным возбуждением |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015127859A RU2015127859A (ru) | 2017-01-10 |
RU2613347C2 true RU2613347C2 (ru) | 2017-03-16 |
Family
ID=57955850
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015127859A RU2613347C2 (ru) | 2015-07-09 | 2015-07-09 | Способ развертки спектров масс линейной ионной ловушкой с дипольным возбуждением |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2613347C2 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2249275C2 (ru) * | 1999-10-19 | 2005-03-27 | Симадзу Рисерч Лэборетри (Юроп) Лтд. | Способы управления установкой с квадрупольной ионной ловушкой и устройство для их осуществления |
WO2005119738A2 (en) * | 2004-05-26 | 2005-12-15 | Varian, Inc. | Linear ion trap apparatus and method utilizing an asymmetrical trapping field |
JP2009537953A (ja) * | 2006-05-19 | 2009-10-29 | サーモ フィニガン リミテッド ライアビリティ カンパニー | イオントラップ装置に平衡なrf電界を実現するためのシステム及び方法 |
WO2010028081A2 (en) * | 2008-09-05 | 2010-03-11 | Thermo Finnigan Llc | Two-dimensonal radial-ejection trap operable as a quadrupole mass filter |
-
2015
- 2015-07-09 RU RU2015127859A patent/RU2613347C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2249275C2 (ru) * | 1999-10-19 | 2005-03-27 | Симадзу Рисерч Лэборетри (Юроп) Лтд. | Способы управления установкой с квадрупольной ионной ловушкой и устройство для их осуществления |
WO2005119738A2 (en) * | 2004-05-26 | 2005-12-15 | Varian, Inc. | Linear ion trap apparatus and method utilizing an asymmetrical trapping field |
JP2009537953A (ja) * | 2006-05-19 | 2009-10-29 | サーモ フィニガン リミテッド ライアビリティ カンパニー | イオントラップ装置に平衡なrf電界を実現するためのシステム及び方法 |
WO2010028081A2 (en) * | 2008-09-05 | 2010-03-11 | Thermo Finnigan Llc | Two-dimensonal radial-ejection trap operable as a quadrupole mass filter |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2003, Vol. 14,c. 622-634. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015127859A (ru) | 2017-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2249275C2 (ru) | Способы управления установкой с квадрупольной ионной ловушкой и устройство для их осуществления | |
JP4874971B2 (ja) | 質量分析用四重極イオントラップにおけるイオン分離 | |
EP0262928B1 (en) | Quadrupole mass spectrometer and method of operation thereof | |
US8704173B2 (en) | Ion cyclotron resonance measuring cells with harmonic trapping potential | |
US8334506B2 (en) | End cap voltage control of ion traps | |
WO1997002591A1 (fr) | Spectrometre de masse | |
JP7010270B2 (ja) | 四重極質量分析装置および質量分析方法 | |
JP2008500684A (ja) | トラップイオン用の装置および方法 | |
US9299546B2 (en) | Methods for acquiring and evaluating mass spectra in fourier transform mass spectrometers | |
Ding et al. | Ion motion in the rectangular wave quadrupole field and digital operation mode of a quadrupole ion trap mass spectrometer | |
RU2683018C1 (ru) | Способ масс-анализа ионов в квадрупольных высокочастотных полях с дипольным возбуждением колебаний на границах стабильности | |
RU2634614C1 (ru) | Способ масс-анализа с резонансным возбуждением ионов и устройство для его осуществления | |
JP6022383B2 (ja) | 質量分析システム、及び方法 | |
RU2613347C2 (ru) | Способ развертки спектров масс линейной ионной ловушкой с дипольным возбуждением | |
JP2019530155A (ja) | 質量分析 | |
US9870912B2 (en) | Mass spectrometers having real time ion isolation signal generators | |
GB2619183A (en) | Mass filter having reduced contamination | |
RU2740604C1 (ru) | Способ масс-анализа ионов в квадрупольных полях с возбуждением колебаний на границы устойчивости | |
US9245727B2 (en) | Voltage supplies for mass spectrometers | |
JPS63313460A (ja) | イオントラップ型質量分析装置 | |
Mamontov et al. | Oscillations of ions in a superposition of linear high-frequency | |
RU2749549C1 (ru) | Устройство масс-анализа ионов с квадрупольными полями с возбуждением колебаний на границе устойчивости | |
CN109065437B (zh) | 一种四极电场联合偶极电场的离子共振激发操作方法和装置 | |
Schmidt et al. | High voltage RF generator and compensation network for a FFT ion trap mass spectrometer | |
RU2260871C2 (ru) | Способ анализа в гиперболоидном масс-спектрометре типа "трехмерная ионная ловушка" |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170710 |