RU2618212C2 - Способ времяпролетного масс-разделения ионов в радиочастотном линейном электрическом поле и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ времяпролетного масс-разделения ионов в радиочастотном линейном электрическом поле и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2618212C2 RU2618212C2 RU2015130382A RU2015130382A RU2618212C2 RU 2618212 C2 RU2618212 C2 RU 2618212C2 RU 2015130382 A RU2015130382 A RU 2015130382A RU 2015130382 A RU2015130382 A RU 2015130382A RU 2618212 C2 RU2618212 C2 RU 2618212C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ions
- axis
- along
- time
- coordinates
- 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
- H01J49/40—Time-of-flight spectrometers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области масс-спектрометрии и направлено на совершенствование методов и устройств масс-разделения по времени пролета в линейных высокочастотных полях. Технический результат - повышение разрешающей способности и решение проблемы конструктивного совмещения устройств ввода и вывода радиочастотных времяпролетных масс-анализаторов ионов. Для достижения результата предлагается минимизировать начальные координаты ионов по оси X и вводить ионы в анализатор с начальными скоростями по оси Z, обратно пропорциональными массам ионов. Способ реализуется в электродной системе с планарными дискретными электродами и заземленным электродом, в котором вдоль оси Z, симметрично относительно его середины, прорезаны две узкие щели для ввода и вывода ионов. Начальные скорости выбирают так, чтобы за время возвратного дрейфа по оси Y ионы по оси Z проходили расстояние, равное расстоянию между центрами щелей. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области масс-спектрометрии и направлено на совершенствование методов и устройств масс-разделения ионов по времени пролета в линейных высокочастотных (ВЧ) электрических полях. В известных прототипах с планарными электродами с дискретно-линейными распределениями по оси Y ВЧ потенциалов ввод и вывод ионов осуществляется через апертуры в заземленном электроде, расположенные симметрично относительно оси Z на одинаковом расстоянии хщ<x a /2 от нее [1, 2], и на ионы с начальными координатами x0, y0=0, z0 и начальными скоростями ν0x≈0, ν0y>0, ν0z воздействует полем с линейными распределениями по осям X и Y высокочастотного потенциала масс-анализатора с размерами 2x a , y a , 2z a по осям X, Y, Z, под действием которого ионы за время tA, пропорциональное массе ионов m, совершают возвратный по оси Y дрейф до конечной координаты yk=0. При этом начальные x0 и конечные xк координаты ионов определяются расстоянием апертур от оси Z x0=-xк≈хщ. При ненулевых начальных координатах ионов в радиочастотных времяпролетных масс-анализаторах возникает ряд проблем:
- из-за малых расстояний между входной и выходной апертурами конструктивно сложно совместить устройства ввода и вывода ионов;
- увеличиваются размеры анализатора по оси X;
- снижается разрешающая способность радиочастотного времяпролетного масс-анализатора из-за влияния на время дрейфа ВЧ составляющих колебаний ионов.
Техническая задача предлагаемого изобретения состоит в улучшении аналитических параметров и усовершенствовании конструкции времяпролетных масс-анализаторов ионов с линейными ВЧ электрическими полями. За прототипы приняты времяпролетные масс-анализаторы ионов с планарными дискретными электродами [1, 2]. Предлагаемый способ состоит в том, что в пространство дрейфа масс-анализатора ионы вводятся по оси X с малыми координатами x0≈0, по оси Z с координатами -l a -lb≤z0≤-lb, где l a - размер по оси Z входной и выходной апертур, 2lb - расстояние между ними, и начальными скоростями ν0z, обратно пропорциональными массам ионов m, причем за время дрейфа tA конечные координаты ионов по осям X и Z принимают значения хк=-x0≈0, zк=-z0, совпадающие с координатами выходной апертуры анализатора.
Способ основан на независимости периода секулярных колебаний заряженных частиц в двумерных линейных электрических полях от начальных координат x0, z0 и скоростей ν0x, ν0z по осям X и Y [3].
где , 2x a , y a - размеры по осям X и Y масс-анализатора с планарными дискретными электродами, ω и V - частота и амплитуда ВЧ питающих напряжений U1=-U2=Vcosωt, e и m - заряд и масса ионов. В [3] показано, что расфокусировка времени возвратного дрейфа tA=T/2 из-за ВЧ составляющих колебаний ионов пропорциональна их начальным координатам x0:
где q=4eV/r0 2ω2m - параметр Матье.
Из (3) следует, что для увеличения разрешающей способности R=tA/Δt необходимо минимизировать начальные координаты x0 ионов. Это достигается при совмещении входной апертуры с осью Z. В этом случае начальные координаты будут лежать в диапазоне -d/2<x0<d/2, где d<<x a - ширина входной апертуры анализатора. Так как при возвратном дрейфе координаты ионов по оси X изменяют только знак хк=-x0, в случае x0≈0 выходная апертура как и входная должна лежать на оси Z.
Для полного пропускания ионов через анализатор необходимо выполнить условие zк=-z0, где zк - конечная координата ионов по оси Z при возвратном дрейфе. Из этого следует, что координата z ионов за время tA изменится на величину 2l a =tAν0z. С учетом (1) условие выполняется для ионов с начальными скоростями:
Длина l a входной и выходной апертур при заданных размерах анализатора x a и z a ограничивается краевыми искажениями поля на границах z=±z a электродной системы:
Устройство для времяпролетного масс-разделения ионов в радиочастотном линейном электрическом поле состоит из 2-х планарных в плоскостях x=±x a , с размерами y a , 2z a по осям Y и Z, с дискретно-линейными, противофазными по оси Y, распределениями высокочастотных потенциалов, электродов и планарного в плоскости y=0 заземленного электрода с размерами 2х а , 2z a по осям X и Z. Предлагаемое устройство отличается тем, что входная и выходная апертуры (щели) шириной d<<x a , длиной l a <z a -2x a , с расстоянием между щелями 2lb прорезаны в заземленном электроде вдоль оси Z симметрично относительно начала координат. Входная щель используется для ввода ионов от источника в анализатор, выходная для вывода ионов из анализатора на детектор. Размеры электродов x a , z a и щелей l a , lb, d выбираются с учетом параметров источников и детекторов ионов при выполнении условия (4).
Предлагаемый способ и устройство позволяют улучшить конструкцию и уменьшить размеры электродной системы времяпролетных масс-анализаторов ионов с радиочастотными линейными электрическими полями, повысить их разрешающую способность и чувствительность.
ЛИТЕРАТУРА
1. Мамонтов Е.В., Филиппов И.В. Способ масс-селективного анализа ионов по времени пролета и устройство для его осуществления. Патент РФ №2327245. 2006.
2. Мамонтов Е.В., Гуров B.C., Дягилев А.А. Способ масс-разделения ионов по времени пролета и устройство для его осуществления. Патент РФ №2398308. 2009.
3. Мамонтов Е.В., Гуров B.C. Радиочастотные времяпролетные масс-анализаторы ионов. Москва, Горячая линия - Телеком 2012. 98 с.
4. Мамонтов Е.В. Способ образования двумерного линейного высокочастотного электрического поля и устройство для его осуществления. Патент РФ №2497226, 2012 г.
Способ времяпролетного масс-разделения ионов в радиочастотном линейном электрическом поле и устройство для его осуществления
Фиг. 1. Схема радиочастотного времяпролетного масс-анализатора ионов с планарными дискретными электродами 1 - планарные дискретные электроды, 2 - планарный заземленный электрод, 3, 4 - входная и выходная апертуры, 5 - источник ионов, 6 - детектор, 7 - генератор высокой частоты, 8 - траектории ионов
Claims (2)
1. Способ времяпролетного масс-разделения ионов в радиочастотном поле, заключающийся в воздействии на ионы с начальными координатами x0, y0=0, z0 и начальными скоростями ν0x≈0, ν0y>0, ν0z полем с линейными распределениями по осям X и Y высокочастотного потенциала масс-анализатора с размерами 2х а , у а , 2z а по осям X, Y, Z, под действием которого ионы за время tA, пропорциональное массе ионов m, совершают возвратный по оси Y дрейф до конечной координаты yk=0, отличающийся тем, что в пространство дрейфа масс-анализатора ионы вводятся по оси X с малыми координатами х0≈0, по оси Z с координатами -l a -lb≤z0≤-lb, где l a - размер по оси Z входной и выходной апертур, 2lb - расстояние между ними, и начальными скоростями ν0z, обратно пропорциональными массам ионов m, причем за время дрейфа tA конечные координаты ионов по осям X и Z принимают значения хк=-х0≈0, zк=-z0, совпадающие с координатами выходной апертуры анализатора.
2. Устройство для времяпролетного масс-разделения ионов в радиочастотном линейном электрическом поле, состоящее из планарных электродов, одного в плоскости у=0 с размерами 2х а , 2z a по осям X и Z заземленного и двух в плоскостях х=±х а с размерами y а , 2z a по осям Y, Z, с дискретно-линейными, противофазными по оси Y, распределениями высокочастотных потенциалов, отличающееся тем, что входную и выходную апертуры шириной d<<х а , длиной l a <z a -2х а , расстоянием между ними 2lb располагают в заземленном электроде на оси Z симметрично относительно начала координат, причем через входную апертуру ионы вводят в пространство дрейфа анализатора с линейным высокочастотным электрическим полем, а через выходную апертуру ионы выводятся на детектор.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015130382A RU2618212C2 (ru) | 2015-07-22 | 2015-07-22 | Способ времяпролетного масс-разделения ионов в радиочастотном линейном электрическом поле и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015130382A RU2618212C2 (ru) | 2015-07-22 | 2015-07-22 | Способ времяпролетного масс-разделения ионов в радиочастотном линейном электрическом поле и устройство для его осуществления |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015130382A RU2015130382A (ru) | 2017-01-27 |
RU2618212C2 true RU2618212C2 (ru) | 2017-05-03 |
Family
ID=58451068
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015130382A RU2618212C2 (ru) | 2015-07-22 | 2015-07-22 | Способ времяпролетного масс-разделения ионов в радиочастотном линейном электрическом поле и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2618212C2 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050253059A1 (en) * | 2004-05-13 | 2005-11-17 | Goeringer Douglas E | Tandem-in-time and-in-space mass spectrometer and associated method for tandem mass spectrometry |
WO2006008537A2 (en) * | 2004-07-21 | 2006-01-26 | Micromass Uk Limited | Mass spectrometer |
WO2006075189A2 (en) * | 2005-01-17 | 2006-07-20 | Micromass Uk Limited | Mass spectrometer |
RU2398308C1 (ru) * | 2009-05-20 | 2010-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный радиотехнический университет | Способ масс-разделения ионов по времени пролета и устройство для его осуществления |
RU2497226C1 (ru) * | 2012-04-25 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Способ образования двумерного линейного высокочастотного электрического поля и устройство для его осуществления |
-
2015
- 2015-07-22 RU RU2015130382A patent/RU2618212C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050253059A1 (en) * | 2004-05-13 | 2005-11-17 | Goeringer Douglas E | Tandem-in-time and-in-space mass spectrometer and associated method for tandem mass spectrometry |
WO2006008537A2 (en) * | 2004-07-21 | 2006-01-26 | Micromass Uk Limited | Mass spectrometer |
WO2006075189A2 (en) * | 2005-01-17 | 2006-07-20 | Micromass Uk Limited | Mass spectrometer |
RU2398308C1 (ru) * | 2009-05-20 | 2010-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный радиотехнический университет | Способ масс-разделения ионов по времени пролета и устройство для его осуществления |
RU2497226C1 (ru) * | 2012-04-25 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Способ образования двумерного линейного высокочастотного электрического поля и устройство для его осуществления |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015130382A (ru) | 2017-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2642508B1 (en) | A method of processing image charge/current signals | |
US8664591B2 (en) | Adjusting energy of ions ejected from ion trap | |
WO2016073850A1 (en) | A frequency and amplitude scanned quadrupole mass filter and methods | |
CN106066359B (zh) | 用于使用四极质量过滤器的广泛稳定性质量分析的方法 | |
US10607825B2 (en) | Mass spectrometer | |
US11276544B2 (en) | Dynamic electron impact ion source | |
RU2634614C1 (ru) | Способ масс-анализа с резонансным возбуждением ионов и устройство для его осуществления | |
CN105810550B (zh) | 行进阱离子引导器以及有关系统和方法 | |
JP6022383B2 (ja) | 質量分析システム、及び方法 | |
RU2618212C2 (ru) | Способ времяпролетного масс-разделения ионов в радиочастотном линейном электрическом поле и устройство для его осуществления | |
RU2327245C2 (ru) | Способ масс-селективного анализа ионов по времени пролета и устройство для его осуществления | |
RU2398308C1 (ru) | Способ масс-разделения ионов по времени пролета и устройство для его осуществления | |
US20190035618A1 (en) | Quadrupole mass filter and quadrupole type mass spectrometry device | |
JP2018125060A (ja) | 質量分析装置 | |
RU2293396C1 (ru) | Способ разделения заряженных частиц по удельному заряду и устройство для его осуществления | |
RU2444083C2 (ru) | Способ времяпролетного разделения ионов по массам и устройство для его осуществления | |
RU136237U1 (ru) | Анализатор энергий и масс заряженных частиц | |
RU2557010C2 (ru) | Способ анализа заряженных частиц (ионов) в гиперболоидных масс-спектрометрах | |
US20230089568A1 (en) | Method and apparatus for separating ions | |
RU2557009C2 (ru) | Способ и устройство разделения ионов по удельному заряду с преобразованием фурье | |
RU2533383C1 (ru) | Способ разделения заряженных частиц по удельному заряду | |
RU148282U1 (ru) | Энергетический фильтр ионов | |
RU2549367C1 (ru) | Масс-спектрометр | |
EP4049305A1 (en) | Compact time-of-flight mass analyzer | |
RU2399985C1 (ru) | Способ анализа ионов по удельным зарядам в квадрупольных масс-спектрометрах пролетного типа (монополь, триполь и фильтр масс) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170723 |