SU1051618A1 - Method of positioning mass spectrometer having double focusing - Google Patents
Method of positioning mass spectrometer having double focusing Download PDFInfo
- Publication number
- SU1051618A1 SU1051618A1 SU813331444A SU3331444A SU1051618A1 SU 1051618 A1 SU1051618 A1 SU 1051618A1 SU 813331444 A SU813331444 A SU 813331444A SU 3331444 A SU3331444 A SU 3331444A SU 1051618 A1 SU1051618 A1 SU 1051618A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- ion
- mass
- spatial position
- mass spectrometer
- aperture
- Prior art date
Links
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
СПОСОБ ЮСТИРОВКИ МАСС-СПЕСТРОМЕТРА С ДВОЙНОЙ ФОКУСИРОВКОЙ на максимум разрешающей способности, заключающийс в циклически последовательном изменении пространственного положени источника ионов, объект ной щели, электростатического анализатора , его апертурной и энергетической щелей, магнитного анализатора и детектора ионов друг относительно друга с одновременной регистрацией масс-спектра на детекторе и выбором по наименьшей ширине масс-линий оптимального взаимного расположени элементов ионно-оптической схемь1,о тличающийс тем, что, с целью повышени точности упрощени юстировки, взаимное пространственное положение ионно-оптической оси массспектрометра и ионного пучка в области электростатического анализатора устанавливают изменением распределени потенциала между его плас9 тинами при сохранении неизменными разности потенциалов между ними и пространственного положени аперту- ,рной и энергетической щелей. 1, СЛ 35 00A METHOD FOR TUNING A MASS SPESTROMETER WITH DOUBLE FOCUS on the maximum resolution, consisting in a cyclically sequential change in the spatial position of the ion source, object gap, electrostatic analyzer, its aperture and energy gap relative to each other and simultaneously register the mass spectrum on the detector and choosing the smallest width of the mass lines for the optimum mutual arrangement of the elements of the ion-optical circuit1, which so that, in order to improve the accuracy of the adjustment, the mutual spatial position of the ion-optical axis of the mass spectrometer and the ion beam in the region of the electrostatic analyzer is determined by changing the potential distribution between its plates while maintaining the potential differences between them and the spatial position of the aperture, and energy cracks. 1, SL 35 00
Description
Изобретение относитс к способам юстировки маос-спектрометра с двойной фокусировкой на максимум разрешающей способности и может быть испольэов.ано в масс-спектрометрии.This invention relates to methods for adjusting a dual-focusing maos spectrometer to a maximum resolution and can be used in mass spectrometry.
известны способы повышени разрешающей способности масс-спектрометров с двойной фокусировкой, основанные на коррекции аберраций.Methods are known for increasing the resolution of double-focusing mass spectrometers based on the correction of aberrations.
Аберрации первого пор дка и массспектрометрах с двойной фокусировкой устран ют соответствующим выбором параметров ионно-оптической схемы прибора, при которых выполн ютс услови двойной фокусировки в электрическом и магнитном секторных пол х . Аберрации второго пор дка частично компенсируют соответствующим выбором границ электрического и магнитного полей l .First-order aberrations and dual-focusing mass spectrometers are eliminated by appropriately selecting the parameters of the instrument's ion-optical scheme, under which the conditions of double-focusing are performed in the electric and magnetic sector fields. Second-order aberrations are partially compensated for by appropriate selection of the boundaries of the electric and magnetic fields l.
Недостатком вл етс то, что выбор параметров ионно-оптической схемы и расчет аберраций второго пор дка осуществл етс на основе допущени , что центральна траектори , по которой движетс ион с радиальной расходимостью ot, О и энергетическим разбросом Л5 О в электрическом поле имеет нулевой потенциал. С учетом такого допущени электроды электростатического анализатора обычно питают одинаковыми по величине и противоположными по знаку напр жени ми, которые приложены между пластинами, анализатора и его корпусом. В этом случае на рушаютс услови фокусировки первого пор дка.The disadvantage is that the choice of the parameters of the ion-optical scheme and the calculation of second-order aberrations is based on the assumption that the central trajectory along which the ion moves with a radial divergence ot, O and an energy spread of L5 O in an electric field has zero potential. With this assumption, the electrodes of the electrostatic analyzer are usually fed with the same magnitude and opposite sign voltages that are applied between the plates, the analyzer and its body. In this case, the focus conditions of the first order are collapsing.
Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ юстировки массспектрометра с двойной фокусировкой путем механической юстировки в определенной последовательности взаимного пространственного расположени источника ионов, объектной щели, детекз ора ионов,электрического и магнитного полей и регистрации массспектра на детекторе.The closest to the present invention is a method for adjusting a double-focusing mass spectrometer by mechanically adjusting in a certain sequence the mutual spatial arrangement of the ion source, the object slit, the ion detector, the electric and magnetic fields, and the mass spectra on the detector.
Пор док выполнени операций, как правило, строго не регламентирован, однако по завершению цикла операций они вновь циклически могут повтор тьс . Если достигнуто оптимальноеThe order of operations, as a rule, is not strictly regulated, however, upon the completion of the cycle of operations, they again can be repeated cyclically. If optimal is achieved
2oeWt H4 .,.H,.,2oeWt H4.,. H,.,
В выражени х (2-4) i,( , „4 , 5Cfe новые коэффициенты полиномного разложени траектории движейи иона, а i . ieij. - ИХ производные.In the expressions (2-4) i, (, 4, 5Cfe, the new coefficients of the polynomial decomposition of the trajectory of the ion motion, and i. Ieij. Are their derivatives.
положение одного из объектов, то в следующем цикле операци по его юстировке исключаетс , т.е. по мере достижени оптимального значени разрешающей способности в каждом последующем цикле уисло операций может уменьшатьс . При этом, естественно , мен етс и первоначально указанна последовательность операций the position of one of the objects, in the next cycle, the operation for its adjustment is eliminated, i.e. as the optimum resolution value is reached, in each subsequent cycle, the number of operations may decrease. In this case, naturally, the initially indicated sequence of operations also changes.
Недостатками этого способа вл ютс больша длительность цикла юстировки и больша сложность процесса юстировки масс-спектрометра на максимальную, разрешающую способностьThe disadvantages of this method are the long duration of the alignment cycle and the greater complexity of the process of adjusting the mass spectrometer for maximum resolution
Известно З, что наличие потенциала в точке входа ионного пучка приводит к преломлению последнего. Это измен ет вид коэффициентов полиномного .разложени траектории движений иона, с помощью которых определ ютс аберрационные характеристики прибора. С учетом вли ни преломлени траектории иона на границе электрического пол измен етс условие фокусировки первого пор дка по углу радиальной расходимостиIt is known 3 that the presence of a potential at the point of entry of an ion beam leads to the refraction of the latter. This alters the form of the coefficients of the polynomial decomposition of the trajectory of the ion motions, by which the aberration characteristics of the instrument are determined. Taking into account the influence of the refraction of the ion trajectory at the boundary of the electric field, the condition of first-order focusing along the angle of radial divergence changes
(1)(one)
tgWVetgWVe
соwith
,,Дго(- 1где g - угол секторного электрического пол ; CJ - коэффициент электрического,, Dgo (- 1 where g is the angle of the sector electric field; CJ is the coefficient of the electric
пол ; ОДИ° ч выходное плечиfloor; ODI ° h output shoulders
секторного пол , отнесенные к радиусу средней траектори иона hop, ;sector floor, referred to the radius of the average trajectory of the ion hop,;
О - потенциал траектории иона; .V(j - напр жение ускорени иона. Наличие потенциала в точке ввода ионного пучка в электрическое поле учитываетс в выражени х дл сферической аберрации второго пор дка 5, и дисперсии по энергии DpO is the ion trajectory potential; .V (j is the ion acceleration voltage. The presence of a potential at the point of entry of the ion beam into the electric field is taken into account in the expressions for the spherical aberration of the second order of 5, and the energy dispersion Dp
I-iTI-iT
8н-Ч„(. ()8n-h „(. ()
(2)(2)
VeVe
(3)(3)
e (e (
UoUo
VnVn
))
Анализиру выражени (1 - 4) мож ,но сделать заключение, что изменение Uo приведет к нарушению услови фокусировки первого пор дка по углу радиальной расходимости, изменению сферической аберрации второго пор д ка 5(j и дисперсии по энергии Dg , что, в свою очередь, вызовет паде-/ ние разрешающей способности масс-; спектрометра. Таким образом, преломление траек тории ионного пучка на границах электрического пол накладывает etije более жесткие требовани к механической юстировке всей ионно-оптичёс кой схемы, так как отклонение точки ввода ионного пучка от оптимальной приведет к нарушению условий фокуси ровки уже в первом приближении. Экспериментальна проверка теории показала, что при изменении потенциала на центральной траектории электростатического анализатора при произвольном вводе ионного пучка электрическое поле наблюдаетс ли нейное смещение масс-спектра вдоль фокальной плоскости магнитного анализатора со значительным падением разрешени прибора (в 2-3 раза). Было установлено также, что одновременно с изменением аберраций при изменении Ug мен етс и дол многоразр дных ионов при этом при максимуме ионного тока однозар дных ионов и разрешающей способности до л многозар дных: ионов снижаетс , что упрощает масс-спектр при анализе многокомпонентной пробы. Это повышает точность анализа, так как в этом случае уменьшаетс наложение ЛИВИИ многозар дных .ионов на анали тические линии. , Цель изобретени - повышение точности упрощени юстировки за счет более точного подбора оптимального потенциала на траектории ионного пуч ка в области электростатического анализатора. I. . , . Поставленна цель достигаетс . .тем, что согласно способу юстировки масс-спектрометра с двойной фокусировкой на максимум разрешающей способности , заключающийс в циклически последовательном изменении пространственного положени источника ионов, объектной щели, электростатического анализатора,.его апертурной и энерге тической щелей, магнитного анализатора и детектора ионов друг OTHOCit тельно друга с одновременной регистрацией масс-спектра на детекторе и выбором по наименьшей ширине масслиний наиболее оптимального взаимно го расположени элементов ионно-оптической схемы, взаимное пространсзгjBeHHoe положение ионно-оптической .оси масс-спектрометра и ионного в области электростатического анализатора устанавливают измерен ё распределени потенциала между егб .пластинами при сохранении неизмен1ными разности потенциалов между ними и пространственного полржени anbi. турной и энергетической щелей. На фиг. 1 изображена схемам массспектрометра , с помощью котброго реализуетс предлагаемый способ на фиг.2 и 3. - графики, по сн юще способ . Схема содержит систему фокусировки источников 1 и 2 ионов, объектную щель 3J апертурную щель 4, электростатический э.нергоанализатор 5, энергетическую щель б, щель 7 дл измерени зар да ионного пучка (щель монитора) 7, магнитный масс-анализатор 8, .пространственно-чувствительный детектор 9, устройство 10 перемещени магнита, устройство 11 поворота магнита. Способ осуществл ют следующим образом. Вначале устанавливаетс объектна щель 3 в центр ионного пучка источника ионов. Затем производитс установка апертурной и энергетической щелей 4 и 6 ,в радиальном направлении в положение, соответствующее максимальной скорости набора зар да на щели 7 монитора. Контроль оптимального их положени осуществл етс по показани м интегратора, подключенного к щели 7. После этого юстируетс магнитный анализатор 8 в области средних и т желых масс, дл чего при посто нной экспозиции регистрируетс р д масс-спектров дл различных углов входа ионного пучка в магнитное поле. Установка углов производитс путем вращени магнитного анализатора 8 вокруг точки входа ионного пучка в магнитное поле с помощью устройства 11 поворота магнита . По наименьшей ширине масслиний на детекторе выбираетс и фиксируетс наиболее оптимальный угол. Аналогично производитс юстировка в области легких масс путем перемещени магнитного анализатора В в направлении , перпендикул рном ионнооптйческой оси прибора. Перемещение магнитного анализатора осуществл етс с помощью устройства 10 перемещени . На фиг.2 показано изменение ширины масс-линий олова и свинца &6rj и йРЬ дл ионов различных аар дностей, как функци потенциала UQ по результатам фотометрировани Фотопластинок. Здесь l-iPb npH Уо-10 кВ, 2-4РЬ пpиVo 10 кВ, 3-4РЬ при УО 17,5 кВ, 4-4РЬ при ,5 кВ, на фиг. 26 1-eSn при кВ, 2-ь5п при 0 10 KB, 3-й5п при Vo 17,5 кВ, 4-А5п при Ve 17,5 кВ. На фиг.З показано изменение логаифма почернени масс-лнний EgJ ионов различных зар дностей свинца РЬ и олова 5п как функци потенциалаAnalyzing expressions (1–4) can be done, but conclude that changing Uo will lead to a violation of the first-order focusing condition with respect to the angle of radial divergence, a change in the spherical aberration of the second order 5 (j, and energy dispersion Dg, which, in turn, will cause a decrease in the resolution of the mass spectrometer. Thus, the refraction of the ion beam trajectory at the boundaries of the electric field imposes on etije more stringent requirements on the mechanical alignment of the entire ion-optical scheme, the optimal beam will lead to a violation of the focusing conditions already in the first approximation. Experimental verification of the theory showed that when the potential changes on the central trajectory of the electrostatic analyzer with an arbitrary input of the ion beam, the electric field is observed to linearly shift the mass spectrum along the focal plane of the magnetic analyzer instrument resolution (by a factor of 2–3). It was also established that, simultaneously with a change in aberrations, the fraction of the multiple x ions while the ion current at the maximum of one shot dnyh ions and resolution to n mnogozar dnyh: ions is reduced, which simplifies the mass spectrum of the multicomponent sample in the analysis. This improves the accuracy of the analysis, since in this case the imposition of the LIVII of multiply charged ions onto the analytic lines is reduced. The purpose of the invention is to improve the accuracy of the adjustment of adjustment due to a more accurate selection of the optimal potential in the ion beam trajectory in the field of the electrostatic analyzer. I. , The goal is achieved. According to the method of adjusting the mass spectrometer with double focusing to the maximum resolution, which consists in cyclically changing the spatial position of the ion source, the object slit, the electrostatic analyzer, its aperture and energy slits, the OTHOCit magnetic detector and the ion detector with the simultaneous registration of the mass spectrum at the detector and the choice of the most optimal mutual arrangement of the elements of the ion-optical This scheme, the mutual position of the ion-optical axis of the mass spectrometer and the ionic one in the region of the electrostatic analyzer, establishes a measured potential distribution between its plates, while maintaining the potential differences between them and the spatial space anbi. turn and energy cracks. FIG. Figure 1 shows the mass spectrometer circuits, with the help of which the proposed method is implemented in Figures 2 and 3. The diagrams illustrating the method. The scheme contains a focusing system for sources 1 and 2 of ions, an object slit 3J aperture slit 4, an electrostatic energy analyzer 5, an energy slit b, a slit 7 for measuring the ion beam charge (monitor slit) 7, a magnetic mass analyzer 8, sensitive detector 9, device 10 for moving the magnet, device 11 for turning the magnet. The method is carried out as follows. First, an object slit 3 is installed in the center of the ion beam of the ion source. Then, the aperture and energy slits 4 and 6 are set in the radial direction to the position corresponding to the maximum charge rate on the slit 7 of the monitor. Their optimal position is monitored according to the indications of the integrator connected to the slit 7. Thereafter, the magnetic analyzer 8 is adjusted in the region of medium and heavy masses, for which a series of mass spectra for different angles of entry of the ion beam into the magnetic field. The installation of angles is performed by rotating the magnetic analyzer 8 around the point of entry of the ion beam into the magnetic field with the help of a magnet rotating device 11. By the smallest width of the arcing on the detector, the most optimal angle is selected and fixed. Similarly, adjustment is made in the light mass region by moving the magnetic analyzer B in the direction perpendicular to the ion-optical axis of the instrument. The movement of the magnetic analyzer is carried out using the device 10 movement. Figure 2 shows the variation of the width of the mass lines of tin and lead & 6rj and ypb for ions of different aaridities as a function of the UQ potential as a result of photometry of photographic plates. Here l-iPb npH Wo-10 kV, 2-4РЬ at 10 kV, 3-4РЬ at УО 17,5 kV, 4-4РЬ at, 5 кВ, on fig. 26 1-eSn at kV, 2-5 5п at 0 10 KB, 3rd-5п at Vo 17,5 kV, 4-А5п at Ve 17,5 kV. Fig. 3 shows the change in the log-ichma of the blackening of mass-mass EgJ ions of different charges of lead Pb and tin 5p as a function of potential.
.Щ при ускор ющем напр жении V .ASC at accelerating voltage V
зАесь - РЬ .,2-РЬ- . 3- П ,4-РЪ« на фиг. Зв 1-Ьл, 2-Sn% 3-Sn 4-5h4 HERE - Pb., 2-Pb-. 3- P, 4-Pb "in FIG. Sv 1-L, 2-Sn% 3-Sn 4-5h4
Как видно на фиг. 2 и 3, при линейном нзменении потенциала наблюдаемс линейное смещение масс-линий .вдоль фокальной плоскости магнитного анализатора со значительным падением разрешени прибора {пор дка 200300% ). При 9toM максимум логарифма .почернени однозар дных ионов совпадает с максимумом разрешающей способности прибора, а дол многоза- р дных ионов снижена.As seen in FIG. 2 and 3, with a linear potential change, a linear displacement of the mass lines is observed along the focal plane of the magnetic analyzer with a significant drop in the resolution of the device {on the order of 200300%). At 9toM, the maximum of the logarithm of one-charge ion ions coincides with the maximum of the resolution of the instrument, while the fraction of multi-ion ions is reduced.
С увеличением ускор ющего напр жени Vo разрешение прибора увеличи ваетс , при этом область допустимых значений о также увеличиваетс .As the accelerating voltage Vo increases, the resolution of the device increases, and the range of permissible values of o also increases.
Таким образом, способ юстировки асс-спектрометра путем изменени потендиала lia на центральной траектории электростатического анализатора при неизменном напр жении,Thus, the method of adjusting the ass-spectrometer by changing the potential lia on the central path of the electrostatic analyzer with a constant voltage,
действующем между его пластинами, позвол ет заменить часть процесса механической юстировки масс-спектрометра электрической, что снижает врем юстировки прибора, упрощаетего процесс.acting between its plates, it allows to replace part of the process of mechanical adjustment of the mass spectrometer with an electric one, which reduces the time of adjustment of the device, simplifies its process.
по ISO 200 25В зов UoB ISO 200 25B call UoB
-f 0-2 д-3 .-4-f 0-2 d-3.-4
т 150 200 250 т UoBt 150 200 250 t UoB
аbut
6)6)
Фае. 2Faye. 2
-to -ш ff ff w m 150 too zsB -to -sh ff ff w m 150 too zsB
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU813331444A SU1051618A1 (en) | 1981-08-05 | 1981-08-05 | Method of positioning mass spectrometer having double focusing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU813331444A SU1051618A1 (en) | 1981-08-05 | 1981-08-05 | Method of positioning mass spectrometer having double focusing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1051618A1 true SU1051618A1 (en) | 1983-10-30 |
Family
ID=20974384
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU813331444A SU1051618A1 (en) | 1981-08-05 | 1981-08-05 | Method of positioning mass spectrometer having double focusing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1051618A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5166518A (en) * | 1990-12-10 | 1992-11-24 | Fisons Plc | Mass spectrometer with electrostatic energy filter |
-
1981
- 1981-08-05 SU SU813331444A patent/SU1051618A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Успехи масс- спектрометрии. Под ред. Дж. Уолдрена. М., 1963, с. 26. 2. То же, с. 81-83 (прототип). . Сысоев А.А. и др. Журнал технической физики. Т. XI, в. 9, 1970, V с. 1985. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5166518A (en) * | 1990-12-10 | 1992-11-24 | Fisons Plc | Mass spectrometer with electrostatic energy filter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5160840A (en) | Time-of-flight analyzer and method | |
JP2857686B2 (en) | Charged particle energy analyzer and mass spectrometer incorporating the same | |
CA2567467C (en) | Compact time-of-flight mass spectrometer | |
KR20050071502A (en) | Electric sector time-of-flight mass spectrometer with adjustable ion optical elements | |
Burgoyne et al. | An introduction to ion optics for the mass spectrograph | |
US11682546B2 (en) | System for separating ions including an orbitrap for measuring ion mass and charge | |
JPS5917499B2 (en) | mass spectrometer | |
US4952803A (en) | Mass Spectrometry/mass spectrometry instrument having a double focusing mass analyzer | |
US4521687A (en) | Mass spectrometer | |
EP0202117B1 (en) | Double focusing mass spectrometers | |
SU1051618A1 (en) | Method of positioning mass spectrometer having double focusing | |
US20230352292A1 (en) | Cycloidal mass spectrometer and method for adjusting resolution thereof | |
JPS6334844A (en) | Method and apparatus for ion analysis of insulating material | |
JPS6182653A (en) | Quadrupole mass spectrometer | |
US2844726A (en) | Mass spectrometry | |
US3671737A (en) | Method for focusing a double focusing mass spectrometer | |
SU1128308A2 (en) | Mass spectrometer | |
SU711935A1 (en) | Field source of ions for mass-spectrometers | |
SU1714720A1 (en) | Method for adjustment of electrostatic sector power analyzer | |
JPH0812773B2 (en) | Simultaneous detection mass spectrometer | |
De Wolf et al. | Theoretical Considerations on the Effect of Ion Formation Conditions on the Transmission Through a Laser Microprobe Mass Analyzer | |
SU1265890A2 (en) | Energy mass analyzer | |
GB2133924A (en) | Mass spectrometry | |
WO2023288179A1 (en) | Method of optimizing geometric and electrostatic parameters of an electrostatic linear ion trap (elit) | |
KR0128491Y1 (en) | Secondary ion mass spectrometer |