SU1104601A1

SU1104601A1 - Способ питани гиперболоидного масс-спектрометра

Info

Publication number: SU1104601A1
Application number: SU823384702A
Authority: SU
Inventors: Эрнст Пантелеймонович Шеретов; Николай Викторович Веселкин; Сергей Петрович Овчинников
Original assignee: Рязанский Радиотехнический Институт
Priority date: 1982-02-16
Filing date: 1982-02-16
Publication date: 1984-07-23
Also published as: FR2521778A1; FR2521778B1

Abstract

1. СПОСОБ ПИТАНИЯ ГИПЕРБОЛШДНОГО МАСС-СПЕКТРОМЕТРА, при котором на электроды датчика подают импульсные напр жени , отличающийс тем, что, с целью увеличени разрешающей способности и чувствительности, импульсные напр жени на различных электродах сдвинуты одно относительно другого на врем , меньшее чем период колебаний , при этом отношение длительности задержки сигнала к длительности рабочего импульса определ етс соотношением где t врем задержки сигнала; JoA I5 tn S TO (Л период следовани импульсов; v итeJ ьнocть рабочих имt пульсов . О)

Description

1. Способ ПОП.1, отличающ и н с тем, что на различные электроды подают импульсные напр жени различной амплитуды.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т личающийс тем, что на электроды датчика подают импульсный сигнал со скважностью, определ емой соотношением

S 2К,

где К - любое, не равное нулю и единице число.

Изобретение относитс к массспектрометрии , а более конкретно к динамической масс-спектрометрии, и может быть использовано при создании масс-спектрометров с высокой разрешающей способностью и чувствительностью .

Известен способ питани гиперболоидных масс-спектрометров, при котором на электроды датчика подают импульсный сигнал и посто нное напр жение 1J.

При питании датчиков гиперболоидньк масс-спектрометров импульсным сигналом, с одной стороны, резко уменьшаютс потребл ема генератором мощность и его габариты, а с другой, по вл етс возможность увеличени разрешающей способности и чувствительности приборов за счет оптимального подбора импульсного сигнала Реализаци больших возможностей импульсного метода питани в гиперболоидных масс-спектрометрах сдерживаетс трудност ми поддержани стабильным отношени амплитуды импульсов к посто нному смешению, подаваемому на электроды датчика.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ питани гиперболоидных масс-спектрометров, согласно которому импульсные сигналы на электроды датчика подают с двух одинаковых выходных каскадов, на входы которых поступают сигналы с парафазного импульсного усилител . . Путем подбора скважности импульсного сигнала регулируютс посто нные составл ющие , существующие на выходах оконечных каскадов. Поскольку элект роды датчика подсоединены к этим выходным каскадам непосредственно то путем подбора скважности удаетс выставл ть нужную посто нную разность

- потенциалов между электродами датчика . В этой ситуации посто нна составл ю1ца напр жени на электродах датчика гиперболоидного масс5 спектрометра определ етс формой сигнала, и поэтому ее отношение к амплитуде высокочастотных импульсов оказываетс более стабильным С2. Известно, что дл достижени

10 высокой чувствительности и разре .тающей способности гиперболоидных ;масс-спектрометров необходимо значительно увеличить скважность импульсного сигнала. При этом использова15 ние известного способа приводит к резкому увеличению мощности, потребл емой генератором. Это обь сн етс тем, что при генерации противофазных импульсных сигналов большой

20 скважности один оконечный каскад

открываетс только на малый прогмежуток времени, а второй почти

все врем оказываетс открытым.

Резкое увеличение потребл емой

25 мощности приводит к уменьшению стабильности генерируемых сигналов и увеличению их асимметрии.

Цель изобретени - увеличение разрешающей способности и чувст0 витальности путем разработки способа питани гиперболоидных массспектрометров импульсным .сигналом, при котором в оптимальном режиме резко снижаетс потребл ема генератором мощность и увеличиваетс стабильность поступающего на анализатор сигнала.

Указанна цель достигаетс тем,

что согласно способу питани гиперболоидного масс-спектрометра, при котором на электроды датчика подают импульсные напр жени , на различных электродах датчика импульсные напр жени сдвинуты одно относительно другого на врем , меньшее чем период .колебаний, при этом отношение длител ности задержки сигнала к длительности рабочего импульса определ етс соотношением где t - врем задержки сигнала; S - к Т - период следовани импульсов t - длительность рабочих высокочастотных импульсов. Дл задани необходимого посто нного смещени на различные электроды подают импульсные напр жени различной амплитуды. Дл упрощени схемы формировани импульсных напр жений на электроды датчика подают И1 пульсньш сигнал со скважностью, определ емой соотношением S 2К, где К - любое, не равное нулю и еди нице,число. На фиг. 1 приведена схема подачи импульсных напр жений на электроды датчика типа трехмерной ловушки и эпюры подаваемых напр жений; на фиг, 2 - эпюра разности потенциалов возникающей между электродами датчи ка; на фиг. 3 - обща зона стабильности , рассчитанна дл сигнала, приведенного на фиг. 2, в случае гиперболоидного масс-спектрометра типа трехмерной ловушки; на фиг.4 зависимость положени вершины общей зоны стабильности от относительной величины времени задержки сигналов, подаваемых на различные электроды датчика. На кольцевой электрод 1 датчика анализатора типа трехмерной ловушки (фиг. 1) подают импульсный сигнал необходимой скважности и амплитудой Е . На соединенные вместе торцовые электроды 2 и 3 подают сигнал Ej, с той же скважностью (и той же формы ) , но задержанный относительно сигнала на кольцевом электроде на врем tjjj.. При этом дл формировани посто нной составл ющей амплитуды Е. и EJ не равны друг другу. Поскольку , поле в рабочем объеме датчи ка определ етс разностью потенциалов , подаваемых на его электроды, т дл определени ее зав симости от времени неоходимо произвести вычита ние напр жени на торцовых электрод з напр жени на кольцевом. Из вре- енной зависимости этой разницы - EJ (фиг. 2) видно, что при редлагаемом способе питани форма ействующего напр жени оказьшаетс ложной и зависимой не только от ормы напр жений на электродах, но и т времени задержки Ц,.Таким обраом , по вл етс возможность изменеи формы действующего сигнала за чет регулировки t,. На фиг, 3 приведена обща диаграма стабильности дл получаемого сигала в случае датчика на осесиметричной линзе при скважности сигала S ТоД. 5 и относительной заА -±i -, ержке л 2-2, где . 1. координатным ос м диаграммы стабильности (фиг. 3) отложены величины q, определ емые соотношени ми - 4еЕ, m u)2 (2+ где UI - кругова частота подаваемого импульсного сигнала; у и геометрические параметры элekтpoднoй системы; е и m - соответственно зар д и масса анализируемых частиц. Можно показать, что дл сигнала, приведенного на фиг. 2, посто нна составл юща определ етс соотношением и. Е(1 ) и отношение посто нной составл кицей к амплитуде переменной пропорционально сЛ., , т . е . ё (1 Таким образом, по вертикальной оси на диаграмме стабильности (фиг, 3) откладываетс величина, пропорциональна отношению посто нного смещени к амплитуде переменного сигнала (величина, не завис ща от массового числа), а по горизонтальной оси - величина, пропорциональна т В таком случае лини развертки спектра масс параллельна оси q (лини с, фиг. 3). Аналогичную диаграмму стабильнос ти можно построить и дл уравнени Матье у + у (а - 2q cos 2Т) 0. Дл этого выносим из скобок q и пол чаем у + qy( « - 2 cos 2Т) 0, где и . Видно, что решение уравне ни зависит от двух параметро X - параметра дл гиперболоидного масс-спектрометра,определ емого тол ко соотношением посто нного смещени на электродах к амплитуде высокочас тотного сигнала, и параметра q пропорционального «/т . Если диаграмму стабильности перестроить в коррди натах Яq, то лини развертки спект ра масс будет параллельна оси q, При предлагаемом способе питани выбор режима работы на диаграмме стабильности осуществл етс путем регулировки отношени Е и Е. Поскольку при импульсном питании, как правило, используютс импульсные генераторы, выходные транзисторы 3 которых работают в ключевом режиме , то Е и Е однозначно опреде (л ютс напр жением питани выходных ,каскадов. .Поэтому стабилизаци c,, не вызывает трудностей и может быть осуществлена с высокой точностью. Форма сигнала, а значит,ip конфигураци диаграммы стабильности мог измен тьс при изменении времени задержки. Поскольку при проведении анализа t должно быть посто нным, то дл исключени вли ни его флуктуации на разрешакндую способность необходимо выбрать t таким, при котором его флуктуации наименьшим образом сказывались бы на положении вершины общей диаграммы стабильности . На фиг. 4 приведены зависимости положени вершин общих диаграмм стабильности дл датчика на осасимметричной линзе от значени 2 Рассчитанные при различных скважност х высокочастотных импульсов. Видно, что наиболее стабильным режимом вл етс режим, при котором соответствует максимуму этих зависимостей. Оптимальное значение можно определить соотношением Устройство дл осуществлени предлагаемого способа питани датчиков гиперболоидных масс-спектрометров можно выполнить на микросхемах с последующим усилением сформированных импульсов до требуемой амплитуды транзисторами. Частота задающего управл емого генератора делитс обычными триггерами со счетным входом, и с помощью элементов И-НЕ формируетс требуема скважность высокочастотных импульсов. Аналогично формируютс импульсы с тем же периодом, но сдвинутые на врем t, В таком случае наиболее простой путь - это формирование сигнала со скважностью, равной четному числу. При этом не возникает никаких трудностей при получении оптимальной задержки между сигналами, подаваемыми на различные электроды. Развертка спектра анализируемых масс может осуществл тьс .как изменением амплитуды высокочастотного сигнала, так и изменением частоты. Предлагаемый способ питани электродов датчиков гиперболоидных массспектрометров по сравнению с существующим позвол ет значительно (до 5 раз) уменьшить потребл емую генератором мощность и, соответственно, уменьшить габариты всего масс-спектрометра; существенно увеличить разрешающую способность и чувствительность масс-спектрометра путем повышени стабильности параметров питающего датчик напр жени ; вдвое увеличить размах напр жений на электродах датчика без увеличени напр жений , питающих выходные каскады генератора. Это увеличивает вдвое чувствительность анализатора и его устойчивость к вли нию диэлектрических пленок, образуемых на его электродах .

EL

Claims

1. СПОСОБ ПИТАНИЯ ГИПЕРБОЛОИДНОГО МАСС-СПЕКТРОМЕТРА, при котором на электроды датчика подают импульсные напряжения, отли чающийся тем, что, с целью увеличения разрешающей способности и чувствительности, импульсные напряжения на различных электродах сдвинуты одно относительно другого на время, меньшее чем период колебаний, при этом отношение длительности задержки сигнала к длительности рабочего импульса определяется соотношением

Цад _ 1 ς t 2 ¹ где t, - время задержки сигнала: дОА __ s

tn’

Т_о - период следования импульсов;

t_M - длительность рабочих импульсов.

t

2. Способ поп.1, отличаю щ и й с я тем, что на различные электроды подают импульсные напряжения различной амплитуды.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т личающийся тем, что на электроды датчика подают импульс-

- ный сигнал со скважностью, определяе· мой соотношением

S = 2К, где К - любое, не равное нулю и единице число.