SU1457016A1

SU1457016A1 - Устройство питани квадрупольного масс-анализатора

Info

Publication number: SU1457016A1
Application number: SU874248382A
Authority: SU
Inventors: Виктор Васильевич Наумов
Original assignee: Институт электроники АН БССР
Priority date: 1987-05-25
Filing date: 1987-05-25
Publication date: 1989-02-07

Abstract

Изобретение от эситс к технике масс-спёктрометрии ,Дс,аь изобретени - повышение линейности выходного напр жени устройства. Устройство содержит генератор 1 высокой частоты с клеммами дл подключени электр адов массг спектрометра, два детектора 4 и 19 и делитель 5 напр жени . К входу генератора 1 подключен усилитель 6, на вход которого подаютс сигналы от источника 7 опорного напр жени , генератора 8 пилообразного напр жени и напр жени обратной св зи с делител 5. Посто нное выходное напр жение снимаетс также с делител 5. Повышение линейности амплитуды на выходе устройства достигаетс за счет то го, что линейное отрицательное напр жение и с выхода детектора 4 подаетс на вход усилител 6 и сравниваетс с напр жени ми источника 7 или генератора 8. Их разность управл ет режимом работы генератора 1 так, чтобы с требуемой точностью свести к минимуму отличи указанных напр жений . 2 ил.

Description

фиг.1

Изобретение относитс к технике масс-спектрометрии и можат быть использовано дл модер шэацки и создани новых квадрупольньгх (монополь- ных) масс-спектрометров с линейной шкалой MacCj стабильным отношением

посто нных напр жений к амплитуде

.rf

переменного --- ) , посто нной

азрешающей способностью во всем диапазоне сканируемых масс, и вл етс усовершенствованием известного устройства по авт, св. № 917237,

Целью изобретени вл етс повышение линейности выходного напр жени устройства.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства на фиг, 2 - эпюры токов д и напр жений в различных точках схемы .

Первый и второй выходы генерато ра 1 напр жени высокой частоты подключены соответственно к первой и вто- 25 рой парам электродов и масс-анализа- тора 2 о Выход емкостного делител 3 подключен к входу детектора 4, нагру-. . женного на делитель 5 посто нных напр жений , К управл ющемувходу гене- JQ ратора 1 подключен выход усилител 6, на вход которого от источника 7 опорного напр жени 5 генератора 8 пилообразного напр жени и делител 5 подаютс через операционные сопротивлени 9-12 сигналы. На вход инвертирующего усилител 13 подключен регулируемый выход U/V детектора 4, причем вход и ;, выход инвертирующего усилител 13 подключены- к электродам масс-анализато- Q pa 2 через дроссели 14 и 15 соответственно . Второй емкостной делитель 16 подключен входом к первой паре электродов масс-спектрометра 2, а выходом - к входу пикового детектора 17, первый выход которого подключен к первому входу дифференциального . усилител 18, второй вход которого подключен к выходу второго детектора 19, первый вход которого подключен . к входу детектора 4, второй и третий входы - к третьему и четвертому выходам блока 20 оптоэлектронной разв зки ,, первьй выход которого подключен к аноду диода детектора 4, а второй- к верхней точке переменного резисто ра делител 5 посто нных напр жений. Первый и второй блокировочные конденсаторы 21 и 22 подключены между

35

45

55

д

5 . Q , Q .

5

45

общей шиной и выводами дросселей 14 и 15, подключенными к инвертирующему усилителю 13. Регулируемый выход U/V вл етс клеммой индикации а.е.м.. Устройство работает следующим образом .

В начальном состо нии на выходах генератора 1 напр жени высокой частоты , детектора 4 и второго детектора 19 напр жени равны нулю, и развертка масс не производитс . На вход усилител 6 в зависимости от рода работы (развертка ручна , автоматическа , программна от ЭВМ) через соответствующие операционные сопротивлени 9-11 подаетс управл ющее напр жение положительной пол рности. Усилитель 6 представл ет собой суммирующий усилитель с отрицательной обратной св зью, котора подаетс через сопротивление 12 с первого нерегулируемогсГ выхода детектора 4, и может работать как от одного, так и от нескольких источников управл ющих напр жений.

Дл развертки масс в определенном диапазоне и получени линейной шкалы масс управл ющее напр жение дл формировани амплитуды переменного напр жени должно измен тьс по линейному закону. Линейное напр жение с (Выхода усилител 6 подаетс на управл ющий вход генератора 1 напр жени высокой частоты. Высокочастотное напр жение вида ±V-cosu)t, амплитуда которого измен етс по линейному закону , с первого и второго выходов генератора 1 подаетс на первый.и второй электроды масс-анализатора 2, а также на первый и второй емкостные делители 3 и 16 соответственно. С выхода емкостного делител 3 переменное напр жение подаетс на вход детектора 4 и первый вход второго детектора 19, причем параметры второго детектора 19 аналогичны параметрам детектора 4.

5 . Q , Q .

55

Одновременно с выхода второго емкостного делител 16 переменное напр жение поступает на вход пикового детектора 17,который введен дл получени линейного напр жени посто нного тока, пропорционального амплитуде переменного напр жени V. С первого выхода пикового детектора 17 линейное опорное напр жение подаетс на второй вход дифференциального усилител 18, на первый вход которого -, поступает нелинейное напр жение с выхода второго детектора 19. С целью приведени к одинаковому масштабу напр жений пикового детектора 17 и второго детектора 19 расчет делител нагрузки второго детектора 19 производитс таким образом, чтобы при развертке последней 200-й а.е.м. на выходе делител быпо напр жение U , равное напр жению U,- с первого выпр жение -U, которое с

лируемого выхода

10

17 и

17

и,

9

хода пикового детектора (фиг. 2а) .

Разность ли, между линейным на- пр жением и„ и нелинейным напр жением и,в усиливаетс дифференциаль15

30

ным усилителем 18 (фиг. 2б), с выхода которого напр жение , UU подаетс на первый вход блока 20 опто- 20 электронной разв зки.

Блок оптоэлектронной разв зки содержит две одинаковые по параметрам диодные оптопары. Перва оптопара, на вход которой подаетс с выхода дифференциального усилител 18 нели-. нейное напр жение U,g , предназначена дл компенсации нелинейного тока детектора 4. Втора оптопара, на вход которой подаетс линейное опорное напр жение с в ( .рого выхода пикового детектора 17, в; едена дл учета нелинейной зависимости выходного тока оптопары от входного напр жени вых .f(U0). При этом н нагрузке второго детектора 19 формируетс нелинейное напр жение , образуемое суммарньм нелинейным током детек- тор.а la, и нелинейным выходным током второй оптопары. Диодные оптопары работают в фотодиодном режиме. Выходной фотодиод первой оптопары блока 20 подключен параллельно верхнему посто нному резистору делител 5 детек35

40

и

--- дет

тупает на вход инвертир тел 13, через второй ра дроссель 15 - на вторую родов масс-анализатора индикации а.е.м. устр дикации массовых чисел п шкале. С выхода инверти лител 13 напр жение +U рез первый разв зывающи 14 на первую пару элект анализатора 2, куда под менно е напр жение с вых ра 1 .

При отклонени х напр выходе детектора 4 эти и наковы как дл -и, так и чем достигаетс высока питающих напр жений.

В отличие от известн ва, где стабилизаци амп 25 осуществл етс нелинейны ем с выхода детектора, мом устройстве стабилиз дитс линейным отрицател жением -и с первого вых 4, подаваемым через опер противление 12 на вход и сравниваетс с опорны щим напр жением, которо пать с источника 7 пита тора В пилообразного на ЭВМ. Разность между упр пр жением и линейным на ратной св зи с первого в тора 4 воздействует на тора 1 так, чтобы с тре тью свести к минимуму о ных напр жений. За счет лагаемом устройстве дос лее высока линейность

тора 4, через который протекает рабо- 45 ременного напр жени V.

Предлагаемое устройс вает развертку спектра на с любой массы диапа

чий нелинейный ток детектора 1-, из- мен ющийс по закону 3/2 (фиг. 2в).

Компенсаци нелинейности тока 1 детектора 4 осуществл етс выходным током первой диодной оптопары 1 50 (фиг. 2г), который пр мо пропорционален усиленной разности напр жений и,в Ku,g ли, и суммируетс с током 1а детектора 4 при соблюдении одинакового масщтаба токов. Таким образом, 55 в нагрузке детектора 4 протекает суммарный ток, измен ющийс по линейному закону фиг. 2д), а на резисторах делител 5 формируетс линейное,напр жение -U, которое

лируемого выхода

и

---

10

15

30

20

. - 0 35

40

тупает на вход инвертирующего усилител 13, через второй разв зьшающий дроссель 15 - на вторую пару электродов масс-анализатора 2 и на индикации а.е.м. устройства дл индикации массовых чисел по линейной шкале. С выхода инвертирующего усилител 13 напр жение +U поступает через первый разв зывающий дроссель 14 на первую пару электродов масс- анализатора 2, куда подводитс пере- менно е напр жение с выхода генератора 1 .

При отклонени х напр жени -U на выходе детектора 4 эти изменени одинаковы как дл -и, так и дл +11, чем достигаетс высока симметри питающих напр жений.

В отличие от известного устройства , где стабилизаци амплитуды V 25 осуществл етс нелинейным напр жением с выхода детектора, в предлагаемом устройстве стабилизаци производитс линейным отрицательным напр жением -и с первого выхода детектора 4, подаваемым через операционное сопротивление 12 на вход усилител 6, и сравниваетс с опорным управл ющим напр жением, которое может поступать с источника 7 питани , генератора В пилообразного напр жени или ЭВМ. Разность между управл ющим напр жением и линейным напр жением обратной св зи с первого выхода детектора 4 воздействует на вход генератора 1 так, чтобы с требуемой точностью свести к минимуму отличие указанных напр жений. За счет этого в предлагаемом устройстве достигаетс более высока линейность амплитуды переменного напр жени V.

Предлагаемое устройство обеспечивает развертку спектра MacCj начина с любой массы диапазона.

Ф Ормула изобретени

Устройство питани квадрупольного масс-анализатора по авт. св. № 917237, от.личающеес тем, что, с целью повышени линейности выходного напр жени устройства, в него введены нагрузка первого детектора в виде трех посто нных и одного переменного резисторов, второй

i /

4 д i 1 А Л Л А Л

Claims

Формула изобретения

Устройство питания квадрупольного масс-анализатора по авт. св. № 917237, отличающееся тем, что, с целью повышения линейности выходного напряжения устройства, в него введены нагрузка первого детектора в виде трех постоянных и одного переменного резисторов, второй

5 1457016 детектор, дифференциальный усилитель, пиковый детектор, блок оптоэлектронной развязки, дополнительный емкостный делитель, входом подключенный к первому выходу генератора напряжения высокой частоты, а выходом - к входу пикового детектора, первый выход которого подключен к второму входу дифференциального усилителя, первый од вход которого подключен к выходу второго детектора, первым входом подключенного к выходу емкостного делителя, а вторым и третьим входами соответственно к третьему и четвер- од тому выходам блока оптоэлектронной развязки, первый выход которого подключен к точке соединения анода де текторного диода и первого постоянного резистора нагрузки детектора, а второй выход - к точке соединения первого постоянного резистора и второго резистора нагрузки, выполненного переменным, выход дифференциального усилителя подключен к первому входу блока оптоэлектронной развязки, второй вход которого подключен к второму выходу пикового детектора, точка соединения третьего и четвертого постоянных резисторов нагрузки детектора является первым нерегулируемым выходом детектора, второй регулируеU мыи выход которого содержит клемму для подключения индикатора а.е.м.