SU1684831A2 - Ion-cyclotron resonance mass-spectrometer - Google Patents
Ion-cyclotron resonance mass-spectrometer Download PDFInfo
- Publication number
- SU1684831A2 SU1684831A2 SU894728401A SU4728401A SU1684831A2 SU 1684831 A2 SU1684831 A2 SU 1684831A2 SU 894728401 A SU894728401 A SU 894728401A SU 4728401 A SU4728401 A SU 4728401A SU 1684831 A2 SU1684831 A2 SU 1684831A2
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- electrodes
- ions
- excitation
- detecting
- ion
- Prior art date
Links
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Description
Изобретение относитс к научному приборостроению, к технике масс-спект- рометрии и преимущественно может быть использовано в технике исследовани механизмов и кинетики ионно-молеку- л рных реакций, прецезионного измерени масс ионов, анализа и идентификации веществ и их смесей,The invention relates to scientific instrumentation, to the technique of mass spectrometry and can mainly be used in the technique of studying the mechanisms and kinetics of ion-molecular reactions, precision measurement of ion masses, analysis and identification of substances and their mixtures,
Целью изобретени вл етс увеличение чувствительности и разрешающей способности и улучшение воспроизводимости результатов, а также упрощение интерпретации масс-спектров,The aim of the invention is to increase the sensitivity and resolution and to improve the reproducibility of the results, as well as to simplify the interpretation of mass spectra,
На фиг. 1 показан общий вид предлагаемого устройства , на фиг. 2 - поперечное сечение измерительной чейки спектрометра (в плоскости, перпендикул рной силовым лини м магнитного пол В), а также схема соединени боковых -электродов (дл случа п 24) .FIG. 1 shows a general view of the proposed device; FIG. 2 shows the cross section of the measuring cell of the spectrometer (in the plane perpendicular to the magnetic field B power lines), as well as the junction of side-electrode electrodes (for the case of n 24).
Измерительна чейка спектрометра содержит торцовые пластины 1,2 удержани ионов, бокогые электроды 3 возбуждени и детектировани , источник 4 ионов; входные клеммы 5,6 цепи возбуждени , выходные клеммы 7,8 цепи детектировани ,The measuring cell of the spectrometer contains end plates 1.2 of ion confinement, side-shaped excitation and detection electrodes 3, source of 4 ions; input terminals 5.6 of the excitation circuit, output terminals 7.8 of the detection circuit,
Устройство работает следующим образом .The device works as follows.
Источник ионов 4 создает жгут ионов, расположенный в центре измерительной чейки. На пластины 1, 2 удержани ионов подают посто нный потенциал, обеспечивающий удержание ионов в чейке. Входные клеммы 5,6 цепи возбуждени подключают к генератору переменного напр жени г частотой , равной циклотронной чл трте СОС исследуемых ионов. В ре туч, -л re действи переменного радиоч;ь-1. ного напр жени в чейке сш кггомс-тра обО5 00 4The ion source 4 creates an ion bundle located in the center of the measuring cell. A constant potential is applied to the ion confinement plates 1, 2 to keep the ions in the cell. The input terminals 5.6 of the excitation circuit are connected to an alternating voltage generator g with a frequency equal to the cyclotron count of the SOS of the ions under study. In response, the action of the variable radio; l-1. auxiliary voltage in a cell kgkgoms-tra obO5 00 4
00 ОО00 GS
юYu
радуетс вращающийс жгут ионов, который создает наведенный зар д в детектирующей цепи. Наведенный зар д при движении жгута ионов перераспредел етс по системе боковых электродов , что приводит к наличию выходного переменного тока с частотой в п/4 раз больше, чем циклотронна частота ионов. Выходной ток снимаетс с клем 7,8 детектирующей цепи и попадает в электронную систему обработки данных ,A rotating ion bundle that creates an induced charge in a detection circuit is pleased. The induced charge during the movement of the ion bundle is redistributed over the system of side electrodes, which leads to the presence of an output alternating current with a frequency of n / 4 times greater than the cyclotron frequency of the ions. The output current is removed from the detection circuit terminal 7.8 and goes into an electronic data processing system.
Такое расположение детектирующих и возбуждающих электродов, а также их электрическое соединение позвол е улучшить воспроизводимость результатов и упростить интерпретацию масс- спектров, так как это устран ет асимметрические гармонические состав- л ющие в сигнале ИЦР,Such an arrangement of the detecting and exciting electrodes, as well as their electrical connection, allows to improve the reproducibility of the results and simplify the interpretation of the mass spectra, since this eliminates the asymmetric harmonic components in the ICR signal
Наличие в устройстве цепи возбуждени , состо щей из п/2 боковых элекродов , позвол ет создать электрическое поле, которое осуществл ет равномерное раскручивание ионов во всем объеме измерительной чейки. При таком возбуждении возможно получить вращающийс недеформированный жгут ионов дл радиусов вращени сравнимых с радиусом чейки, что повышает разрешающую способность прибора. При этом возникает необходимость удержани вращающегос жгута ионов на периферии чейки. Такое удержание возможно только при отсутствии заметного провисани электрических полей, создаваемых боковыми электродами и торцовыми пластинами удержани , на траектории движени ионовThe presence of an excitation circuit in the device, consisting of n / 2 side electrodes, makes it possible to create an electric field that provides uniform unwinding of ions in the entire volume of the measuring cell. With such excitation, it is possible to obtain a rotating non-deformed bundle of ions for rotational radii comparable to the cell radius, which increases the resolution of the instrument. In this case, it becomes necessary to keep the rotating bundle of ions on the periphery of the cell. Such confinement is possible only in the absence of noticeable sagging of the electric fields created by the side electrodes and end retention plates on the path of movement of the ions.
- г, - g
где Д - рассто ние между электродами;where D is the distance between the electrodes;
г - радиус вращени жгута ионов.g is the radius of rotation of the ion bundle.
Увеличение радиуса циклотронного движени вызывает резкое увеличение сигнала ИЦР, а следовательно, и чувствительности , тогда когда рассто ние до детектирующих электродов меньше их поперечных размеров R-rс и , где | поперечный размер электродов.An increase in the radius of the cyclotron motion causes a sharp increase in the ICR signal, and consequently, the sensitivity, then when the distance to the detection electrodes is smaller than their transverse dimensions R-rc and, where | the transverse size of the electrodes.
Повышение чувствительности прибора требует раскручивани ионов до периферийных областей чейки спектрометра и определ ет требование на ее конструкциюIncreasing the sensitivity of the instrument requires unwinding of the ions to the peripheral areas of the cell of the spectrometer and determines the requirement for its design.
Д с R-rmax :.D with R-rmax:.
Пример, Рассмотрим предлагаемое устройство с восемью боковыми электродами (п 8). С целью вы снени и оптимизации основных метрологических характеристик устройства (разрешающей способности, чувствительности ) проводилось моделирование электрических полей на ЭВМ, Дл возбуждени циклотронного движени ионов к клеммам возбуждающей цепи подводитс переменное радиочастотное напр жение , в результате которого в чейке возникает электрическое поле, величи5 на которого определ етс граничными услови ми на электродах чейки и уравнением Лачласса,Example, consider the proposed device with eight side electrodes (p 8). In order to clarify and optimize the basic metrological characteristics of the device (resolution, sensitivity), electric fields were simulated on a computer. In order to excite the cyclotron motion of ions, an alternating radio frequency voltage is applied to the terminals of the exciting circuit, resulting in an electric field, determined by the boundary conditions on the electrodes of the cell and the Lachlass equation,
Эффективность пол возбуждени ог.едел етс величиной энергии, прио обретаемой ионами за период обр гае и The efficiency of the excitation field is determined by the amount of energy gained by the ions during the treatment period and
W(r) | (grad Cf dl),W (r) | (grad Cf dl),
О где интегрирование производитс поAbout where integration is done by
окружаности Сг, Численное моделирова- 5 ние показывает, что величина приобретаемой ионом энергии за период в пределах 10% не зависит от радиуса вращени ионов г (при изменении г от 0 до 95% от радиуса чейки R) и р следовательно, в предлагаемом устройстве возможно раскручивать ионы до орбит с радиусом вращени , близким к радиусу чейки.Cr, Numerical modeling shows that the amount of energy acquired by the ion over a period of 10% does not depend on the radius of rotation of the ions g (when g varies from 0 to 95% of the cell radius R) and p therefore, in the proposed device unwind the ions to orbits with a radius of rotation close to the cell radius.
Движение ионов на периферии чейки также моделировалось численно на ЭВМ с целью улучшени удерживающих свойств измерительной чейки, а следовательно , и увеличени разрешающей способности устройства, при этом варьировались размеры боковых электродов . Показано, что увеличение разрешающей способности приводит к условию на рассто ние между электродами Д. 5A R-rma, )The movement of ions at the periphery of the cell was also simulated numerically on a computer in order to improve the retention properties of the measuring cell and, consequently, increase the resolution of the device, while varying the dimensions of the side electrodes. It is shown that an increase in resolution leads to a condition on the distance between the electrodes D. 5A R-rma,)
где максимальный радиус удержани ионов.where is the maximum ion radius.
Таким образом предлагаемое устройство позвол ет осуществл ть воэ- 0 буждение циклотронного движени до радиусов, близких к радиусу чейки, и эффективно удерживать вращающийс жгут ионов.Thus, the proposed device allows the cyclotron movement to be biased to radii close to the cell radius and to effectively hold the rotating bundle of ions.
Рассмотрим теперь процесс регист- 5 рации сигнала ИЦР, При движенииConsider now the process of registering the signal of the ICR,
жгута ионов происходит перераспределение зар дов на детектирующих электродах, которое вызывает ток в цепи, поступающий с клемм в электрон5the ion bundle is a redistribution of charges on the detecting electrodes, which causes a current in the circuit, coming from the terminals to the electron5
00
s168s168
ную систему управлени экспериментом и обработки данных. Детектируемый ток определ етс из услови равенства потенциалов на боковых электродах спектрометра и колеблетс с частотой в дна раза больше циклотроннойexperimental control and data processing system. The detected current is determined from the condition that the potentials on the side electrodes of the spectrometer are equal and oscillates at a frequency that is a factor of 1 times the cyclotron frequency.
КО sin(2coet +q, г «с R,KO sin (2coet + q, g "with R,
где Q - суммарный зар д ионов в жгуте.where Q is the total charge of ions in the bundle.
Дл амплитуды регистрируемого сигнала справедлива следующа оценка:For the amplitude of the recorded signal, the following estimate is valid:
т 49Уе ЕШ1 J-тлу /f 1-(r/R) t 49We ESh1 J-tlu / f 1- (r / R)
maxmax
из которой видно, что амплитуда ре- гистрируемого сигнала (а, следователно , и чувствительность устройства) резко возрастает при увеличении радиуса вращени ионов: г R. Максимально допустимый радиус удержани ионов определ емого услови from which it can be seen that the amplitude of the recorded signal (a, consequently, and the sensitivity of the device) increases sharply with an increase in the radius of rotation of the ions: g R. The maximum allowable radius of retention of the ions of a defined condition
AtR - rmay ±8.AtR - rmay ± 8.
Улучшение воспроизводимости результатов достигаетс за счет того, что при регистрации сигнала ИЦР распределение зар дов на детектирующих и возбуждающих электродах удовлетвор ют группе преобразований симметрии Cuh (т.е. симметрично относительно поворотов на 90°). За один оборот жгута ионов вокруг оси происходит четыре раза перераспределение зар дов между детектирующими и возбуждающими электродами, что соответствует удвоению регистрируемой частоты в предлагаемом устройстве, при этом не возникает гармонических составл ющих в сигнал ИЦР, св занных с асимметрией детектирующих и возбуждающих электродов и завис щих от конкретной конструкции чейки.An improvement in the reproducibility of the results is achieved due to the fact that during the registration of the ICR signal, the distribution of charges on the detecting and exciting electrodes satisfies the group of symmetry transformations Cuh (i.e., symmetrically with respect to the rotations through 90 °). During one revolution of the ion bundle around the axis, charge redistribution between the detection and excitation electrodes occurs four times, which corresponds to a doubling of the recorded frequency in the proposed device, without harmonic components in the ICR signal associated with the asymmetry of the detecting and exciting electrodes and the dependent from a particular cell design.
Повышение чувствительности и разрешающей способности, достигнутое в предлагаемом устройстве, позволит The increased sensitivity and resolution achieved in the proposed device will allow
8eight
00
00
5five
5 five
0 5 0 0 5 0
5five
расширить область применени масс- спектрометрии ионно-цикчотронного резонанса, изучать малоисследованные иошю-молекул рные реакции с участием промежуточных возбужденных частиц, провести препечионннг ичмере- ни энергии поко стабильных и нестабильных дер. Улучшение воспроизводимости результатов упрощает процедуру интерпретации масс-спектров, так как позвол ет создавать стандартные библиотеки-каталоги масс-спектров , а также пользоватьс уже имеющимис ,to expand the field of application of ion-cyclotron resonance mass spectrometry, to study the little-studied and total molecular reactions with the participation of intermediate excited particles, to conduct preparative rest and energy of stable and unstable nuclei. Improving the reproducibility of results simplifies the procedure for interpreting mass spectra, since it allows you to create standard library catalogs of mass spectra, as well as to use existing ones.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894728401A SU1684831A2 (en) | 1989-08-10 | 1989-08-10 | Ion-cyclotron resonance mass-spectrometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894728401A SU1684831A2 (en) | 1989-08-10 | 1989-08-10 | Ion-cyclotron resonance mass-spectrometer |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU1307492 Addition |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1684831A2 true SU1684831A2 (en) | 1991-10-15 |
Family
ID=21465489
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU894728401A SU1684831A2 (en) | 1989-08-10 | 1989-08-10 | Ion-cyclotron resonance mass-spectrometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1684831A2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2417124A (en) * | 2004-08-09 | 2006-02-15 | Bruker Daltonic Gmbh | A measuring cell for an ion cyclotron resonance mass spectrometer |
US8825413B2 (en) | 2010-04-07 | 2014-09-02 | Science & Engineering Services, Inc. | Spectral deconvolution in ion cyclotron resonance mass spectrometry |
-
1989
- 1989-08-10 SU SU894728401A patent/SU1684831A2/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 1307492, кл. Н 01 Л 49/38, 1985. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2417124A (en) * | 2004-08-09 | 2006-02-15 | Bruker Daltonic Gmbh | A measuring cell for an ion cyclotron resonance mass spectrometer |
US7368711B2 (en) | 2004-08-09 | 2008-05-06 | Bruker Daltonik Gmbh | Measuring cell for ion cyclotron resonance mass spectrometer |
GB2417124B (en) * | 2004-08-09 | 2009-06-03 | Bruker Daltonik Gmbh | Measuring cell for Ion cyclotron resonance mass spectrometer |
US8825413B2 (en) | 2010-04-07 | 2014-09-02 | Science & Engineering Services, Inc. | Spectral deconvolution in ion cyclotron resonance mass spectrometry |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6727495B2 (en) | Ion mobility spectrometer with high ion transmission efficiency | |
Comisarow et al. | The early development of Fourier transform ion cyclotron resonance (FT‐ICR) spectroscopy | |
US20090078866A1 (en) | Mass spectrometer and electric field source for mass spectrometer | |
US3334225A (en) | Quadrupole mass filter with means to generate a noise spectrum exclusive of the resonant frequency of the desired ions to deflect stable ions | |
EP1121709B1 (en) | Programmed electron flux | |
CN101005002B (en) | Optimizing field type four pole rod | |
RU2345441C2 (en) | Mass spectrometer and appropriate ioniser and methods | |
US8129678B2 (en) | Method and apparatuses for ion cyclotron spectrometry | |
SU1684831A2 (en) | Ion-cyclotron resonance mass-spectrometer | |
US3321623A (en) | Multipole mass filter having means for applying a voltage gradient between diametrically opposite electrodes | |
US5621209A (en) | Attomole detector | |
JPH0114665B2 (en) | ||
US5455418A (en) | Micro-fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer | |
AU574308B2 (en) | Mass spectrometer having magnetic trapping | |
Jordan et al. | Measurement of Relative Abundance with the Mass Spectrometer | |
US5233190A (en) | Fourier transform molecular spectrometer | |
SU1307492A1 (en) | Ion-cyclotron resonance mass spectrometer | |
US2718595A (en) | Mass spectrometry | |
US3670162A (en) | Charged particle analyzer | |
Comisarow | Fundamental aspects of FT-ICR and applications to chemistry | |
Ledford Jr et al. | Mass measurement accuracy of a trapped ion cyclotron resonance mass spectrometer | |
Lermyte | Modern Mass Spectrometry and Advanced Fragmentation Methods | |
SU1742901A1 (en) | Ion-cyclotron mass spectrometer | |
SU785908A1 (en) | Magnetron mass-spectrometer | |
BARSHICK et al. | A glow discharge ion source with Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometric detection(Technical Report No. 34, Aug. 1990- Mar. 1991) |