SU1742901A1 - Ion-cyclotron mass spectrometer - Google Patents
Ion-cyclotron mass spectrometer Download PDFInfo
- Publication number
- SU1742901A1 SU1742901A1 SU904813026A SU4813026A SU1742901A1 SU 1742901 A1 SU1742901 A1 SU 1742901A1 SU 904813026 A SU904813026 A SU 904813026A SU 4813026 A SU4813026 A SU 4813026A SU 1742901 A1 SU1742901 A1 SU 1742901A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- electrodes
- ion
- ions
- grid
- holding
- Prior art date
Links
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Использование: в научном приборостроении , а именно в технике масс-спектрометрии и преимущественно при исследовании механизмов и кинетики ионно-молекул р- ных реакций, прецизионном измерении масс ионов, анализе и идентификации веществ и их смесей. Сущность изобретени : торцовые электроды удержани выполнены из двух наружного 1(2) и внутреннего 3(4) параллельно установленных сетчатых электродов на рассто нии меньшем, чем размер элементарной чейки сетки, и смещенных друг относительно друга на 1/2, а между боковыми электродами 7,8,9,10 и торцовыми электродами установлены кольцевые электроды 5, 6 удержани , причем кольцевые электроды 5 и 6 и наружные сетчатые электроды 1, 2 удержани соединены с источником опорных напр жений противоположного знака, а внутренний сетчатый электрод заземлен. 3 ил. ч W ЁUse: in scientific instrumentation, namely in the technique of mass spectrometry and mainly in the study of the mechanisms and kinetics of ionic molecules of ry reactions, precision measurement of ion masses, analysis and identification of substances and their mixtures. SUMMARY OF THE INVENTION: The end holding electrodes are made of two outer 1 (2) and inner 3 (4) parallel-installed grid electrodes at a distance smaller than the size of the elementary cell of the grid and 1/2 offset from each other, , 8,9,10 and end electrodes have ring-shaped holding electrodes 5, 6, the ring electrodes 5 and 6 and the outer grid electrodes 1, 2 of holding, are connected to a source of opposite voltages, and the internal grid electrode is en. 3 il. w w y
Description
Изобретение относитс к технике масс- спектрометрии и преимущественно используетс в област х исследовани механизмов и кинетики ионно-молекул р- ных реакций, прецизионного измерени масс ионов, анализа и идентификации веществ и их смесей.The invention relates to a technique of mass spectrometry and is mainly used in the field of research into the mechanisms and kinetics of ionic molecules of ry reactions, precision measurement of ion masses, analysis and identification of substances and their mixtures.
Известны ионно-циклотронные резонансные масс-спектрометры, содержащие измерительную чейку с боковыми электродами детектировани и возбуждени и двум задерживающими торцовыми электродами , которые подключены к источнику посто нного напр жени по знаку, совпадающему со знаком исследуемых ионов. В таких масс-спектрометрах функциональные возможности ограничены возможностью удержани и исследовани в измерительной чейке одновременно только либо положительных , либо отрицательных ионов.Ion-cyclotron resonant mass spectrometers are known that contain a measuring cell with lateral detection and excitation electrodes and two retarding end electrodes that are connected to a constant voltage source with a sign that matches the sign of the ions under study. In such mass spectrometers, functionality is limited by the ability to hold and examine only either positive or negative ions in the measuring cell at a time.
Наиболее близким к предлагаемому вл етс ионно-циклотронный резонансный масс-спектрометр, содержащий измерительную чейку с источником ионов, боковыми электродами возбуждени и детектировани и составными торцовыми электродами, каждый из которых состоит из двух параллельно установленных наружного и внутреннего, причем внутренние электроды выполнены сетчатыми и заземлены.The closest to the present invention is an ion-cyclotron resonant mass spectrometer containing a measuring cell with an ion source, side excitation and detection electrodes and composite end electrodes, each of which consists of two parallel external and internal electrodes, and the internal electrodes are made of mesh and are grounded .
Однако функциональные возможности устройства ограничены возможностью удержани в измерительной чейке только ионов одинаковой пол рности. Удержание ионов осуществл етс в статических услови х скрещенных электрических и магнитныхHowever, the functionality of the device is limited by the ability to retain only ions of the same polarity in the measuring cell. Ion retention is carried out under static conditions of crossed electric and magnetic
ИAND
чэChe
юYu
полей, причем в измерительной чейке невозможно одновременно удерживать положительные и отрицательные ионы. Функциональные возможности устройства не позвол ют исследовать ионно-молекул рные реакции с участием ионов разного знака,fields, and in the measuring cell it is impossible to simultaneously hold positive and negative ions. The functionality of the device does not allow to investigate ion-molecular reactions involving ions of different signs,
Целью изобретени вл етс расширение функциональных возможностей прибора за счет возможности одновременного удержани и исследовани ионов разного знака в измерительной чейке спектрометра.The aim of the invention is to expand the functional capabilities of the instrument due to the possibility of simultaneously holding and studying ions of a different sign in the measuring cell of the spectrometer.
Поставленна цель достигаетс тем, что в известном ионно-циклотронном резонансном масс-спектрометре, содержащем измерительную чейку с источником ионов, боковыми электродами возбуждени и детектировани и составными торцовыми электродами, каждый из которых состоит из двух параллельно установленных наружного и внутреннего, причем внутренние электроды выполнены сетчатыми и заземлены, между боковыми электродами и торцовыми электродами дополнительно установлены кольцевые электроды удержани , причем кольцевые электроды удержани и наружные торцовые электроды соединены с источниками опорных напр жений противоположного знака.The goal is achieved by the fact that in a well-known ion-cyclotron resonant mass spectrometer containing a measuring cell with an ion source, side excitation and detection electrodes and composite end electrodes, each of which consists of two parallel external and internal electrodes, and the internal electrodes are made of mesh and grounded, annular holding electrodes are additionally installed between the side electrodes and the end electrodes, and the ring holding electrodes and external end electrodes are connected to sources of reference voltages of opposite sign.
На фиг. 1 показан общий вид предлагаемого устройства; на фиг, 2 - продольное te4eHne; на фиг. 3 - график распределени потенциала электрического пол U вдоль оси измерительной чейки, где h - рассто ние между торцовыми сетчатыми электродами , 2 - рассто ние между центрами кольцевых электродов удержани .FIG. 1 shows a general view of the proposed device; FIG. 2 is a longitudinal te4eHne; in fig. 3 is a graph of the potential distribution of the electric field U along the axis of the measuring cell, where h is the distance between the end grid electrodes, 2 is the distance between the centers of the annular holding electrodes.
Измерительна чейка спектрометра содержит: 1,2- наружные торцовые электроды; 3,4- внутренние торцовые сетчатые электроды; 5, б - кольцевые электроды удержани ; 7, 8 - боковые электроды возбуждени ; 9,10 - боковые электроды детектировани ; 11 - источник ионов; 12, 13 - источники опорных напр жений внутренних кольцевых электродов удержани ; 14, 15 - источники опорных напр жений внешних электродов удержани .The measuring cell of the spectrometer contains: 1,2 - external end electrodes; 3,4- internal end grid electrodes; 5, b - annular holding electrodes; 7, 8 — side excitation electrodes; 9,10 - lateral detection electrodes; 11 - ion source; 12, 13 are sources of reference voltages of internal annular holding electrodes; 14, 15 are sources of reference voltages of external holding electrodes.
Устройство работает следующим образом .The device works as follows.
На наружные торцовые электроды 1,2 и на кольцевые электроды удержани 5, 6 подают посто нные потенциалы от опорных источников 12-15. При этом в измерительной чейке спектрометра создаетс конфигураци электрических полей, обеспечивающих удержание как положительных , так и отрицательных ионов. Источник ионов 11 создает жгут положительных и отрицательных ионов в измерительной чейке спектрометра. Дл положительных ионовPermanent potentials from the reference sources 12-15 are supplied to the outer end electrodes 1, 2 and to the ring holding electrodes 5, 6. In this case, a configuration of electric fields is created in the measuring cell of the spectrometer, which retains both positive and negative ions. The ion source 11 creates a bundle of positive and negative ions in the measuring cell of the spectrometer. For positive ions
(при указанной на фиг. 1 пол рности опорных напр жений) удержание происходит в центре измерительной чейки в электрическом поле, аппроксимируемом гиперболоидальним , удержание отрицательных ионов осуществл етс в непосредственной близости от торцовых сетчатых электродов вследствие их отражени от сильно неоднородного электрического пол , создаваемого(at the polarity of the reference stresses indicated in FIG. 1) the retention takes place in the center of the measuring cell in an electric field approximated by a hyperboloidal, the retention of negative ions is carried out in close proximity to the end grid electrodes due to their reflection from the highly inhomogeneous electric field created
0 наружным и внутренним торцовыми электродами . Боковые электроды возбуждени 7, 8 подключают к генератору переменного радиочастотного напр жени с частотой, равной циклотронной частоте с«с исследуемых0 external and internal end electrodes. The side excitation electrodes 7, 8 are connected to an alternating radio frequency voltage generator with a frequency equal to the cyclotron frequency c of the test
5 ионов, дл возбуждени их циклотронного движени .5 ions to excite their cyclotron movement.
В результате действи переменного напр жени в чейке спектрометра образуетс вращающийс жгут ионов, которыйAs a result of the action of alternating voltage, a rotating ion bundle is formed in the cell of the spectrometer, which
0 создает наведенный зар д на боковых электродах детектировани 9, 19. Наведенный ток через дифференциальный усилитель электронной системы поступает в систему обработки данных и представл етс в виде0 creates an induced charge on the lateral detection electrodes 9, 19. The induced current through the differential amplifier of the electronic system enters the data processing system and is represented as
5 масс-спектра ионов, содержащихс в измерительной чейке спектрометра, при этом пики положительных и отрицательных ионов различны по их положению в масс- спектре, так как они отличаютс на величи0 ну, соответствующую массе электрона.5 of the mass spectrum of the ions contained in the measuring cell of the spectrometer, while the peaks of the positive and negative ions are different in their position in the mass spectrum, since they differ by a magnitude corresponding to the mass of the electron.
Расширение функциональных возможностей прибора, т. е. возможности удержани и исследовани разноименно зар женных ионов в измерительной чейке,Expansion of the functionality of the device, i.e., the ability to hold and study oppositely charged ions in the measuring cell,
5 достигаетс за счет установки кольцевых электродов удержани , а также их соответствующего подключени к источникам опорного напр жени .5 is achieved by installing ring-shaped holding electrodes, as well as their appropriate connection to the sources of reference voltage.
Убеганию ионов из измерительнойThe escape of ions from the measuring
0 чейки в поперечном направлении преп тствует наличие магнитного пол В, удержание ионов в направлении силовых линий магнитного пол осуществл етс за счет создани специального распределени элект5 рического пол (фиг. 3) путем приложени противоположных по пол рности опорных напр жений Ui и Ua на торцовые наружные электроды и кольцевые электроды удержани . Области локализации положительных и0 cells in the transverse direction prevents the presence of a magnetic field B, the retention of ions in the direction of the magnetic field lines is accomplished by creating a special distribution of the electric field (Fig. 3) by applying opposite polarities Ui and Ua on the end external electrodes and annular retention electrodes. Areas of localization of positive and
0 отрицательных ионов обозначены AI и А2 соответственно. Удержание положительно зар женных ионов происходит в электростатическом поле, создаваемом потенциалом кольцевых электродов удержани Ua.0 negative ions are indicated by AI and A2, respectively. The retention of positively charged ions occurs in an electrostatic field created by the potential of the ring-shaped holding electrodes Ua.
5 Удержание отрицательно зар женных ионов происходит в результате воздействи на них вблизи внутренних торцовых сетчатых электродов силы, направленной к центру чейки со стороны сильно неоднородного электрического пол и определ емой разностью потенциалов между наружным и внутренним торцовыми электродами.5 The retention of negatively charged ions occurs as a result of the action of a force directed to the center of the cell on the side of a highly inhomogeneous electric field and determined by a potential difference between the outer and inner end electrodes near the inner end grid electrodes.
Рассмотрим теперь услови удержани ионов в процессе детектировани , т. е. после того, как их циклотронное движение возбуждено. Положительно зар женные ионы удерживаютс в результате гипербо- лоидального электрического пол , создаваемого кольцевыми электродами удержани 5,6. Отрицательно зар женные ионы выталкиваютс гиперболоидальным полем на периферию измерительной чейки, где они попадают в пространственно неоднородное поле, создаваемое наружным и внутренним торцовыми электродами. В случае, когда рассто ние между наружным и внутренним торцовыми электродами меньше, чем размер элементарной чейки сетки I, в серединах элементарных чеек внутренних сетчатых электродов происходит заметное провисание потенциала, вызванное потенциалом на внешнем сетчатом электроде удержани . В измерительной чейке на ее периферии конфигураци электрических полей вл етс периодической с периодом I. При вращении отрицательно зар женных ионов с циклотронной частотой ok в плоскости , перпендикул рной магнитному полю, услови ми их удержани будет отражение от периодически повтор ющихс областей задерживающего потенциала:Let us now consider the conditions of retention of ions in the process of detection, i.e., after their cyclotron motion is excited. The positively charged ions are retained by the hyperboloidal electric field created by annular retention electrodes 5,6. Negatively charged ions are pushed out by a hyperboloidal field to the periphery of the measuring cell, where they fall into a spatially non-uniform field created by the outer and inner end electrodes. In the case when the distance between the outer and inner end electrodes is less than the size of the elementary cell of grid I, in the middle of the elementary cells of the internal grid electrodes there is a noticeable sag of potential caused by the potential on the external grid retention electrode. In the measuring cell at its periphery, the configuration of the electric fields is periodic with period I. When rotating negatively charged ions with a cyclotron frequency ok in a plane perpendicular to the magnetic field, the conditions of their retention will be reflected from periodically repeating regions of the retarding potential:
- dт - dt
Vn ftfc Rc где Vn - увод ща скорость иона в направлении сетчатых электродов удержани ; L - диаметр проволочек сетчатых электродов; Rc- радиус циклотронного вращени ионов.Vn ftfc Rc where Vn is the diverting velocity of the ion in the direction of the retention mesh electrodes; L is the diameter of the wires of the grid electrodes; Rc is the radius of the cyclotron rotation of the ions.
/2/ 2
Дл типичных величин Vn, соответствующих энергии торцового движени 1 эВ, и циклотронных скоростей Vc Rc ftJb. соответствующих энерги м 10-100 эВ, условие удержани (1) заведомо выполн етс .For typical values of Vn, corresponding to the energy of the frontal movement of 1 eV, and cyclotron velocities Vc Rc ftJb. corresponding to energies of 10–100 eV, the retention condition (1) is certainly fulfilled.
Использование изобретени расширит аналитические возможности масс-спектро- метрии ионно-циклотронного резонанса по анализу веществ и их смесей вследствиеThe use of the invention will expand the analytical capabilities of ion-cyclotron resonance mass spectrometry for analyzing substances and their mixtures due to
0 одновременного получени масс-спектра исследуемой смеси как в положительных, так и в отрицательных ионах, а также позволит исследовать малоизученную область ионных и ионно-молекул рных реаций с уча5 стием разноименно зар женных ионов.0 simultaneously obtaining the mass spectrum of the studied mixture in both positive and negative ions, and also allows one to study the poorly studied region of ionic and ionic molecular reactions with the participation of oppositely charged ions.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904813026A SU1742901A1 (en) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | Ion-cyclotron mass spectrometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904813026A SU1742901A1 (en) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | Ion-cyclotron mass spectrometer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1742901A1 true SU1742901A1 (en) | 1992-06-23 |
Family
ID=21507623
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904813026A SU1742901A1 (en) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | Ion-cyclotron mass spectrometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1742901A1 (en) |
-
1990
- 1990-03-16 SU SU904813026A patent/SU1742901A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Леман Т., Берси М. Спектрометри ионного циклотронного резонанса. - М.: Мир, 1980, с. 13-41. М. Wang, A.G. Manshall, Anal Chem, 1989, V 61. p. 1288. Николаев Е.Н., Мордехай А.В., Тальро- зе В.Л. Хими высоких энергий, 1990, № 6. с. 5. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5726448A (en) | Rotating field mass and velocity analyzer | |
US3742212A (en) | Method and apparatus for pulsed ion cyclotron resonance spectroscopy | |
US20050285030A1 (en) | Time of flight mass analyzer having improved detector arrangement and method of operating same | |
US20030132379A1 (en) | Ion mobility spectrometer with high ion transmission efficiency | |
EP2958132B1 (en) | Methods for acquiring and evaluating mass spectra in fourier transform mass spectrometers | |
KR100793219B1 (en) | Chemiclal sensor system | |
RU2345441C2 (en) | Mass spectrometer and appropriate ioniser and methods | |
US3321623A (en) | Multipole mass filter having means for applying a voltage gradient between diametrically opposite electrodes | |
RU2531369C2 (en) | Mass spectrometer and mass spectrometric analysis method | |
US6777670B1 (en) | Mass analyzer capable of parallel processing one or more analytes | |
SU1742901A1 (en) | Ion-cyclotron mass spectrometer | |
US4588888A (en) | Mass spectrometer having magnetic trapping | |
JP3305473B2 (en) | Ion trap type mass spectrometer | |
SU1307492A1 (en) | Ion-cyclotron resonance mass spectrometer | |
JP2860495B2 (en) | Resonance cell | |
SU1684831A2 (en) | Ion-cyclotron resonance mass-spectrometer | |
SU785908A1 (en) | Magnetron mass-spectrometer | |
RU2533383C1 (en) | Method of separating charged particles according to specific charge | |
RU2159481C1 (en) | Method and device for sorting out ions according to their specific charge | |
SU817800A1 (en) | Quadrupole mass-spectrometer | |
SU695318A1 (en) | Electrostatic analyzer of charged particle flows | |
RU2176836C2 (en) | Dual-focusing magnetic mass spectrometer | |
WO2004093123A2 (en) | Mass analyzer capable of parallel processing one or more analytes | |
JPH03210463A (en) | Resonance cell | |
Moore Jr et al. | A survey of mass analyzers |