SU957318A1 - Quadruple mass spectrometer - Google Patents

Quadruple mass spectrometer Download PDF

Info

Publication number
SU957318A1
SU957318A1 SU802875355A SU2875355A SU957318A1 SU 957318 A1 SU957318 A1 SU 957318A1 SU 802875355 A SU802875355 A SU 802875355A SU 2875355 A SU2875355 A SU 2875355A SU 957318 A1 SU957318 A1 SU 957318A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
analyzer
molecular beam
ionizer
axis
field
Prior art date
Application number
SU802875355A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Федорович Кузьмин
Original Assignee
Ордена Трудового Красного Знамени Специальное Конструкторское Бюро Аналитического Приборостроения Научно-Технического Объединения Ан Ссср
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ордена Трудового Красного Знамени Специальное Конструкторское Бюро Аналитического Приборостроения Научно-Технического Объединения Ан Ссср filed Critical Ордена Трудового Красного Знамени Специальное Конструкторское Бюро Аналитического Приборостроения Научно-Технического Объединения Ан Ссср
Priority to SU802875355A priority Critical patent/SU957318A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU957318A1 publication Critical patent/SU957318A1/en

Links

Landscapes

  • Electron Tubes For Measurement (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Description

(54) КВАДРУПОЛЬНЫЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТР(54) QUADRUPOLE MASS SPECTROMETER

1one

Изобретение относитс  к масс-спектрометрии , а именно к квадрупольным массспектрометрам дл  анализа молекул рных пучков.The invention relates to mass spectrometry, namely quadrupole mass spectrometers for analyzing molecular beams.

Известны квадрупольный масс-спектрометры , содержащие источник молекул рного 5 пучка, ионизатор, анализатор с полеобразующими электродами, приемник ионов и устройство дл  улавливани  молекул рного пучка 1.Quadrupole mass spectrometers are known, which contain a source of molecular 5 beam, an ionizer, an analyzer with field-forming electrodes, an ion receiver and a device for capturing molecular beam 1.

В этих масс-спектрометрах молекул рный пучок направл ют перпендикул рно оси анализатора, ввод т в ионизатор, ионизируют пучком зар женных частиц, формируют полученные ионы в узкий направленный пучок, вывод т ионный пучок из ионизато- 15 ра и ввод т в раздел ющее поле анализатора .In these mass spectrometers, the molecular beam is directed perpendicular to the axis of the analyzer, introduced into the ionizer, ionized with a beam of charged particles, the resulting ions are formed into a narrow directional beam, the ion beam is removed from the ionizer 15 and inserted into the separation field analyzer.

От момента выхода из ионизатора до момента входа в анализатор (а точнее в ту область анализатора, где его раздел ю- ° щее поле  вл етс  строго гиперболичным) ионный пучок проходит так называемое краевое поле анализатора. Как известно, краевое поле на входе квадрупольного анализатора ведет к потере чувствительности и дискриминации по массам.From the moment of exit from the ionizer to the moment of entry into the analyzer (or more precisely in that area of the analyzer, where its division of the field is strictly hyperbolic), the ion beam passes through the so-called edge field of the analyzer. As is known, the marginal field at the input of a quadrupole analyzer leads to a loss of sensitivity and discrimination by masses.

В этом поле тер етс  основна  дол  ионов, выход щих из ионизатора, особенно при высокой разрешающей способности анализатора , причем дол  потер нных ионов различна дл  ионов различных масс. .In this field, the main fraction of the ions leaving the ionizer is lost, especially at high resolution of the analyzer, and the proportion of lost ions is different for ions of different masses. .

Известн также квадрупольный массспектрометр , содержащий источник молекул рного пучка, ионизатор, анализатор с полеобразующими электродами и расположенный за ним приемник ионов 2.A quadrupole mass spectrometer is also known, which contains a source of molecular beam, an ionizer, an analyzer with field-forming electrodes and an ion receiver 2 located behind it.

В известном масс-спектройетре на входе ионного пучка в анализатор предусмотрены средства дл  уменьщени  вли ни  краевого пол  на ионный пучок. Однако полностью устранить вли ние краевого пол  принципиально невозможно.Means are provided in the known mass spectrometer at the entrance of the ion beam to the analyzer to reduce the influence of the edge field on the ion beam. However, it is fundamentally impossible to completely eliminate the influence of the marginal field.

Цель изобретени  - увеличение чувствительности и точности анализа.The purpose of the invention is to increase the sensitivity and accuracy of the analysis.

Claims (1)

Указанна  цель достигаетс  тем, что в квадрупольном масс-спектрометре, содержащем источник молекул рного пучка, ионизатор , анализатор с полеобразующими электродами и расположенный за ним приемник ионов, источник молекул рного пучка соединен с анализатором через коллиматор, а оптическа  ось ионизатора пересекает оптическую ось анализатора внутри последнего за пределами краевых полей анализатора на рассто нии, большем радиуса пол  анализатора. Оптические оси источника молекул рного пучка и коллиматора могут совпадать с оптической осью анализатора или пересекать ее под острым углом в точке ее пересечени  с оптической осью ионизатора. На фиг. 1 и 2 изображен предлагаемый масс-спектрометр. Масс-спектрометр содержит источник 1 молекул рного пучка, коллиматор 2, анализатор 3, ионизатор 4, приемник 5 ионов. оптические оси 6, 7, 8 и 9 соответственно источника молекул рного пучка, коллиматора , анализатора и ионизатора, молекул рный пучок с точкой 10 пересечени  оптических осей коллиматора, анализатора и ионизатора. Масс-спектрометр работает следующим образом. Молекул рный пучок направл ют из источника 1 молекул рного пучка через коллиматор 2 в анализатор 3 вдоль оси 8 последнего. Необходима  скорость движеНИН ионов вдоль оси 8 анализатора, котора  в известных квадрупольных масс-спектрометрах создаетс  за счет ускорени  ионов электрическими пол ми ионизатора 4, в предлагаемом масс-спектрометре достигаетс  тем, что молекул рный пучок направл ют вдоль ионно-оптической оси анализатора . Как известно, в молекул рном пучке все молекулы, его образующие, уже имеют направленную начальную скорость, котора  может быть весьма существенной, как, например , в случае сверхзвуковой струи. Эта скорость по пор дку величины соответствует требуемым скорост м движени  ионов вдоль анализатора. Вследствие того, что молекулы нейтральны, они проход т краевое поле анализатора без потерь и дискриминаций . Ионизаци  этих молекул осуществл етс  внутри анализатора на его оси за пределами вли ни  его краевых полей, например , лазерным излучением ионизатора. Образованные при этом ионы сохран ют начальные скорости, которыми обладали исходные молекулы, движутс  в поле анализатора , раздел ютс  по массам и регистрируютс . Вли нием краевых полей анализатора можно пренебречь внутри анализатора на рассто нии, равном или больщем радиуса пол  анализатора (последний равен половине рассто ни  между его противолежащими электродами). Поэтому целесообразно осуществл ть ионизацию молекул рного пучка внутри анализатора 3 на рассто нии от его входа, несколько больщем радиуса пол  анализатора, т. е. чтобы оптические оси 8 и 9 анализатора и ионизатора пересекались внутри анализатора 3 на рассто нии от его входа, больше. радиуса пол  анализатора 3. Наиболее удобно осуществл ть ионизацию молекул рного пучка внутри анализатора пучком фотонов, например лазерным лучом высокой плотности, так как фотоны не подвергаютс  воздействию пол  анализатора . Чувствительность анализа молекул рного пучка при этом может быть увеличена , если использовать узкий плоский световой луч, пересекающий своей плоскостью ось анализатора. Дл  ионизации могут быть использованы также пучки зар женных частиц высоких энергий, способные пересечь поле анализатора практически без отклонени  от своего первоначального направлеСоставл юща  начальной скорости молекул в молекул рном пучке будет направлена вдоль оси анализатора от его входа к его выходу и в том случае, если молекул рный пучок вводить в анализатор под острым углом к оси анализатора, т. е. под углом, меньшим 90°. В этом случае оптические оси 6 и 7 источника молекул рного пучка и коллиматора должны совпадать и пе ... оптическую ось 8 анализатора под .м в точке 10 ее пересечени  с оптической осью 9 ионизатора (фиг. 2). Во всех случа х ионизацию .молекул рного пучка целесообразно осуществл ть на оси анализатора либо вблизи оси. В это.м случае координаты зарождени  ионов минимальны , поэтому минимальны амплитуды стабильных колебаний этих ионов в анализаторе и максимальна чувствительность анализа . Таким образом, в предлагаемом квадруполном масс-спектрометре обеспечиваетс  достижение максимальной чувствительности анализа за счет исключени  потерь ионов в краевом поле анализатора и повышаетс  точность анализа, так как исключен различный уровень потерь ионов в краевом поле анализатора в зависи.мости от молекул рного веса этих ионов. Формула изобретени  1. Квадрупольный масс-спектрометр, содержащий источник молекул рного пучка, ионизатор, анализатор с полеобразующими электродами и расположенный за ним приемник ионов, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  чувствительности и точности анализа, источник молекул рного пучка соединен с анализатором через коллиматор, а оптическа  ось ионизатора пересекает оптическую ось анализатора внутри последнего за пределами краевых полей анализатора на рассто нии, большем радиуса пол  анализатора.This goal is achieved by the fact that in a quadrupole mass spectrometer containing a molecular beam source, an ionizer, an analyzer with field-forming electrodes and an ion receiver located behind it, the molecular beam source is connected to the analyzer through a collimator, and the optical axis of the ionizer intersects the optical axis of the analyzer inside the latter is outside the marginal fields of the analyzer at a distance greater than the radius of the floor of the analyzer. The optical axes of the source of the molecular beam and the collimator may coincide with the optical axis of the analyzer or intersect it at an acute angle at the point of its intersection with the optical axis of the ionizer. FIG. 1 and 2 depict the proposed mass spectrometer. The mass spectrometer contains a source of 1 molecular beam, a collimator 2, an analyzer 3, an ionizer 4, a receiver 5 ions. optical axes 6, 7, 8 and 9, respectively, of the source of the molecular beam, collimator, analyzer and ionizer, the molecular beam with the point 10 of intersection of the optical axes of the collimator, analyzer and ionizer. Mass spectrometer works as follows. The molecular beam is directed from the source of the molecular beam 1 through the collimator 2 to the analyzer 3 along the axis 8 of the latter. The required speed of movement of the ions along the axis 8 of the analyzer, which in known quadrupole mass spectrometers is created by ion acceleration by the electric fields of the ionizer 4, in the proposed mass spectrometer is achieved by directing the molecular beam along the ion-optical axis of the analyzer. As is known, in a molecular beam, all molecules that form it already have a directional initial velocity, which can be quite substantial, as, for example, in the case of a supersonic jet. This velocity in the order of magnitude corresponds to the required ion velocity along the analyzer. Due to the fact that the molecules are neutral, they pass the edge field of the analyzer without loss and discrimination. The ionization of these molecules is carried out inside the analyzer on its axis beyond the influence of its edge fields, for example, by laser radiation from the ionizer. The ions thus formed retain the initial velocities possessed by the initial molecules, move in the field of the analyzer, are separated by masses, and are recorded. The effect of the edge fields of the analyzer can be neglected inside the analyzer at a distance equal to or greater than the radius of the analyzer's floor (the latter is equal to half the distance between its opposite electrodes). Therefore, it is advisable to ionize the molecular beam inside the analyzer 3 at a distance from its entrance, somewhat larger than the radius of the field of the analyzer, i.e., that the optical axes 8 and 9 of the analyzer and ionizer intersect inside the analyzer 3 at a distance from its entrance, more. radius of the analyzer field 3. It is most convenient to ionize the molecular beam inside the analyzer with a photon beam, such as a high-density laser beam, since photons are not affected by the floor of the analyzer. In this case, the sensitivity of the molecular beam analysis can be increased by using a narrow flat light beam intersecting the axis of the analyzer with its plane. For ionization, high-energy charged particle beams capable of crossing the analyzer field with little or no deviation from their original direction can be used. The component of the initial velocity of molecules in a molecular beam will be directed along the axis of the analyzer from its entrance to its exit and in the event that Introduce the beam into the analyzer at an acute angle to the axis of the analyzer, i.e., at an angle less than 90 °. In this case, the optical axes 6 and 7 of the source of the molecular beam and the collimator must coincide and ne ... the optical axis 8 of the analyzer below at its intersection point 10 with the optical axis 9 of the ionizer (Fig. 2). In all cases, it is advisable to ionize the molecular beam on the axis of the analyzer or near the axis. In this case, the coordinates of the nucleation of ions are minimal; therefore, the amplitudes of stable oscillations of these ions in the analyzer are minimal and the sensitivity of the analysis is maximal. Thus, in the proposed quadrupole mass spectrometer, the maximum sensitivity of the analysis is achieved by eliminating ion losses in the edge field of the analyzer and the accuracy of the analysis is improved, since a different level of ion losses in the edge field of the analyzer is excluded depending on the molecular weight of these ions. Claim 1. A quadrupole mass spectrometer comprising a molecular beam source, an ionizer, an analyzer with field-forming electrodes and an ion receiver located behind it, characterized in that, in order to increase the sensitivity and accuracy of the analysis, the molecular beam source is connected to the analyzer through a collimator and the optical axis of the ionizer intersects the optical axis of the analyzer inside the latter outside the boundary fields of the analyzer at a distance greater than the radius of the field of the analyzer.
SU802875355A 1980-01-28 1980-01-28 Quadruple mass spectrometer SU957318A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802875355A SU957318A1 (en) 1980-01-28 1980-01-28 Quadruple mass spectrometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802875355A SU957318A1 (en) 1980-01-28 1980-01-28 Quadruple mass spectrometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU957318A1 true SU957318A1 (en) 1982-09-07

Family

ID=20874647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802875355A SU957318A1 (en) 1980-01-28 1980-01-28 Quadruple mass spectrometer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU957318A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4242766A1 (en) * 1992-12-17 1994-06-23 Leybold Ag Quadrupole mass filter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4242766A1 (en) * 1992-12-17 1994-06-23 Leybold Ag Quadrupole mass filter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1249381A (en) Low noise tandem quadrupole mass spectrometers and method
EP0587707B1 (en) Time-of-flight mass spectrometer with an aperture enabling tradeoff of transmission efficiency and resolution
JP2567736B2 (en) Ion scattering analyzer
US5661298A (en) Mass spectrometer
US10930487B2 (en) Double bend ion guides and devices using them
JPH0346747A (en) Ion mirror device for flying timetype mass analyser
US4672204A (en) Mass spectrometers
US5898173A (en) High resolution ion detection for linear time-of-flight mass spectrometers
US11101123B2 (en) Extraction system for charged secondary particles for use in a mass spectrometer or other charged particle device
US4943718A (en) Mass spectrometer
US4754135A (en) Quadruple focusing time of flight mass spectrometer
SU957318A1 (en) Quadruple mass spectrometer
EP0501257B1 (en) Ion scattering spectrometer
IL33204A (en) An improved ion-optical system
SU801137A1 (en) Mass spectrometer
JP2000067807A (en) Method and device for separating ion from ion beam
JPS60121663A (en) Laser excitation ion source
JPH06131999A (en) Emittance measuring device for ion beam
US5107110A (en) Simultaneous detection type mass spectrometer
US4134013A (en) Mass spectrometers
US10770278B2 (en) Extraction system for charged secondary particles for use in a mass spectrometer or other charged particle device
US3783278A (en) Single magnet tandem mass spectrometer
JPH034433A (en) Flight time type mass spectrometry device
JPH02158048A (en) Mass spectrometry device
SU721869A1 (en) Prizm-type mass-spectrometer with energywise focussing