WO2014073943A1 - Многоотражательныи времяпролетный масс-анализатор - Google Patents

Многоотражательныи времяпролетный масс-анализатор Download PDF

Info

Publication number
WO2014073943A1
WO2014073943A1 PCT/KZ2013/000009 KZ2013000009W WO2014073943A1 WO 2014073943 A1 WO2014073943 A1 WO 2014073943A1 KZ 2013000009 W KZ2013000009 W KZ 2013000009W WO 2014073943 A1 WO2014073943 A1 WO 2014073943A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
analyzer
flight mass
mass analyzer
electrodes
time
Prior art date
Application number
PCT/KZ2013/000009
Other languages
English (en)
French (fr)
Original Assignee
Некоммерческое Акционерное Общество "Алматинский Университет Энергетики И Связи"
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 Некоммерческое Акционерное Общество "Алматинский Университет Энергетики И Связи" filed Critical Некоммерческое Акционерное Общество "Алматинский Университет Энергетики И Связи"
Publication of WO2014073943A1 publication Critical patent/WO2014073943A1/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
    • H01J49/34—Dynamic spectrometers
    • H01J49/40—Time-of-flight spectrometers
    • H01J49/406—Time-of-flight spectrometers with multiple reflections

Definitions

  • the invention relates to the field of instrumentation, namely to mass spectrometry and can be used in bioorganic chemistry for identification and quantitative analysis of various substances and their mixtures.
  • Known multi-reflective time-of-flight mass analyzer of high resolution consisting of an ion source, ion detector and analyzer, which is a system of two parallel to each other two-dimensional electrostatic mirrors.
  • the electrodes of this system are pairs of parallel plates separated by straight gaps, located at the same potential and at the same distance from the plane of symmetry of the field, called the middle plane of the system.
  • the main disadvantage of the known mass analyzer is the lack of spatial focusing of ions in the direction of the middle plane, since two-dimensional electrostatic fields give spatial focusing of ions in only one direction - in the direction vertical to the middle plane. This leads to the loss of ions in the beam, which reduces the sensitivity of the device.
  • electrostatic lens-mirror system which is a pair of parallel two-dimensional electrostatic mirrors, between which there is a set of two-dimensional electrostatic lenses (optional element).
  • the objective of the invention is to simplify the design
  • a * multi-reflective time-of-flight mass analyzer containing an ion source, an ion detector and an analyzer in which, in
  • an electrostatic transaxial lens-mirror system (a combination of electrostatic transaxial lenses and mirrors) is used as an analyzer, the electrodes of which are pairs of parallel plates separated by annular gaps and located at the same distance from the common plane of symmetry - the middle plane of the system.
  • the external electrode is divided into two half rings so that the device can operate both in lens mode and in mirror mode, and the number of internal electrodes can be 2 or more.
  • One of the external electrodes can be made in the form of a continuous semicircle type of cover. It should be noted that the number of internal electrodes has? important to achieve high-order time-of-flight focusing, hence, high resolution.
  • An external electrode in the form of a continuous half-ring gives additional analyzer compactness.
  • FIG. 1 One of the possible variants of the proposed multi-reflective time-of-flight mass analyzer is schematically depicted in figure 1 (projection onto the middle plane - the plane of the figure).
  • the electrodes of the electrostatic transaxial lens-mirror system differ from the electrodes of two-dimensional systems only in that they have an annular shape with a common middle plane, and the external electrode is made in the form of two half rings. This shape of the electrodes not only gives the device a more compact look, but also allows spatial focusing in two mutually perpendicular directions without additional elements.This system can work both in lens mode and in mirror mode.
  • An external electrode with potential V and internal electrodes with potentials V 2 and V 3 form a three-electrode transaxial lens
  • an external electrode with negative potential - V 4 , and internal electrodes with potentials V 2 and V 3 form a three-electrode transaxial mirror.
  • the ion source S and the ion detector D are under the potential V ⁇ and are located in the focal plane of the transaxial lens, which simultaneously performs the functions of forming an ion beam before entering the analyzer and focusing them after the analyzer.
  • the proposed device operates as follows.
  • the ion beam emitted by the ion source S after being formed by a lens (an external electrode with potential ⁇ and internal electrodes with potentials V 2 and V 3 ), is repeatedly reflected in the mirror (external electrode with negative potential - V 4 , and internal electrodes with potentials V 2 and V 3 ), then focuses with the lens
  • the advantage of the invention is the simple and compact design of the analyzer, high resolution and high sensitivity.

Abstract

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к масс-спектрометрии, и может применяться в биоорганической химии для идентификации и количественного анализа различных веществ и их смесей. Многоотражательный времяпролетный масс-анализатор высокого разрешения и большой чувствительности содержит ионный источник, детектор ионов и анализатор, в качестве анализатора которого использована электростатическая трансаксиальная линзово-зеркальная система, электродами которой служат пары параллельных пластин, разделенных кольцевыми зазорами и расположенных на одинаковом расстоянии от общей плоскости симметрии, а внешний электрод разделен на два полукольца. Преимущества предлагаемого многоотражательного времяпролетного масс-анализатора: 1. простая и компактная конструкция масс-анализатора; 2. наличие дополнительной функции формирования и фокусировки пучка ионов до и после отражения зеркалом, приводящей к дополнительному повышению чувствительности времяпролетного масс-анализатора в целом.

Description

МНОГООТРАЖАТЕЛЬНЫЙ ВРЕМЯПРОЛЕТНЫЙ
МАСС-АНАЛИЗАТОР
MULTIREFLECTIVE TIME-OF-FLIGHT MAS S ANAL YZER
Изобретение относится к области приборостроения, а именно к масс-спектрометрии и может применяться в биоорганической химии для идентификации и количественного анализа различных веществ и их смесей.
Известен многоотражательный времяпролетный масс-анализатор высокого разрешения, состоящий из ионного источника, детектора ионов и анализатора, представляющего собой систему из двух параллельных друг другу двумерных электростатических зеркал. Электродами этой системы служат разделенные прямыми зазорами пары параллельных пластин, находящихся под одним тем же потенциалом и на одинаковом расстоянии от плоскости симметрии поля, называемой средней плоскостью системы. (Назаренко Л.М.,Й Секунова Л.М., Якушев Е.М. А.С. SU 1725289 А1 , 1992.)
Основным недостатком известного масс-анализатора является отсутствие пространственной фокусировки ионов в направлении средней плоскости, так как двумерные электростатические поля дают пространственную фокусировку ионов только в одном направлении - в вертикальном к средней плоскости направлении. Это приводит к потере ионов в пучке, что снижает чувствительность прибора.
Известен планарный многоотражательный времяпролетный масс- анализатор высокого разрешения и большой чувствительности , состоящий из ионного источника, детектора ионов и анализатора, для получения фокусировки в двух взаимно-перпендикулярных направлениях анализатор выполнен в виде двумерной
электростатической линзово-зеркальной системы, представляющей собой пару параллельных друг другу двумерных электростатических зеркал, между которыми расположен набор двумерных электростатических линз (дополнительный элемент). (М.И.Явор, А.Н.Веренчиков. Планарный многоотражательный времяпролетный масс-анализатор, работающий без ограничения диапазона масс. // Научное приборостроение. 2004. Т. 14. N°2. С. 38-45. Mikhail Yavor, Anatoli Verentchikov, Juri Hasin, Boris Kozlov, Mikhail Gavrik, Andrey Trufanov. Planar multi-reflecting time-of- flight mass analyzer with a jig-saw ion path. // Physics Procedia 1. 2008. P. 391-400.)
Основным недостатком этого анализатора является сложность? его конструкции, обусловленные тем, что электроды зеркал и линз, имеющие одинаковую форму, расположены так, что их средние плоскости лежат во взаимно-перпендикулярных плоскостях. Кроме того, число таких линз равно числу циклов, что приводит к росту габарита прибора в целом.
Задачей изобретения является упрощение конструкции,
уменьшение габарита и увеличение чувствительности времяпролетного масс-анализатора высокого разрешения.
Для решения поставленной задачи предложен* многоотражательный времяпролетный масс-анализатор, содержащий источник ионов, детектор ионов и анализатор, в котором, в
соответствии с изобретением, в качестве анализатора используется электростатическая трансаксиальная линзово-зеркальная система (комбинация электростатических трансаксиальных линз и зеркал), электродами которой служат разделенные кольцевыми зазорами пары параллельных пластин и расположенные на одинаковом расстоянии от общей плоскости симметрии - средней плоскости системы. Внешний электрод разделен на два полукольца, чтобы устройство могло работать как в режиме линзы, так в режиме зеркала, а количество внутренних электродов может быть равно 2 и более. Один из внешних электродов может быть выполнен в виде сплошного полукольца типа крышки. Следует отметить, что количество внутренних электродов имеет? важное значение для достижения времяпролетной фокусировки высокого порядка, следовательно, высокого разрешения. Внешний электрод в виде сплошного полукольца придает дополнительную компактность анализатору.
Один из возможных вариантов предлагаемого многоотражательного времяпролетного масс-анализатора схематически изображен на фиг.1 (проекция на среднюю плоскость - плоскость рисунка). Электроды электростатической трансаксиальной линзово- зеркальной системы отличаются от электродов двумерных систем" только тем, что они имеют кольцеобразную форму с общей средней плоскостью, а внешний электрод выполнен в виде двух полуколец. Такая форма электродов не только придает устройству более компактный вид, но и позволяет осуществлять пространственную фокусировку в двух взаимно-перпендикулярных направлениях без дополнительных элементов. Такая система может работать как в режиме линзы, так в режиме зеркала. Это позволяет наряду с пространственно-времяпролетной фокусировкой в двух взаимно перпендикулярных направлениях ей выполнять отсутствующие в известном устройстве дополнительные функции: 1) формирование пучка ионов до входа в зеркало и 2) их фокусировка в детектор ионов после многократного отражения зеркалом. Это приводит к дополнительному повышению чувствительности времяпролетного масс-анализатора в целом.
Внешний электрод с потенциалом V и внутренние электроды с потенциалами V2 и V3 , образуют трехэлектродную трансаксиальную линзу, а внешний электрод с отрицательным потенциалом - V4 , и внутренние электроды с потенциалами V2 и V3 образуют трехэлектродное трансаксиальное зеркало. Ионный источник S и детектор ионов D находятся под потенциалом V{ и располагаются в фокальной плоскости трансаксиальной линзы, выполняющей одновременно функции формирования пучка ионов до входа в анализатор и фокусировки их после анализатора.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Ионный пучок, испускаемый ионным источником S, после формирования линзой (внешний электрод с потенциалом ν и внутренние электроды с потенциалами V2 и V3 ) испытывает многократное отражение в зеркале (внешний электрод с отрицательным потенциалом - V4 , и внутренние электроды с потенциалами V2 и V3 ), затем фокусируется линзой
(внешний электрод с потенциалом V и внутренние электроды с потенциалами К2 и К3 ) в детектор D.
Преимуществом предлагаемого изобретение является простая и компактная конструкция анализатора, высокое разрешение и большая чувствительность.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Многоотражательный времяпролетныи масс-анализатор, содержащий источник ионов, детектор ионов и анализатор, отличающийся тем, что анализатор представляет собой электростатическую трансаксиальную линзово-зеркальную систему, электродами которой f служат разделенные кольцевыми зазорами пары параллельных . пластин, расположенных на одинаковом расстоянии от общей плоскости симметрии - средней плоскости системы, внешний электрод которой разделен на два полукольца, а количество внутренних электродов равно 2 и более.
2 Многоотражательный времяпролетный масс-анализатор по п.1, отличающийся тем, что один из внешних электродов выполнен в виде сплошного полукольца типа крышки.
PCT/KZ2013/000009 2012-11-07 2013-07-16 Многоотражательныи времяпролетный масс-анализатор WO2014073943A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KZ2012/1178.1 2012-11-07
KZ20121178A KZ27187A4 (en) 2012-11-07 2012-11-07 Multiple reflection time-of-flight mass analyzer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014073943A1 true WO2014073943A1 (ru) 2014-05-15

Family

ID=50684948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KZ2013/000009 WO2014073943A1 (ru) 2012-11-07 2013-07-16 Многоотражательныи времяпролетный масс-анализатор

Country Status (2)

Country Link
KZ (1) KZ27187A4 (ru)
WO (1) WO2014073943A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021054812A1 (ru) * 2019-09-18 2021-03-25 Некоммерческое Акционерное Общество "Алматинский Университет Энергетики И Связи Имени Гумарбека Даукеева" Времяпролетный масс-спектрометр

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016028132A1 (ru) * 2014-08-20 2016-02-25 Некоммерческое Акционерное Общество "Алматинский Университет Энергетики И Связи" Многоотражательный времяпролетный масс спектрометр

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1725289A1 (ru) * 1989-07-20 1992-04-07 Институт Ядерной Физики Ан Казсср Врем пролетный масс-спектрометр с многократным отражением
WO2006102430A2 (en) * 2005-03-22 2006-09-28 Leco Corporation Multi-reflecting time-of-flight mass spectrometer with isochronous curved ion interface
WO2012069596A1 (en) * 2010-11-26 2012-05-31 Thermo Fisher Scientific (Bremen) Gmbh Method of mass selecting ions and mass selector

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1725289A1 (ru) * 1989-07-20 1992-04-07 Институт Ядерной Физики Ан Казсср Врем пролетный масс-спектрометр с многократным отражением
WO2006102430A2 (en) * 2005-03-22 2006-09-28 Leco Corporation Multi-reflecting time-of-flight mass spectrometer with isochronous curved ion interface
WO2012069596A1 (en) * 2010-11-26 2012-05-31 Thermo Fisher Scientific (Bremen) Gmbh Method of mass selecting ions and mass selector

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
VERENCHIKOV A.N. ET AL.: "Mnogootrazhatelny planarny vremiaproletny mass-analizator P. Rezhim vysokogo razreshenia.", ZHURNAL TEKHNICHESKOI FIZIKI, vol. 75, 2005, pages 84 - 88 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021054812A1 (ru) * 2019-09-18 2021-03-25 Некоммерческое Акционерное Общество "Алматинский Университет Энергетики И Связи Имени Гумарбека Даукеева" Времяпролетный масс-спектрометр
EP4012748A4 (en) * 2019-09-18 2022-10-26 Non-Profit Joint Stock Company "Almaty University of Power Engineering and Telecommunications" named after Gumarbek Daukeyev TIME-OF-FLIGHT MASS SPECTROMETER

Also Published As

Publication number Publication date
KZ27187A4 (en) 2013-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Boesl Time‐of‐flight mass spectrometry: introduction to the basics
JP6907226B2 (ja) 飛行時間質量分析法のためのマルチモードイオンミラープリズム及びエネルギーフィルタリング装置及びシステム
EP2688088B1 (en) Mass spectrometer
JP2019505082A5 (ru)
CN104297155B (zh) 一种多通道并行光谱探测系统
JP2017535040A5 (ru)
CN104458696A (zh) 基于数字微镜元件的微型固化拉曼光谱仪
CN103471717B (zh) 基于多狭缝阵列的超分辨光谱仪
AU2014204936B2 (en) Mass spectrometer with optimized magnetic shunt
WO2010052756A1 (ja) 質量分析方法及び質量分析装置
CN102778293A (zh) 小型中阶梯光栅光谱仪的光路结构
WO2014073943A1 (ru) Многоотражательныи времяпролетный масс-анализатор
CN104697982A (zh) 高空间分辨激光差动共焦质谱显微成像方法与装置
CA2897899C (en) Mass spectrometer with improved magnetic sector
CN104681392A (zh) 一种折线形杆状电极线形离子阱
Chang Ultrahigh-mass mass spectrometry of single biomolecules and bioparticles
JP4766170B2 (ja) 質量分析装置
CN102568997A (zh) 一种双极性反射式飞行时间质量分析器
JP6292319B2 (ja) 飛行時間型質量分析装置
WO2016028132A1 (ru) Многоотражательный времяпролетный масс спектрометр
CN103454706A (zh) 一种工作在软x射线波段的并联平场光栅及其设计方法
JP2016130732A (ja) 光学装置
Attah et al. Dual polarity ion confinement and mobility separations
EP3040676B1 (en) Position sensor
CN106971934B (zh) 一种质谱仪

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13852447

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

DPE2 Request for preliminary examination filed before expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13852447

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1