[go: up one dir, main page]

SU1267512A1 - Method of analyzing charged particles in three-dimensional trap-type hyperboloid mass spectrometer - Google Patents

Method of analyzing charged particles in three-dimensional trap-type hyperboloid mass spectrometer Download PDF

Info

Publication number
SU1267512A1
SU1267512A1 SU853871686A SU3871686A SU1267512A1 SU 1267512 A1 SU1267512 A1 SU 1267512A1 SU 853871686 A SU853871686 A SU 853871686A SU 3871686 A SU3871686 A SU 3871686A SU 1267512 A1 SU1267512 A1 SU 1267512A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
charged particles
analyzer
center
electrodes
electrode
Prior art date
Application number
SU853871686A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Эрнст Пантелеймонович Шеретов
Борис Иванович Колотилин
Сергей Петрович Овчинников
Игорь Владимирович Филиппов
Original Assignee
Рязанский Радиотехнический Институт
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 Рязанский Радиотехнический Институт filed Critical Рязанский Радиотехнический Институт
Priority to SU853871686A priority Critical patent/SU1267512A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1267512A1 publication Critical patent/SU1267512A1/en

Links

Landscapes

  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к области масс-спектрометрии. Может быть использовано при создании гиперболондных масс-спектрометров типа трехмерной ловушки с высокой разрешающей способностью и чувствительностью. Цель изобретени  - повьш1ение точности анализа. Способ заключаетс  в следукицем. С помощью источника 3 через сквозной канал в кольцевом электроде 2 в рабочий объем анализатора, ограниченньш электродами 1 и 2, во врем  ионизации ввод т электронный поток 4. Молекулы ионизируютс  вблизи центра системы, после чего осуществл етс  их сортировка в высокочастотном с посто нной составл ющей пол . Дл  достижени  поставленной цели после окончани  процесса сортировки зар женные частицы ускор ют в направлении торцовых электродов 1, а после прохождени  ими тордовых электродов зар женные частицы тормоз т разностью потенциалов, определ емой соотношением, приведенным СЛ в материалах изобретени . Дл  достижени  положительного эффекта достаточно во врем  вывода подать между кольцевым и торцовым электродами разность потенциалов в 80-90 В. При этом молекул рные ионы легко отдел ютс . Устройство дл  реализации, способа также содержит дополнительнуюThis invention relates to the field of mass spectrometry. It can be used to create hyperbolic mass spectrometers such as three-dimensional traps with high resolution and sensitivity. The purpose of the invention is to increase the accuracy of the analysis. The method is to follow up. With the help of source 3 through the through channel in the ring electrode 2 into the working volume of the analyzer, limited by electrodes 1 and 2, during ionization the electron flow 4 is introduced. The molecules are ionized near the center of the system, after which they are sorted in a high-frequency constant. the floor To achieve this goal, after the sorting process has been completed, the charged particles are accelerated in the direction of the end electrodes 1, and after they pass through the lead electrodes, the charged particles are decelerated by a potential difference determined by the ratio shown in the materials of the invention. To achieve a positive effect, it is sufficient during the output to apply a potential difference of 80-90 V. between the ring and end electrodes. In this case, the molecular ions are easily separated. A device for implementing the method also contains additional

Description

сетку 5, детектор зар женных частиц, кружочками обозначены положительные зар женные частицы. Данный способ позвол ет простыми средствами осуществить значительные подавлени  пиков осколочных ионов в массовых спектрах бе  уменьшени  интенсивности пиков молекул рных ионов. 2 ил.grid 5, detector of charged particles; circles denote positive charged particles. This method allows simple means to significantly suppress the peaks of fragment ions in the mass spectra without reducing the intensity of the peaks of molecular ions. 2 Il.

1one

Изобретение относитс  к области масс-спектрометрии, а точнее к гиперболоидной масс-спектрометрии, и может быть использовано при создании гиперболоидньпс масс-спектрометров типа трехмерной ловушки с высокой разрешающей способностью и чувствительностью.The invention relates to the field of mass spectrometry, and more specifically to hyperboloid mass spectrometry, and can be used to create hyperbolic mass spectrometers of the type of three-dimensional trap with high resolution and sensitivity.

Цель изобретени  - повышение точности анализа.The purpose of the invention is to improve the accuracy of the analysis.

Амплитуда колебаний зар женных частиц в гиперболоидных масс-аналйзаторах зависит от начальных координат (Ур) .и скоростей (TO) последних. При увеличении (Y) и (Y,,) амплитуда колебаний нарастает.The amplitude of oscillations of charged particles in hyperboloid mass analyzers depends on the initial coordinates (Eq) and the velocities (TO) of the latter. With increasing (Y) and (Y ,,), the amplitude of oscillations increases.

Обычно в гиперболоидных массспектрометрах типа трехмерной ловушки молекулы и атомы газа ионизируют вблизи центра системь:. При этом, если ионизирующий электронный поток вводить через кольцевой электрод, то начальна  координата на образование ионов по оси (Q) симметрии оказываетс  достаточно малой. Поэтому , в основном амплитуда колебаний будет определ тьс  начальной скоростью (Zo). зар женных частиц по этой оси. Молекул рные ионы образуютс  при ионизации, как известно, с малыми тепловьми начальными скорост ми. Поэтому амплитуда колебаний этих ионов мала и во врем  сортировки они локализуютс  (по оси Z ) вблизи центра системы (начала координат Z 0). Осколочные ионы при образовании имеют в основной своей массе большие начальные энергии. Вследствие этого при сортировке они распредел ютс  по всему рабочему объему анализатора Другими словами, если интересоватьс  их положением вдоль оси Z , то можно сказать, что они распредел ютс  по всей оси от Z 0 до Z с1, где 4 - рассто ние от центра системы до торцового электрода. ЕслиUsually in hyperboloid mass spectrometers of the type of three-dimensional trap molecules and gas atoms ionize near the center of the system :. In this case, if the ionizing electron flow is introduced through the ring electrode, then the initial coordinate for the formation of ions along the axis (Q) of symmetry turns out to be rather small. Therefore, mainly the amplitude of oscillation will be determined by the initial velocity (Zo). charged particles along this axis. Molecular ions are formed during ionization, as is well known, with low thermal initial velocities. Therefore, the oscillation amplitude of these ions is small and during sorting they are localized (along the Z axis) near the center of the system (origin Z 0). Fragmentation ions in the formation have for the most part large initial energies. As a result, when sorting they are distributed over the entire working volume of the analyzer. In other words, if you are interested in their position along the Z axis, you can say that they are distributed along the entire axis from Z 0 to Z C1, where 4 is the distance from the center of the system to end electrode. If a

во врем  вывода в анализаторе создано посто нное ускор ющее поле вдоль оси Z (например, во врем  вывода потенциалы на электродах посто нны и положительный потенциал кольцевого электрода выше потенциала торцевых электродов), то в зависимости от положени  частиц в момент начала вывода, они, проход  через торцовыйduring the output in the analyzer a constant accelerating field is created along the Z axis (for example, during the output the potentials on the electrodes are constant and the positive potential of the ring electrode is higher than the potential of the end electrodes), then, depending on the position of the particles at the moment of the start of the output, they pass through face

электрод, будут иметь различные скорости . Те ионы, которые в момент начала ввода находились в центре системы , приобретут в поле большую скорость . Если теперь за торцовым злеКтродом расположить тормоз щую сетку, то с ее помощью можно пропускать в сторону детектора только быстрые ионы, т.е. те, которые в момент начала вывода находились вблизи началаelectrode will have different speeds. Those ions that at the time of the start of the input were located in the center of the system will acquire greater speed in the field. If the decelerating grid is now located behind the front end electrode, then it can be used to pass only fast ions towards the detector, i.e. those that at the time of the beginning of the withdrawal were near the beginning

координат (в данном случае - молекул рные ионы). Таким образом, в самом анализаторе во врем  вывода можно избирательно ускор ть молекул рные ионы по сравнению с осколочными,coordinates (in this case, molecular ions). Thus, in the analyzer itself, during the extraction, molecular ions can be selectively accelerated compared to fragmentation,

использу  lix местоположение в объеме анализатора во врем  сортировки.using lix location in the analyzer volume during sorting.

В результате ускорени  зар женных частиц в анализаторе и торможени  их за пределами анализатора создаетс As a result of acceleration of charged particles in the analyzer and their braking outside the analyzer, a

положительный эффект, заключающийс  в том, что относительна  высота пиков осколочных ионов резко (в 3-5 раза) уменьшаетс  по сравнению с высотой пиков молекул рных ионов. Приthe positive effect is that the relative height of the peaks of fragment ions decreases sharply (by a factor of 3–5) in comparison with the height of the peaks of the molecular ions. With

.этом, если правильно подобрать тормоз щую разность потенциалов, то спектр в значительной степени обедн етс  пиками осколочных ионов.This way, if one chooses the braking potential difference correctly, then the spectrum is largely depleted in the peaks of fragment ions.

Дл  достижени  положительного эй-.To achieve a positive hey.

фекта достаточно во врем  вывода подать между кольцевым и торцевыми электродами разность потенциалов в 80-90 В. При этом молекул рные ионы легко отдел ютс .It is sufficient to apply a potential difference of 80-90 V. between the annular and end electrodes during the extraction. The molecular ions are easily separated.

Claims (1)

На фиг.1 изображена схема устройства , реализующего предлагаемый 3 способ, на фиг.2 - диаграмма, отражающа  распределение потенциала по оси Z во врем  ускорени  и торможени  зар женных частиц. Устройство,реализующее предлагаемый способ,содержит торцовые 1 и кольцевой 2 электроды анализа;Тора , источник 3 ионизирующего электронного потока, ионизирующий электронный поток 4, дополнительную сетку 5, детектор 6 зар женных частиц. Кроме того, на фиг.1 кружка ми обозначены положительные зар жен ные частицы (ионы). Способ осуществл ют следующим об разом. С помощью источника 3 через скво ной канал (не показан) в кольцевом электроде 2 в рабочий объем анализатора , ограниченный электродами 1 и 2, во врем  ионизации ввод т электронный поток 4. Молекулы ионизируютс  вблизи центра системы (Z 0), после чего осуществл етс  их сортировка в высокочастотном с посто нной составл ющей поле. После окончани  процесса сортировки на кольцевой электрод 2 подают посто н ный потенциал UK , а на торцовые электроды 1 подают посто нный потенциал UT 1ри этом отсортированные зар женные частицы ускор ют вдоль оси 1 . Частицы проход т через торцовый электрод (сквозные каналы дл  вывода частиц в торцовом электроде не показаны) со скоростью вдоль оси 1 , соответствующей в основном положению частицы кначалу вывода. В таком случае, если к конц времени сортировки частицы -имели ма лые координаты по оси 2 (Z,), то эт частицы, проход  через торцовый электрод, будут иметь большую скорость вдоль оси 1 . Теперь, если за торцевым электродом выход щие ионы тормозить разностью потенциалов uU равной / пор дка / U центр - 1} коль / и центр/ - потенциал центра рабочего объема/., то в сторону детектор смогут проходить только ионы, находивщиес  к; моменту начала вывода вблизи центра системы, т.е. ионы, образовавшиес  во врем  ионизации с малыми начальными координатами - мо лекул рные ионы. Необходима  тормоз  ща  разность потенциалов л 1/,ор„ определ етс  соотношением 12 ч, 1 КР„-П/ - гдеО - потенциал кольцевого электрода на врем  вывода, UT - потенциал торцового электрода во врем  вывода. -3 РО а Хд и д - рассто ние от центра анализатора до поверхности кольцевого - электрода по ос м X и , Z, - рассто ние от центра анализатора до поверхности торцевого электрода по .оси Z . В случае осесимметричного анализатора XQ, Q Гд и Рд 1 . Экспериментальна  проверка способа осуществл лась с использованием осесимметричного анализатора типа трехмерной ловушки с Гд 19 мм и рассто нием между торцовыми электродами 38 мм. В качестве детектора ионов использовалась сборка из микроканальных пластин. При и 250 В, 1} 163 В,литорм 3 В (по сравнению с случаем й1)) относительна  высота пиков 18, 28,32,40 а.е.м. оставалась неизменной, а высота пиков 29,27,39, 43,44 уменьшалась в 3-4 раза. Предлагаемый способ позвол ет простьми средствами осуществить значительные подавлени  пиков осколочных ионов в массовых спектрах (в 3.-5 раз) без уменьшени  интенсивности пиков молекул рных ионов и, тем самьм, существенно облегчить анализ молекул рного состава анализируемой газовой смеси. Формула изобретени  Способ анализа зар женных частиц в гиперболоидном масс-спектрометре типа трехмерной ловушки с одним кольцевым и двум  торцовыми электродами, по которому зар женные частицы ввод т в рабочий объем.анализатора , сортируют по удельным зар дам и детектируют,анализируемые зар женные частицы, отличающийс  тем, что,с целью.повышени  Точности, после окончани  сортировки зар женные частицы ускор ют посто нным во времени полем вFig. 1 is a diagram of a device implementing the proposed 3 method; Fig. 2 is a diagram showing the potential distribution along the Z axis during acceleration and deceleration of charged particles. A device that implements the proposed method contains end 1 and ring 2 analysis electrodes; Thor, source 3 of ionizing electron flow, ionizing electron flow 4, additional grid 5, detector 6 of charged particles. In addition, in FIG. 1, circles denote positive charged particles (ions). The method is carried out as follows. With the help of source 3 through the squared channel (not shown) in the annular electrode 2 into the working volume of the analyzer, limited by electrodes 1 and 2, during ionization, an electron beam 4 is introduced. The molecules ionize near the center of the system (Z 0), after which sorting them in a high-frequency constant field. After the sorting process is completed, a constant potential UK is fed to the ring electrode 2, and a constant potential UT is fed to the end electrodes 1, and the sorted charged particles are accelerated along axis 1. Particles pass through the end electrode (through channels for output of particles in the end electrode are not shown) at a speed along axis 1, which basically corresponds to the position of the particle at the beginning of the output. In such a case, if by the end of the particle sorting time, the small coordinates along axis 2 (Z,), then these particles, passing through the end electrode, will have a greater speed along axis 1. Now, if the output ions behind the end electrode are braked by a potential difference uU equal to / order / U center - 1} ring / and center / - potential of the center of the working volume /., Then only ions located in the direction of the detector can pass; the moment the output begins near the center of the system, i.e. The ions formed during ionization with small initial coordinates are molecular ions. The required decelerating potential difference l 1 /, opr is determined by the ratio 12 h, 1 CR „-P / - where O is the potential of the ring electrode at the output time, UT is the potential of the end electrode at the time of the output. -3 PO and XD and g - the distance from the center of the analyzer to the surface of the ring - electrode along the axis X and Z, is the distance from the center of the analyzer to the surface of the end electrode along the axis Z. In the case of an axisymmetric analyzer XQ, Q Gd and Rd 1. An experimental verification of the method was carried out using an axisymmetric analyzer such as a three-dimensional trap with a Gd of 19 mm and a distance between the end electrodes of 38 mm. An assembly of microchannel plates was used as an ion detector. When and 250 V, 1} 163 V, lithorm 3 V (as compared with the case of d1)), the relative height of the peaks is 18, 28,32,40 amu. remained unchanged, and the height of the peaks 29,27,39, 43,44 decreased by 3-4 times. The proposed method allows using simple means to significantly suppress the peaks of fragment ions in the mass spectra (by a factor of 3.-5) without reducing the intensity of the peaks of the molecular ions and, thus, greatly facilitate the analysis of the molecular composition of the analyzed gas mixture. DETAILED DESCRIPTION A method for analyzing charged particles in a three-dimensional trap-type hyperboloid mass spectrometer with one ring and two end electrodes, according to which charged particles are introduced into the working volume of the analyzer, sorted by specific charges and detected the fact that, in order to increase Accuracy, after the termination of sorting, the charged particles are accelerated by a constant time field направлении торцовых электродов, а после прохождени  ими торцовьк электродов зар женные частицы тормо з т раэностью потенциалов, определ емой соотношениемthe direction of the end electrodes, and after the passage of the ends of the electrodes by them, the charged particles are decelerated by the intensity of the potentials, determined by the ratio Ч.--ПТГп-- - .Ch .-- PTGp-- -. где DH - потенциал, подаваемый на кольцевой электрод во врем  ускорени . В,where DH is the potential applied to the ring electrode during acceleration. AT, 12675121267512 и -потенциал, подаваемый наand -potential supplied to торцовыеэлектроды во врем  ускорени  , В,end electrodes during acceleration, B, (2:-.р.г:/х(2: -. Р.г: / х Хд и Yq - рассто ни  от центра анализатора до поверхности кольцевого электрода по ос м X ,Y ,Xd and Yq are the distances from the center of the analyzer to the surface of the ring electrode along the axis X, Y, Zg рассто ние от центра анализатора до поверхности торцового электрода по оси 2 .Zg is the distance from the center of the analyzer to the surface of the end electrode along axis 2.
SU853871686A 1985-02-25 1985-02-25 Method of analyzing charged particles in three-dimensional trap-type hyperboloid mass spectrometer SU1267512A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU853871686A SU1267512A1 (en) 1985-02-25 1985-02-25 Method of analyzing charged particles in three-dimensional trap-type hyperboloid mass spectrometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU853871686A SU1267512A1 (en) 1985-02-25 1985-02-25 Method of analyzing charged particles in three-dimensional trap-type hyperboloid mass spectrometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1267512A1 true SU1267512A1 (en) 1986-10-30

Family

ID=21168596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU853871686A SU1267512A1 (en) 1985-02-25 1985-02-25 Method of analyzing charged particles in three-dimensional trap-type hyperboloid mass spectrometer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1267512A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2276426C1 (en) * 2004-12-14 2006-05-10 Рязанская государственная радиотехническая академия Method and device for sorting out charged particles by specific charge

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Шеретов Э.П. и др. 11ТЭ № 1, С.166, 1971. Авторское свидетельство СССР 1104602, кл. Н 01 J 49/42, 1983. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2276426C1 (en) * 2004-12-14 2006-05-10 Рязанская государственная радиотехническая академия Method and device for sorting out charged particles by specific charge

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5206508A (en) Tandem mass spectrometry systems based on time-of-flight analyzer
JP3176918B2 (en) Trace component analyzer and method
US5117107A (en) Mass spectrometer
US5202561A (en) Device and method for analyzing ions of high mass
US6080985A (en) Ion source and accelerator for improved dynamic range and mass selection in a time of flight mass spectrometer
US3885155A (en) Mass spectrometric determination of carbon 14
US8283624B2 (en) Apparatus and method for elemental analysis of particles by mass spectrometry
US4778993A (en) Time-of-flight mass spectrometry
US3639757A (en) Apparatus and methods employing ion-molecule reactions in batch analysis of volatile materials
US5659170A (en) Ion source for compact mass spectrometer and method of mass analyzing a sample
US2427484A (en) Ionic gas analysis
US5661298A (en) Mass spectrometer
GB2518122A (en) An electron ionisation apparatus
US5898173A (en) High resolution ion detection for linear time-of-flight mass spectrometers
US3576992A (en) Time-of-flight mass spectrometer having both linear and curved drift regions whose energy dispersions with time are mutually compensatory
US2772364A (en) Mass spectrometry
Stults et al. Mass spectrometry/mass spectrometry by time-resolved magnetic dispersion
JPH05251039A (en) Secondary ion mass spectrometry device
US4694167A (en) Double pulsed time-of-flight mass spectrometer
Gspann Negatively charged helium-4 clusters
SU1267512A1 (en) Method of analyzing charged particles in three-dimensional trap-type hyperboloid mass spectrometer
US5872824A (en) Method for studying a sample of material using a heavy ion induced mass spectrometer source
Geno et al. 252Cf Plasma desorption mass spectrometry at low acceleration voltages using the electrostatic particle guide
US3555271A (en) Radio frequency mass analyzer of the nonuniform electric field type
KR102088824B1 (en) Time of flight mass spectrometer and driving method thereof