Способ измерения масс-спектров в магнитном резонансном масс- спектрометре

 

Изобретение относится к области масс-спектрометрии. Цель изобретения - повьшение точности измере ния отношения ионных токов известных пиков масс-спектра и упрощение измерения масс-спектра в широком диапазоне массовых чисел. Производят настройку на реперный пик одного из мультиплетов. Для этого одновременно изменяют магнитное поле и частоту напряжения модуляции. Измеряют произведение значения массового числа мультиплета на значение частоты напряжения модуляции. В процессе развертки масс-спектра мультиплета .. путем изменения магнитного поля масс-анализатора указанное произведе ние поддерживают постоянным. В описании приведено устройство, реализующее способ. Устройство содержит источник 1 с щелью 5, модулятор 2 с щелью 6, щель 7 дрейфа и выводной конденсатор 4 с щелью 8. 3 шт. i (Л ю 00 4 ГС О5 (риг./

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1511 4 Н 01 J 49/30

I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A8TOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2)) 3769201/24-21 (22) 17.07,84 (46) 15.03.86. Бюл. У 10 (71) Ордена Трудового Красного

Знамени специальное конструкторское бюро аналитического. приборостроения Научно-технического объе:динения АН СССР (72) 10.М.Ефис, Д.Е Житников . и Б.А.Мамырин (53) 621 ° 384 ° 6(088.8) (56) Ануфриев Г.С. ЖТФ, 47,2 452, 1977.

Алейсейчук Б.К. и др. ПТЭ, Ф 4, 206, 1979.

Мамырин Б.А. и др. ЖТФ, 42, 2577, 1972.

Мамырин Б.А., Французов А.А.

ПТЭ У 3, 114, 1962. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ. МАСС-СПЕКТРОВ

В МАГНИТНОМ РЕЗОНАНСНОМ МАСС-СПЕКТР0МЕТРЕ

„„SU„„1218426 A (57) Изобретение относится к области масс-спектрометрии. Цель изобретения — повышение точности измере» ния отношения ионных токов известных пиков масс-спектра и упрощение измерения масс-спектра в широком диапазоне массовых чисел. Производят настройку на реперный пик одного из мультиплетов. Для этого одновременно изменяют магнитное поле и частоту напряжения модуляции. Измеряют произведение значения массового числа мультиплета на значение частоты напряжения модуляции. В процессе развертки масс-спектра мультиппета .. путем изменения магнитного поля S масс-анализатора указанное произведение поддерживают постоянным. В описании приведено устройство, реали- С эующее способ. Устройство содержит источник 1 с щелью 5, модулятор 2 с щелью 6, щель 7 дрейфа и выводной конденсатор 4 с щелью 8. 3 ил.

1218426

Изобретение относится к массспеткрометрии и может быть использовано в различных магнитных резо» нансных масс-спектрометрах, применяемых в научных и практических целях для проведения масс-спектрометрического анализа веществ в газовой фазе.

Целью изобретения является повышение точности измерения отношений ионных токов известных .пиков массспектра и упрощение измерения массспектра.в широком диапазоне массовых чисел эа счет предварительной настройки на исследуемые пики сложного полигармонического спектра магнитного резонансного масс-спектрометра управлением частотой генератора и магнитным полем.

На фиг. 1 схематически представлен анализатор ИРИС, помещенный в зазор электромагнита, вариант; на фиг,2 — полигармонический спектр мультиплета; на фиг.3 — зависимость выходного тока для ионов одной массы от изменения магнитного поля.

На фиг.1 обозначены источник 1, модулятор 2, генератор 3, выводной конденсатор 4 и щели 5, 6, 7 и 8 источника, модулятора, пространства дрейфа и выводного конденсатора соответственно.

Выходящие из щелей 8 и 5 источни". ка 1 ионы разделяются по отношению массы к заряду как в обычном .180-градусном магнитном статическом масс-спектрометре -(первая ступень разделения ионов). Выделенные щелью 6 и модулятора 2 ионы лежат в узком диапазоне масс, уравнение движения ионов в одно.родном магнитном поле определяется выражением м Рн

Е 20

Ф .где — — отношение массы иона М е к его заряду е;

Н вЂ” напряженность магнитного поля; — ускорящее напряжение; — радиус круговой траектории.

Вторая ступень — магнитный резонансный анализатор, в котором разделение ионов мультиплета масс происходит по времени пролета ими круговой траектории в однородном магнитном поле.

Время пролета Тц одной окружности составляет

2вм т = — ——

Н С (2) 40

45 ких масс-спектрометров зависит от соотношения трех параметров—

U, Ни 2

50 Из вы.„глажений (1), (2), (3) при постоянной энергии ионов (U= const) и постоянной радиусе их траектории на орбите дрейфа (= const:., фиг.1) следует, что

55 е 4м,=к, A

1 Ho=k, b, (4) (5) Ионы, попавшие в щель 6 модулятора, подвергаются воздействию высокочастотного синусоидального напряжения генератора 3. Часть ионов, получивших в модуляторе достаточное приращение энергии, проходят: щель дрейфа 7 и вновь попадают в щель 6 модулятора.

Второй раз ионы проходят в модулятор в виде коротких ионных пакетов, вырезанных щелью 7 ° На измеритель ионного тока через щель 8 и выводной конденсатор 4 попадают ионы, вторично ускоренные в модуляторе. За счет разности времен пролета по орбите дрейфа и большой крутизны изменения высокочастотного поля модулятора ионы даже с малой разностью масс (малой разностью времен пролета) получают различные приращения энергии, в результате чего двигаются по круговым траекториям с различными радиусами.

Частота напряжения, питающего модулятор, связана с отношением длины окружности орбиты дрейфа к геометрическим размерам модулятора соотношением

К (3)

Ц где 1 — частота напряжения гене2 ратора, питающего модулятор; — циклотронный период ионов;

- номер гармоники (целое число при резонансном режиме работы и К = К1+ при компенсационном;

- целое число, о 0,25

Настройка на пик определенной массы в MPMC в отличие от статичес1218426 где А и  — постоянные величины;

Мо,Но о напряженность магнитного поля и номер гармоники, соответствующие совместному выполнению условий (.41 и (5) .

Следовательно, выбрав определенный номер гармоники Ко и определив экспериментально для какой-либо известной массы произведение Ко А, можно для ионов с любой другой известной из таблиц массой вычислить значения соответствующих частот.

Если при определенном значении изменить магнитное поле, то эависймость выходного тока для ионов одной массы от изменения магнитного поля будет выглядеть, как это представлено на фиг.З, так как при изменении Н, как следует из (2), изменяется ТЧ = /F и К = /F . По р мере уменьшения Н устанойтенная неизменная частота совпадает с резонансными частотами пиков со все более увеличивающимися номерами гармоник.

Падение интенсивности выходных токов при изменении Н относительно .

Н, соответствующего условиям (4) и (5) обусловлено тем, что в первой ступени прибора ионный луч сходит со щели 6 модулятора (фиг.1) .

Таким образом, при молях меньших Н и больших Н ток ионов с массой М не появляется °

1 ьй ьК вЂ” — (из выражеН Ы у1 ниЯ (5), а оК = -2--- — -(из выражечено, если

Чем больше разрешаюЩая способность первой ступени R, тем меньше

Ь Н = Н вЂ” Н =Н вЂ” Н . Следователь2 о .о < но, для получения однозначной настройки прибора на выбранный компенсационный пик при поле Но необходимо достаточно большое R . Минимальное значение разрешающей способности первой ступени прибора, отвечающее этому условию., может быть полу10 ния 3) ° Так как из (1)

2ар, Р ° где 1, — разрешающая способность по основанию пика первой .ступени, то для однозначной настройки по Н на пик с данной массой, отвечающей условиям 4) и (5) необходимо иметь R . .4Ко

Это условие технически выполнимо так как обычно К = 20-100. На фиг.2 о показан полигармонический спектр мультиплета при 1, 4 Ко и однозначный спектр при К, > 4k

Таким образом, при выполнении условия (6) однозначная развертка спектра по заданным массам сводится к вычислению соответствующих значений 1 и изменению магнитного поля так, чтобы оно проходило поле

Н для исследуемых ионов. При этом о не требуется измерение или вычисление точных значений Н, что яв— о ляется технически трудной задачей, ;Формула изобретения

Способ измерения масс-спектров в магнитном резонансном масс-спектрометре, по которому производят развертку масс-спектра мультиплета изменением магнитного поля массанализатора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения отношений ионных токов известных пиков масс-спект40 ра и упрощения измерения масс спектра в широком диапазоне массовых чисел, производят настройку на реперный пик одного из мультиплетов путем одновременного изменения

4о магнитного поля и частоты напряжения модуляции, .измеряют произведение значения массового числа мультиплета на значение частоты напряжения модуляции и поддерживают пос»

50 тоянным указанное произведение в процессе развертки спектра масс.

1218426

ZArx

Aiy+/ o o-/ èå.2

Составитель А.Нестерович

Редактор Л.Кастран Техред З.Палий Корректор М.Похо

Заказ 1134/58 Тирах 644 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная, 4