Анализатор монопольного масс-спектрометра

 

Изобретение относится к масс-спектрометрии. Анализатор содержит два электрода 1 и 2, рабочие профили которых имеют по крайней мере одну плоскость симметрии. Рабочий профиль электрода 1 образован частью окружности и двумя прямыми, пересекающимися друг с другом под углом α = 2π/n , где n = 2, 3, 4 ... , при этом центр окружности совпадает с точкой пересения прямых и лежит на плоскости симметрии электродной системы. Второй электрод 2 - уголковый, образован линиями, асимптотически приближающимися к прямым первого электрода. Изобретение позволяет увеличить разрешающую способность и чувствительность за счет уменьшения искажений поля. 5 ил.

Изобретение относится к масс-спектрометрии и может быть использовано при создании масс-спектрометров с высокими разрешающей способностью и чувствительностью для анализа состава вещества.

Известен анализатор монопольного масс-спектрометра, содержащий два электрода, один из которых является круглым стержнем, а другой - уголковым электродом. При этом профиль электродов характеризуется наличием одной плоскости симметрии [U. von Zahn, Rev. Sci, Instrum. 34 (1963), 1].

Недостатками такого анализатора являются принципиально неустранимые искажения поля в рабочем объеме и, как следствие этого, незначительная разрешающая способность. Кроме того, недостатками анализатора являются большие поперечные размеры электродной системы, большая в связи с этим паразитная емкость электродов на корпус, что обуславливает значительные потери мощности и ухудшение параметров выходных каскадов питающих ВЧ-генераторов, трудности юстировки электродов, влияние внешних полей на поле в рабочем объеме анализатора.

Существенно улучшенной конструкцией является анализатор, в котором уголковый электрод выполнен в виде прямоугольного ящика с квадратным сечением, на оси которого раcположен круглый стержень (авт.св. СССР N 418785, кл. H 01 J 49/42, 1974). В прототипе улучшено поле в рабочем объеме анализатора, увеличено до четырех число рабочих каналов анализа, поле в рабочем объеме анализатора экранировано от воздействия внешних источников.

Однако в прототипе при оптимальном значении отношения радиуса поля к радиусу стержня искажения поля недопустимо велики, а поперечные размеры анализатора даже больше, чем в аналоге.

Изобретение призвано устранить основные недостатки прототипа: высокий уровень искажений поля и большие поперечные размеры электродной системы анализатора, что ведет к повышению разрешающей способности и чувствительности анализатора.

Достигается это в анализаторе монопольного масс-спектрометра, содержащем два электрода, один из которых уголковый, имеющих по крайней мере одну плоскость симметрии, путем изменения рабочих профилей электродов. Профиль первого электрода образован частью окружности и двумя прямыми, пересекающимися друг с другом под углом α = 2 π/n, где n=2, 3, 4 ..., при этом центр окружности совпадает с точкой пересечения прямых и лежит на плоскости симметрии электродной системы. Рабочий профиль уголкового электрода образован линиями, асимптотически приближающимися к прямым первого рода. При такой геометрии одного из электродов решаются две основные задачи: при оптимальном значении отношения радиуса поля к радиусу окружности искажения поля оказываются существенно меньше, чем в прототипе, а из-за практически полной замкнутости электродной системы поперечные размеры анализатора оказываются минимальными, что снижает паразитные емкости электродной системы и, таким образом, мощность, потребляемую ВЧ-генератором. Кроме того, исключается влияние внешних полей на поле в рабочем объеме анализатора.

На фиг. 1, 2 и 3 изображены три варианта предлагаемой электродной системы при n=2, 3 и 4 в графическом и численном представлении; на фиг. 4 и 5 показаны сечения рабочих областей электродных систем в прототипе и в заявляемом решении, в которых совпадение поля с идеальным не хуже 0,1%.

Устройство содержит (фиг. 1, 2 и 3) электрод 1, профиль которого образован частью окружности и двумя пересекающимися прямыми, и уголковый электрод 2.

Преимущества предложенной конструкции иллюстрируются фиг. 4 и 5, где приведены расчетные данные. Отношение радиуса поля r_o и радиуса окружности R_o выбрано оптимальным в обоих случаях. Хорошо видно, что предлагаемая геометрия анализатора характеризуется меньшими искажениями поля, что позволяет получить более высокую разрешающую способность и чувствительность масс-спектрометра.

Формула изобретения

АНАЛИЗАТОР МОНОПОЛЬНОГО МАСС-СПЕКТРОМЕТРА, содержащий два электрода, один из которых уголковый, причем рабочие профили электродов имеют по крайней мере одну плоскость симметрии, отличающийся тем, что рабочий профиль второго электрода образован частью окружности и сопряженными с ней двумя отрезками прямых, продолжение которых пересекаются в центре окружности под углом где n = 2,3,4,..., а рабочий профиль уголкового электрода выполнен с периферийными частями в виде линий, сопряженных с прямыми отрезками, образующими уголковый электрод, асимптотически приближающимися к отрезкам прямых второго электрода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5