Датчик трехмерного квадрупольного масс-спектрометра

 

Датчик трехмерного квадрупольного масс-спектрометра, состоящий из двух торцовых и одного кольцевого электродов, выполненных в виде гиперболоидов и снабженный каналами для ввода и вывода исследуемых частиц и ионизирующего электронного потока, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности, канал для ввода ионизирующего электронного потока расположен вдоль большой оси кольцевого электрода.

Изобретение относится к области масс-спектрометрии и может быть использовано при создании квадрупольных масс-спектрометров с высокой разрешающей способностью и чувствительностью. Известны датчики трехмерных квадрупольных масс-спектрометров, в которых для ионизации газа в рабочем объеме датчика в последние вводится электронный поток вдоль оси симметрии (ось Z) [1] Для ввода электронного ионизирующего потока в соответствующих электродах выполняются каналы. Недостатком таких устройств является совмещение осей электронной пушки и электронного умножителя. Это приводит к значительному фону фототока, вызванного потоком фотонов на вход умножителя, что снижает отношение сигнала к шуму, то есть чувствительность масс-спектрометров. Известен также датчик трехмерного квадрупольного масс-спектрометра, состоящий из двух торцевых и одного кольцевого электродов, выполненных в виде гиперболоидов и снабженный каналами, электронный ионизирующий поток вводится через торцевые электроды [2] Это с одной стороны ухудшает отношение сигнал/шум по вышеописанным причинам, а с другой стороны не позволяет реализовать условия максимальной чувствительности, так как реальная область ионизации в объеме датчика оказывается малой. Целью изобретения является устранение указанного недостатка и повышение отношения сигнал/шум масс-спектра и его чувствительности. Это достигается тем, что каналы для ввода ионизирующего электронного потока располагаются вдоль большой оси кольцевого электрода. Поскольку сортировка частиц в датчике трехмерного квадрупольного масс-спектрометра с электродами в виде гиперболоидов осуществляется по оси, перпендикулярной торцевым электродам, и по малой оси кольцевого эллиптического электрода, то вдоль этих осей амплитуда колебаний заряженных частиц наибольшая. Вдоль большой оси рабочая точка сортируемых частиц находится в глубине стабильной области, и потому амплитуда их колебаний мала. Вследствие этого ввод ионизирующего электронного потока вдоль этой оси значительно увеличивает эффективную область ионизации и, соответственно, чувствительность прибора. При этом оси электронной пушки и умножители разносятся и существенно уменьшается паразитный фон. На чертеже изображена электродная система датчика трехмерного квадрупольного масс-спектрометра с электродами в виде гиперболоидов, с частичным вырезом их стенок. Датчик имеет два торцевых электрода 1 и 3 и один кольцевой 2. Стрелкой А показано направление ввода ионизирующего электронного потока вдоль большой оси эллипса кольцевого электрода (ось X) через отверстие 4 в кольцевом электроде. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет: а) в 6 8 раз (при разрешении > 200) увеличить чувствительность масс-спектрометра; б) почти на порядок уменьшить фон паразитного фототока на выходе электронного умножителя; в) улучшить форму массового пика за счет уменьшения нелинейных искажений поля, вызванных наличием открытых каналов в электродах датчика, поскольку последние в предлагаемом случае располагаются значительно дальше от рабочей области датчика. Испытания предлагаемого устройства полностью подтвердили его преимущества, отмеченные выше.

Формула изобретения

Датчик трехмерного квадрупольного масс-спектрометра, состоящий из двух торцовых и одного кольцевого электродов, выполненных в виде гиперболоидов и снабженный каналами для ввода и вывода исследуемых частиц и ионизирующего электронного потока, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности, канал для ввода ионизирующего электронного потока расположен вдоль большой оси кольцевого электрода.

РИСУНКИ

Рисунок 1