Устройство развертки масс-спектра

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.06. 81(21) 3302546/18-21 f j1) hh. Куу.з

H 01 J 49/30 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (33) УДК 621 ° 384 (088.8) Опубликовано 07. 12. 82. Бюллетень ¹ 45

Дата опубликования описания 071282

В.В.Вершевский, А.А. Гольдин, Д.Е. Житников и Ю.А. Исаков (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Научно-техническое объединение AH СССР (54 ) УСТРОЙСТВО РАЗВЕРТКИ МАСС-СПЕКТРА

Изобретение относится к массспектрометрии и может быть использовано для развертки масс-спектра путем изменения магнитного поля электромагнита масс-анализатора по экспоненциальному закону.

Для создания экспоненциальной развертки масс-спектра используются специальные генераторы, выполйенные на операционных усилителях, выходное напряжение которых поступает на вход стабилизатора тока или магнитного поля электромагнита.

Полосу частот пропускания стабилизатора выбирают достаточно широкой, чтобы не искажать закон развертки (13 и (2).

Недостатками указанных систем являются относительная сложность схемы и большие шумы магнитного поля, определяемые широкой полосой частот пропускания стабилизатора. Шумы магнитного поля ограничивают разрешающую способность масс-спектрометра и точность измерений.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство развертки масс-спектров масс-спектрометра МИ1320. Устройство содержит регулируемый источник опорного напряжения, сумматор, инвертор, переключатель направления развертки, интегратор, контакт включения развертки, усилитель стабилизатора поля, электромагнит, преобразователь магнитного поля в напряжение, переменный регистр для установки скорости развертки массспектра.

В приведенной схеме выходное напряжение сумматора, а следовательно, и магнитное поле изменяются по экспоненциальному закону. Скорость развертки устанавливается переменным резистором интегратора (3 .

Отрицательная обратная связь по скорости изменения магнитного поля электромагнита осуществляется с помощью дополнительной обмотки, подключенной к входу сумматора, и приводит к сокращению полосы частот пропускания, что снижает шумы магнитного поля. Однако сокращение полосы частот ограничено искажениями э акона

25 раз вертки.

Недостатками прототипа являются большие шумы и сложность системы.

Цель изобретения - упрощение уст-. ройства и снижение шумов магнитно30 го поля, что приводит к увеличению

980192

В В exp (-t/ 2), nS Ry

1R„

В В„e x p (t / С .) . заразе

ТГ

65 разрешающей способности масс-спектрометра и точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем усилитель, электромагнит с силовой обмоткой и обмоткой отрицательной 5 обратной связи, иэ которых силовая обмотка подключена к выходу усилителя, регулируемый источник опорного напряжения, контакт включения нача-. ла развертки, переменный резистор 10 регулирования скорости развертки, (преобразователь магнитного поля в напряжение, переключатель направления развертки и два масштабных резистора, к входу усилителя подключены обмотка отрицательной обратной связи через переменный резистор, регулируемый источник напряжения через контакт включения развертки и резистор, инвертирующий и неинверти- gp ( рующий выходы преобразователя через переключатель и резистор.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит регулируемый источник 1 опорного напряжения, подключенный через контакт 2 включения начала развертки и резистор 3 к входу усилителя 4, электромагнит 5, силовая обмотка которого подключена к выходу усилителя 4, а обмотка отрицательной обратной связи подключена через регулятор б скорости развертки к входу с усилителя 4, преобразователь

7 магнитного поля в напряжение, инвертируюший и неинвертирующий выходы которого подключЕны через переключатель 8 напряжения развертки и резистор 9 к входу усилителя 4. (Работа устройства осуществляется 4р следующим образом.

Исходное магнитное поле устанавливается при замкнутом контакте 2 и верхнем положении переключателя 8.

При этом выходное напряжение регули-. 45 руемого источника 1 опорного напряжения поступает на вход усилителя 4.

На этот же вход усилителя 4 поступает напряжение преобразователя 7 магнитного поля. Разность входных токов усиливается усилителем 4 и поступает на силовую обмотку электромагнита 5. Магнитное поле электромагнита 5, таким образом, устанавливается пропорциональным выодному напряжению источника 1. Отцательная обратная связь по сКорости изменения магнитного поля электромагнита 5 осуществляется с помощью дополнительной обмотки, напряжение которой через регулятор б поступает на вход усилителя 4. Выбор направления развертки, т.е. увеличение или уменьшение магнитногп поля„ осуществляется с помощью переключателя 8.

Включение начала развертки массспектра осуществляется размыканием контакта 2. Для верхнего положения переключателя 8 магнитное поле уменьшается по экспоненциальному закону где  — мгновенное значение магнитной индукции, В - исходное значение магнитной,индукции, t — время от начала развертки, т — постоянная времени системы. .Скорость. развертки определяет-, ся глубиной отрицательной обратной связи по скорости изменения магнитного поля и устанавливается регулятором б. где п — число витков обмотки обратной связи, S — сечение сердечника электромагнита, > R u R — сопротивления регулятора б л и резистора 9 соответственно, коэффициент преобразования магнитной индукции в напряжение.

Для нижнего положения переключателя 8 магнитное поле увеличивается по экспоненциальному закону

Для известного устройства из условия допустимых искажений закона развертки масс-спектра постоянную времени стабилизатора принимают равной где - постоянная времени экспораМ ненциального закона развертки.

Так как для предлагаемого устройства = pa39i то относительное уменьшение шука равно

Вш, -у — 1 0 - „1 0 0 3 -; 1 0

/ где  — шумовая составляющая магнитШ л ной индукции известного устройства,  — то же, для предлагаемого устройства.

980192

15

Формула изобретения

Составитель И. Некрасов

Редактор Т. Лопатина Техред A.Áàáèíåö Корректор А.Ференц

Заказ 9372/43 Тираж 761 Подписное

ВНИИПИ Государственного, комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130 35, Москва, 5-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал. ППП "Патент", r.Óêãîðîä. ул.Проектная, 4

Результаты лабораторных испытаний макета предлагаемого устройства показали, что оно существенно проще по сравнению с известным и обеспечивает уменьшение шума магнитного поля более чем в десять раэ. Кроме того, отсутствие переходных процессов при изменении скорости развертки позволяет с помощью ЭВМ в процессе развертки масс-спектра управлять ее скоростью. Это позволяет проходить участки масс-спектра, не несущие полезной информации с макt симальной скоростью,и производить измерения заданных участков массспектра при оптимальной скорости развертки, существенно сокращая, таким образом, время анализа.

Устройство развертки масс-спектра, содержащее усилитель, электромагнит с силовой обмоткой и обмоткой отрицательной обратной связи, из которых 25 силовая обмотка подключена к выходу усилителя, регулируемый источник опорного напряжения, контакт включения начала развертки, переменный р ==стор регулирования скорости развертки, преобразователь магнитного поля в напряжение, переключатель направления развертки и два масштабных резистора, о т л и ч а ю щ е е -> с я тем, что, с целью уменьшения шумов магнитного поля и упрощения устройства, к входу усилителя подключены обмотка отрицательной обрат-. ной связи через переменный резистор регулируемый источник напряжения через контакт включения развертки и резистор, инвертирующий и неинвер- тирующий выходы преобразователя через переключатель и резистор.

Источники информации, принятые во внимание. йри экспертизе

1. Рафальсон A.Ý., Ыерешевский А.М.

Масс-спектрометрические приборы. М., "Атомиздат", 1968, с. 85.

2. Масс-спектрометр МХ1310. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ° 1Г3.394.014 СКБ AII AH

СССР, 1980.

3. Масс-спектрометр МИ 1320.

Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 1Г3.394.005 СКБ AII

AH СССР. Орловский завод научных .приборов МП СССР, 1977 (прототип).