Указатель массы для квадрупольных масс-спектрометров

 

УКАЗАТЕЛЬ МАССЫ ДЛЯ КВАДРУ ПОЛЬНЫХ МАСС-СПЕКТРОМЕТРОВ,содержа1чий. амплитудный детектор, вход которого соединен с выходом источника питаиеде ГС анализатор напряжения, и иэмерич тель напряжения/ о т Jt и ч а ю ц и и с ятем, что, с целью повыше.ния точHopTri отсчета маесовьвс чисел анализи руемых ионов, в него введены последевательно вклвочённ яе управляемый источ- ; ник напряжения, коммутатор напряжения, два интегратора и пиковый детектсф, рположенные между выходом амплитуд-ного -детектора и входом измеЧ. рителя напряжения, при этсм переключав юций вход коммутатора иа1пряжеаия соединен с выходом делителя частоты , вход которого по;щ51ючен к выходу источника питающего анализатор напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

Я Е

РЕСПУБЛИК др IH 01 Т 49/42.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ 00СР

ОО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

"Н aITOPCiiOMY СЮДЕТЕЛЬСТВМ (21) 2881280/18-21 (22) 13.02.80 . (46) 23.,05.83. Вюл. 9 19 (72) С. И. Смирнов и В.Ф. Кнрносова (53) 621.384(OSS 8) (56) 1. Патент США Р 3469092, кл. Н 01 39/34, 1973.

2. Слободенюк Г.И. Квадрупольные масс-спектрометры. М., Атомиздат, 1974, с. 169-173 (прототип). (54)(57) УКАЗАТЕЛЬ МАССЫ ДЛЯ КВАДРУ1ПОЛЬНЫХ МАСС-CHEKTPONETPOB,содержаций

-амплитудный детектор, вход которого соединен с выходом источника питающе

rc анализатор напряжения, и измери".

SU„„1 A тель напряжения, о т л и ч а ю щ н йс я тем, что, с целью повнавния точности отсчета массовых чисел анализи руемых ионов, в него -asagew последо- „. вательно включенные управляемый источ-, ник напряжейия,. ксее4утатор напряжвния, два интегратора и пиковый детектор, расположенные между выходом амплитуд- . ного . детектора и входом изме -:-. рителя напряжения, при этсм переключа ющий вход ксммутатора напряжения со" единен с выходом делителя:частоты,! вход которого подключен к выходу ис- . точника питающего анализатор напряжения., 1019522

Изобретение относится к области квадрупольной масс-спектрометрии, а именно к устройствам индикации массовых чисел ионов, анализируемых квадрупольньм масс-спектрометром.

Известен указатель массы для маг-i 5 нитного масс-спектрометра, работающий по принципу эффекта Холла.. Генерируемый сигнал в спектрометре пропорционален квадрату напряженности поля в магнитном анализиторе спектрометра, деленному на ускоряющее ионы напряже. ние. Следовательно этот. сигнал пропорционален массовому числ ионов 1 ).

Однако устройство имеет невысокую точность отсчета. . 15

Наиболее близким по технической сущности к. предлагаемому. является указатель. массы для квалрупольных ..масс-сиектрометров, представляющий собой амплитудный детектор, вход которого соединен с выФодам источника питающего анализатор. напряжения, иустройство отсчета высокочастотной составляющей питающего анализатор напряжения. Напряжение с выхода де- 25 тектора,. равное амплитуде высокочастотной составляющей. питающего анали.затор напряжения, подается непосред..ственно на устройство .отсчета напряжения,: например вольтметр или схему сравнения с известным опорным напря.жением, показания которого програду.— ированы в массовых числах (2).

Так как:в квадрупольных Масс-спектрометрах массовое число анализируемых ионов прямо пропорционально амплитуде высокочастотной составляющей питающего анализатор напряжения и обратно пропорционально квадрату ее частоты, то.:данные указатели точно. отражают номер, массы только при развертке 40 масс-;спектра посредством изменения амплитуды питающего напряжения при идеальной стабильности частоты. В случае нестабильности частоты или смены ее номинального эн ачения, а 45 также в случае. развертки спектра масс посредством изменения и амплитуды и частоты .или только частоты питающего .анализатор напряжения показания даннцх .указателей не.соответствуют номе-5О ру массы, . Белью изобретения является повии е ние точности отсчета массового числа . аиализируемых ионов при любых значениях амплитуды .и частоты питающего анализатор напряжения.

Поставленная цель достигается тем, . что в указатель массы для квадрупольных,масс-спектрометров, содержащий . амплитудный детектор, вход которого соединен с выходом источника питающе.

ro анализатор напряжения, и измеритель напряжения, введены последовательно включенные управляемый источник напряжения, коммутатор напряжения, два интегратора и пиковый детек 65 тор, расположенные между выходом амплитудного детектора и входом измерителя напряжения, при этом переключаю щий вход коммутатора напряжения со" единен с выходом делителя. частоты, вход которого подключен к выходу источника питающего анализатор напряжения.

На фйг.: 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 -эпюры напряжений в разных точк ах.

Устройство содержит управляемый источник 1 напряжения, делитель 2 частоты, коммутатор 3 напряжения, интеграторы 4 .и 5, и пиковый детектор .б и измеритель 7 напряжения.

Устройство выработки. постоянного напряжения работает следующим обраэой

Управляемый источник 1 напряжения вырабатывает низковольтное напряжение Ц, строго пропорциональное напряжению на его входе:(); (фиг. 2a), Делитель 2 частоты при подаче íà его вход сннусоидального сигнала U„еР (фиг. 26) :. формирует на своем выходе прямоугольные импульсы со скважностьФ

2 (типа "Иеандр"): и с частотой э, пропорциональной. частоте входного сигнала %06Р (фи 2в). Ко утатор 3 напряжения под воздействием .этих импульсов.осуществляет коммутацию выходного.напряжейия управляемого источника 1 напряжения. Сигнал с выхода коммутатора 3 подается через разделительный конденсатор 8q на вход первого интегратора 4, благодаря чему. напряжение: 0 . на входе интеграторов (фиг. 2г) . представляет собой прямоугольное симиетричное колебание с амплитудой U = — и частотой и

2 Мю строго пропорциональными соответственно входному нанряженяо управляемо1

ro источника 1 напряженья0 -и часто» тет на входе делителя 2 частоты.

На выходе интегратора б напряжение представляет собой симметричное треф ольное колебание (фиг. 2д) с той же частотой 1 с амйлитудой U„ïðÿìo пропорциональной амплитуде 0„„;, и

1 периоду Т = ---- входного напря а жения От " Ощ Т . Так как интеграл от линейно изменяющегося напряжения представляет собой параболическую функцию времени, а численное значение интеграла равно площади интегрируемой функции, то треугольное напряжение после интегрирования в интеграторе 5 приобретает вид периодического колебания ц1, (фиг. 2е), представляющего собой последовательность сегментов парабол.

Амплитуда Ощи этого колебания пропорциональна площади треугольника ABC (фиг. 2д), т.е. равна

1 1 Т3

АС ВО = — l3

2 2 т 2

101 9522

1. с

Ъ

ВНИИПИ Заказ 3716/47 Тираж 703 Псщписное

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

"Тах как 0„,.„0 „ТЗ,а 0 „„0„

К Т Т, - -"»-, то амплитуда 0>. . 1 пеР пер прямо пропорциональна напряжению 0 +. и обратно пропорциональна квадрату

1 частоты f 0 0 Ð 1ч ocT f ù1

;Пиковым детектором 6 амплитуда 0 к

:преобразуется в равное ей постоянное напряжение 0змт (Фиг. 2ж). В итоге выходное напряжение устройства прямо пропорционально постоянному напряжению на входе управляемого источника 1 напряжения и обратно пропорционально квадрату частоты на входе делителя 2 частоты.

Предлагаемое устройство нри выполнении его на интегральных операцион-, ных усилителях обладает высокой ста.бильностью .и точностью .(порядка 1Ь

;при изменении U s 100 или 1е1 в 10 раз ). Устройство позволяет точно . отсчитывать массовые числа анализис . руемых ионов при moths значениях

;амплитуды и частоты питающего ана-. ,лизатор напряжения.