Устройство питания квадрупольного масс-анализатора
Изобретение от эсится к технике масс-спёктрометрии ,Дс,аь изобретения - повышение линейности выходного напряжения устройства. Устройство содержит генератор 1 высокой частоты с клеммами для подключения электр адов массг спектрометра, два детектора 4 и 19 и делитель 5 напряжения. К входу генератора 1 подключен усилитель 6, на вход которого подаются сигналы от источника 7 опорного напряжения, генератора 8 пилообразного напряжения и напряжения обратной связи с делителя 5. Постоянное выходное напряжение снимается также с делителя 5. Повышение линейности амплитуды на выходе устройства достигается за счет то го, что линейное отрицательное напряжение и с выхода детектора 4 подается на вход усилителя 6 и сравнивается с напряжениями источника 7 или генератора 8. Их разность управляет режимом работы генератора 1 так, чтобы с требуемой точностью свести к минимуму отличия указанных напряжений . 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 01 3 49/42
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ. СССР (61) 9! 7237 (21) 4248382/21 (22) 25.05.87 (46) 07.02.89. Бюл. У 5 (71). Институт электроники АН БССР (72) В.В.Наумов (53) 628.384.6 (088.8) (56) Автор кое свидетельство СССР
У 917237, кл. Н 01 J 49/42,30.03.82. (54) УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ КВА !РУПОЛЬНОГО МАСС-АНАЛИЗАТОРА (57) Изобретение от эсится к технике масс-спбктрометрии.Цель изобретения— повышение линейности выходного напряжения устройства. Устройство содержит генератор 1 высокой частоты с клеммами для подключения электр >дов масс-. спектрометра, два детектора 4 и 19 и
„„SU, 3457Я 6 A 2 делитель 5 напряжения. К входу генератора 1 подключен усилитель 6, на вход которого подаются сигналы от источника 7 опорного напряжения, генератора 8 пилообразного напряжения и напряжения обратной связи с делителя 5. Постоянное выходное напряжение снимается также с делителя 5. Повышение линейности амплитуды на выходе устройства достигается за счет то
ro что линейное отрицательное напряжение U с выхода детектора 4 подается на вход усилителя 6 и сравнивается с напряжениями источника 7 или генератора 8. Их разность управляет режимом работы генератора 1 так, чтобы с требуемой точностью свести к минимуму отличия указанных напряжений. 2 ил.
1457016
Изобретение относится к технике масс-спектрометрии и мож-;т быть использовано для модерниэации и создания новых квадрупольных (монопольных) масс-спектрометров с линейной шкалой масс, стабильным отношением постоянных напряжений к амплитуде
13 переменного — — = g постоянной у 9
10 разрешающей способностью во всем диапазоне сканируемых масс, и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. и 9 17237.
Целью изобретения является повышение линейности выходного напряжения устройства.
На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, на фиг. 2 — эпюры токов и напряжений в различных точках схемы а
Первый и вт ор ой выходы г е нер ат ор а
1 напряжения высокой частоты подключены соответственно к первой и второй парам электродов и масс-анализатора 2. Выход емкостного делителя 3 подключен к входу детектора 4, нагруженного на делитель 5 постоянных напряжений. К управляющему входу генератора 1 подключен выход усилителя 6, на вход которого от источника 7 опорного напряжения, генератора 8 пилообразного напряжения и делителя 5 подаются через операционные сопротивления
9-12 сигналы. На вход инвертирующего
35 усилителя 13 подключен регулируемый выход U/V детектора 4, причем вход и выход инвертирующего усилителя 13 подГ ключены к электродам масс-анализато40 ра 2 через дроссели 14 и 15 соответственно. Второй емкостной делитель
16 подключен входом к первой паре электродов масс-спектрометра 2, а выходом — к входу пикового детектора
17, первый выход которого подключен к первому входу дифференциального усилителя 18 второй вход которого подключен к выходу второго детектора
19 первый вход которого подключен к входу детектора 4, второй и третий входы — к третьему и четвертому выходам блока 20 оптоэлектронной развязки„ первый выход которого подключен к аноду диода детектора 4, а второй--к верхней точке переменного резисто- . ра делителя 5 постоянных напряжений.
Первый и второй блокировочные конденсаторы 21 и 22 подключены между общей шиной и выводами дросселей 14 и 15, подключенными к инвертирующему усилителю 13. Регулируемый выход U/V является клеммой "индикации а.е.м.".
Устройство работает следующим образом.
B начальном состоянии на выходах генератора 1 напряжения высокой частоты, детектора 4 и второго детектора 19 напряжения равны нулю, и развертка масс не производится. На вход усилителя 6 в зависимости от рода работы (развертка ручная, автоматическая, программная от 3BM) через соответствующие операционные сопротивления 9-11 подается управляющее напряжение положительной полярности.
Усилитель 6 представляет собой суммирующий усилитель с отрицательной обратной связью, которая подается через сопротивление 12 с первого нерегулируемогс выхода детектора 4, и может работать как от одного, так и от нескольких источников управляющих напряжений.
Для развертки масс в определенном диапазоне и получения линейной шкалы масс управляющее напряжение для формирования амплитуды переменного напряжения должно изменяться по линейному закону. Линейное напряжение с выхода усилителя 6 подается на управляющий вход генератора 1 напряжения высокой частоты. Высокочастотное напряжение вида + V cosset амплитуда которorо изменяется по линейному закону, с первого и второго выходов генератора 1 подается на первый.и второй электроды масс-анализатора 2, а также на первый и второй емкостные делители 3 и 16 соответственно. С выхода емкостного делителя 3 переменное напряжение подается на вход детектора 4 и первый вход второго детектора 19, причем параметры второго детектора 19 аналогичны параметрам детектора 4, Одновременно с выхода второго емкостного делителя 16 переменное напряжение поступает на вход пикового детектора 17,который введен для полу- . чения линейного напряжения постоянного тока, пропорционального амплитуде переменного напряжения V. С первого выхода пикового детектора 17 линейное опорное напряжение подается на второй вход дифференциального уси3 145 лителя 18, на первый вход которого ! поступает нелинейное напряжение с выхода второго детектора 19, С целью приведения к одинаковому масштабу напряжений пикового детектора 17 и второго детектора 19 расчет делителя нагрузки второго детектора 19 производится таким образом, чтобы при развертке последней 200-й а.е.м. на выходе делителя было напряжение U равное напряжению U< с первого выхода пикового детектора 17 U, = U, (фиг . 2а) .
Разность АИ, между линейным напряжением U,„ и нелинейным напряжением U усиливается дифференциальным усилителем 18 (фиг. 2б), с выхода которого напряжение U Блок оптоэлектронной развязки содержит две одинаковые по параметрам диодные оптопары. Первая оптопара, на вход которой подается с выхода дифференциального усилителя 18 нелинейное напряжение U,8, предназначена для компенсации нелинейного тока детектора 4. Вторая оптопара, на вход которой подается линейное опорное напряжение с в .,рого выхода пикового детектора !7, в;.едена для учета нелинейной зависимости выходного тока оптопары от входного напряжения I f(Ug<). При этом на нагрузке второго детектора 19 формируется нелинейное напряжение U q, образуемое суммарным нелинейным током детектора 1 и нелинейным выходпым током второй оптопары. Диодные оптопары работают в фотодиодном режиме. Выходной фотодиод первой оптопары блока 20 подключен параллельно верхнему постоянному резистору делителя 5 детектора 4, через который протекает рабочий нелинейный ток детектора ?», из,меняющийся по закону "3/2" (фиг. 2в). Компенсация нелинейности тока Т детектора 4 осуществляется выходным током первой диодной оптопары 1 (фиг. 2г), который прямо пропорционален усиленной разности напряжений = К AU, и суммируется с током I детектора 4 при соблюдении одина3 кового масштаба токов. Таким образом, в нагрузке детектора 4 протекает суммарный ток, изменяющийся по линейному закону (фиг. 2д), а на резисторах делителя 5 формируется линейное на7016 4 пряжение -U, которое с второго peryU лируемого выхода детектора 4 пос35 тора 4 воздействует на вход генера40 тора 1 так, чтобы с требуемой точнос45 55 30 тупает на вход инвертирующего усилителя 13, через второй развязывающий дроссель 15 — на вторую лару электродов масс-анализатора 2 и на клемму "индикации а.е.м." устройства для индикации массовых чисел ло линейной шкале. С выхода инвертирующего усилителя 13 напряжение +О поступает через первый развязывающий дроссель 14 на первую пару электродов массаналиэатора 2, куда подводится переменное напряжение с выхода генератора 1. При отклонениях напряжения -U на выходе детектора 4 эти изменения одинаковы как для -U, так и для +U, чем достигается высокая симметрия питающих напряжений. В отличие от известного устройства, где стабилизация амплитуды V осуществляется нелинейным напряжением с выхода детектора, в предлагаемом устройстве стабилизация производится линейным отрицательным напряжением -U с первого выхода детектора 4, подаваемым через операционное сопротивление 12 на вход усилителя 6, и сравнивается с опорным управляющим напряжением, которое может поступать с источника 7 питания, генератора 8 пилообразного напряжения или ЭВМ. Разность между управляющим напряжением и линейным напряжением обратной связи с первого выхода детектью свести к минимуму отличие указанных напряжений. 3а счет этого в предлагаемом устройстве достигается более высокая линейность амплитуды переменного напряжения V. Предлагаемое устройство обеспечивает развертку спектра масс, начиная с любой массы диапазона. Формула изобретения Устройство питания квадрунольного масс-анализатора по авт. св. У 917237, о т.л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения линейности выходного напряжения устройства, в него введены нагрузка первого детектора в виде трех постоянных и одного переменного резисторов, второй 16 му для подключения индикатора а.е.м. У к -Фй %or. Ю Ю. Ъат 8м. s И У Ю -и Фие, g Корректор Л.Патай Заказ 7555/50 Тираж 694 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 о Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4 5 14570 детектор, дифференциальный усилитель, пиковый детектор, блок оптоэлектронной развязки, дополнительный емкостный делитель, входом подключенный к первому выходу генератора напряжения высокой частоты, а выходом — к входу пикового детектора, первый выход которого подключен к второму входу дифференциального усилителя, первый 1р вход которого подключен к выходу второго детектора, первым входом подключенного к выходу емкостного делителя, а вторым и третьим входамисоответственно к третьему и четвер- 1я тому выходам блока оптоэлектронной развязки, первый выход которого подключен к точке соединения анода деСоставитель.С,Шитов Редактор А.Шандор Техред М.Ходанич текторного диода и первого постоянного резистора нагрузки детектора, а второй выход — к точке соединения первого постоянного резистора и второго резистора нагрузки, выполненного переменным, выход дифференциального усилителя подключен к первому входу блока оптоэлектронной развязки, второй вход которого подключен к второму выходу пикового детектора, точка соединения третьего и четвертого постоянных резисторов нагрузки детектора является первым нерегулируемым выходом детектора, второй регулируеU мый выход, которого содержит клем
