Способ питания гиперболоидного масс-спектрометра и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к масс-спектрометрии и может быть использовано при создании гиперболоидных масс-спектрометров с высокой разрешающей способностью и чувствительностью. Цель изобретения - повышение постоянства чувствительности и разрешающей способности по массовому диапазону. Способ питания масс-спектрометра состоит в том, что электроды анализатора поочередно с периодом T<SB POS="POST">0</SB> подключают к двум источникам постоянного напряжения. При этом в процессе переключения источников напряжения на электродах анализатора изменяют по линейному временному закону так, что отношение времени переключения к периоду T<SB POS="POST">0</SB> оставляют постоянным по всему диапазону масс. В качестве выходных каскадов в устройстве используют стабилизатора тока. В устройство введены цифроаналоговый преобразователь и распределитель импульсов. По команде с распределителя импульсов в соответствии с аналоговыми сигналами, поступающими с выходов цифро-аналогового преобразователя на электроды анализатора, производится формирование рабочих напряжений посредством токов, протекающих от источников постоянного напряжения через стабилизаторы тока. 2 с.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 01 J 49/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4461490/24-21 (22) 15.07.88 (46) 07.10.90. Бюл. N 37 (71) Рязанский радиотехнический институт (72) Э,П.Шеретов, А.П.Борисовский, Е.В.Мамонтов и А.Н.Поскребышев (53) 621.384 (088.8) (56) Сысоев А.А...Чупахин М.С. Введение в масс-спектрометрию. — М.: Атомиздат, 1977.

Авторское свидетельство СССР

¹ 11110044660011,, кКл, Н 01 J49/42,,1984. (54) СПОСОБ ПИТАНИЯ ГИПЕРБОЛОИДНОГО МАСС-СПЕКТРОМЕТРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к масс-спектрометрии и может быть использовано при создании гиперболоидных масс-спектрометров с высокой разрешающей способностью и чувствительностью. Цель изобретения — повышение постоянства чувствительности и разрешающей способности по массовому диИзобретение относится к масс-спектрометрии и может быть использовано при создании гиперболоидных масс-спектрометров с высокой разрешающей способностью и чувствительностью.

Целью изобретения является повышение постоянства чувствительности и разрешающей способности по массовому диапазону.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для питания гиперболоидного масс-спектрометра; на фиг.2 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит стабилизатор 1 тока заряда и стабилизатор 2 тбка разряда, „„30 „„1597966 А1

2 апазону. Способ питания масс-спектрометра состоит в том. что электроды анализатора поочередно с периодом Т< подключают к двум источникам постоянного напряжения.

При этом в процессе переключения источников напряжения на электродах анализатора изменяют по линейному временному закону так, что отношение времени переключения к периоду Т0 оставляют постоянным по всему диапазону масс, В качестве выходных каскадов в устройстве используют стабилизаторы тока. В устройство введены цифроаналоговый преобразователь и распределитель импульсов, По команде с распределителя импульсов в соответствии с аналоговыми сигналами, поступающими с

\ выходов цифроаналогового преобразова- З теля на электроды анализатора, производится формирование рабочих напряжений посредством токов,, протекающих от источников постоянного напряжения через стабилизаторы така, 2 с.п. ф-лы, 2 ил. выходы которых объединены и соединены с электродами анализатора 3, вход распределителя 4 импульсов соединен с шиной управления, а первый и второй выходы— соответственно с цифровыми входами стабилизатора тока заряда и стабилизатора тока разряда, аналоговый вход которого соединен с первым выходом цифроаналогоаого преобразователя 5, второй выход которого соединен с аналоговым входом стабилизатора тока заряда, а вход — с информационной шинрй.

Устройство работает следующим образом.

1597966

30 масс, 35

50

Электроды анализатора 3 представляют собой емкостную нагрузку Сн. При этом формирование напряжений заданной формы на электродах анализатора 3 осуществляется путем заряда и разряда емкости от источников постоянного напряжения через стабилизаторы тока заряда .1 и тока разряда 2.

Для анализа частиц с массой Ml необходимо на вход распределителя 4 импульcos подать управляющий сигнал с периодом

Т (фиг.2а), тогда íà его выходах формируются импульсы длительностью tp1, периодом То> и скважностью, равной четырем, которые поступают на цифровые входы стабилизаторов тока заряда 1 (фиг,2б) и тока разряда 2 (фиг,2в) и управляют процессами заряда и разряда емкости Сн от источников постоянного напряжения. Импульс управления на цифровом входе стабилизатора 1 тока заряда (фиг,2б) определяет время заряда С и найравление тока заряда, импульс управления (фиг.в) на цифровом входе стабилизатора 2 тока разряда — время разряда

Сн и направление тока разряда.

В соответствии с .цифровым кодом на информационной шине цифроаналогового преобразователя 5 на его выходах формируются напряжения, которые поступают на аналоговые входы стабилизаторов тока заряда 1 и тока разряда 2 и определяют соответственно значения токов заряда и разряда Ся. Значения этих стабильных токов определяют скорость нарастания напряжения на электродах анализатора 3.

Пусть в момент времени t< (фиг.2б) на цифровой вход стабилизатора 1 тока заряда поступает импульс длительностью rp< . Тогда в соответствии с напряжением, поступающим с второго выхода цифроаналогового преобразователя 5 на аналоговый вход стабилизатора 1 тока заряда, через Сн протекает токк заряда, который вызывает изменение напряжения на электродах анализатора 3 по линейному временному закону (фиг.2г), В момент времени с (окончания импульса) ток заряда через Сн прекратится, при этом напряжение на электродах анализатора 3 соответствует Umz.

Аналогично в момент времени сз (фиг.2в) на цифровой вход стабилизатора 2 тока разряда поступает импульс длительностью то1. Тогда в соответствии с напряжением, поступающим с первого выхода цифроаналогового преобразователя 5 на аналоговый вход стабилизатора 2 тока разряда, через Сн протекает ток разряда, который вызывает изменение напряжения на электродах анализатора 3 по линейному временному закону. В момент времени tn (окончания импульса) ток разряда через Сн прекратится, при этом напряжение на электродах анализатора 3 соответствует Um<, В интервалы времени t2- тз, t4- ts, когда ток заряда и ток разряда отсутствуют, производится хранение соответственно Umz u

Оы на Сн.

Для анализа частиц с массой Mz необходимо на вход распределителя 4 иМпульсов подать управляющий сигнал с периодом

Т (фиг.2д), а на информационную шину цифроаналогового преобразователя 5 — соответствующий цифровой код, Тогда на выходах распределителя 4 импульсов формируются импульсы длительностью rp2, периодом Tpz и скважностью, равной четырем, а на выходах цифроаналогового преобразователя 5 — соответствующее напряжение.

Далее формирование напряжений на электродах анализатора 3 осуществляется так же, . как при анализе частиц с массой М, Таким образом, при анализе любой частицы согласно предлагаемому способу на электродах анализатора 3 в процессе переключения по линейному временному закону формируются напряжения, причем скважность периодического питающего сигнала равна двум, значение амплитуды — Um2 и Um1 а отношение времени переключения к периоду Tpz сохраняется постоянным во всем диапазоне

Повышение постоянства чувствительности и разрешающей способности достигается за счет стабилизации положения вершины общей диаграммы стабильности гиперболоидного масс-спектрометра, При отсутствии стабилизации отношения Тоlто происходит изменение формы высокочастотного напряжения при перестройке по массовому диапазону, что приводит к смещению вершины диаграммы стабильности

Использование предлагаемого способа питания и устройства для его реализации позволяет существенно повысить однородность разрешающей способности и чувствительности по диапазону масс. Одновременно снижаются потери мощности в устройстве и повышается его надежность, что делает перспективным использование изобретения при создании масс-спектрометров для космических исследований.

Формула изобретения

1. Способ питания гиперболоидного масс-спектрометра, по которому на электродах анализатора формируют импульсное высокочастотное напряжение путем поочередного подключения их к двум источникам постоянного напряжения, а развертку спек1597966 тра масс осуществляют изменением частоты высокочастотного напряжения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения постоянства чувствительности и разрешающей способности по массовому диапазону, -передний и задний фронт импульса изменяют по линейному временному закону, при этом отношение времени нарастания переднего фронта импульса к периоду высокочастотного напряжения сохраняется постоянным по всему диапазону масс, 2. Устройство для питания гиперболоидного масс-епектрометра, содержащее управляемые ключевые выходные каскады, снабженные клеммами для соединения с электродами анализатора, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что в качестве управляемых ключевых выходных каскадов использованы стабилизаторы тока заряда и разряда, при

5 этом в устройство введены цифроаналоговый преобразователь и распределитель импульсов, вход которого соединен с шиной управления, а первый и второй выходы соединены соответственно с цифровыми вхо10 дами стабилизатора тока заряда и стабилизатора тока разряда, аналоговый вход которого соединен с первым выходом цифроаналогового преобразователя,,рторой выход которого соединен с аналоговым

15 входом стабилизатора тока заряда, а вход— с информационной шиной, 1597966

Фиа 2. Составитель В.Кащеев

Техред М.Моргентал . Корректор Л.Патай

Редактор И.Шулла

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3061 Тираж 399 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5