Исследование особенностей работы и разработка электродной системы монопольного масс-анализатора

• Автор: Буробин, Михаил Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 173 с. : ил.

АННОТАЦИЯ
Диссертационная работа посвящена улучшению аналитических- характеристик монопольного масс-анализатора путем введения в распределение электрического потенциала составляющих высших порядков и разработке электродной системы монопольного масс-анализатора.
Систематизированы составляющие высших порядков распределения-электрического потенциала в монопольном масс-анализаторе. Проведено-ис-следование влияния деформаций электродов монопольного масс-анализатора. на распределение потенциала.
Путем численного моделирования- работы монопольного- масс-анализатора исследовано влияние составляющих высших порядков в распределении потенциала на его-аналитические параметры; Теоретически и экспериментально доказана возможность существенного улучшения аналитических характеристик путем введения в распределение потенциала составляющих высших порядков за счет коррекции профиля электродной системы.
Разработана методика расчета весовых коэффициентов составляющих распределения потенциала в технологической конструкции монопольного масс-анализатора, с использованием которой найдены принципы конструирования электродной системы. Определен уровень ограничения гиперболических поверхностей электродов, при котором обеспечивается наилучшее качество электрического поля.
Предложен способ изготовления электродной системы монопольного масс-анализатора, улучшающий его потребительские характеристики, в основе которого лежит новый принцип отделения электродов от форм за счет разности их коэффициентов теплового расширения.
Разработана конструкция электродной системы монопольного масс-анализатора масс-спектрометра «МАЛ-1Ф», вошедшего в состав масс-спектрометрической- аппаратуры для космических исследований в рамках проекта «Фобос-Грунт».
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Масс-спектрометрический метод анализа вещества
1.2 Электродные системы анализаторов гиперболоидных масс-спектрометров
1.3 Сортировка заряженных частиц в гиперболоидных масс-спектрометрах
1.4 Нелинейные искажения электрического поля в анализаторах гиперболоидных масс-спектрометров
1.5 Постановка задачи диссертационной работы
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ ВЫСШИХ ПОРЯДКОВ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА УСЛОВИЯ СОРТИРОВКИ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В МОНОПОЛЬНОМ МАСС-АНАЛИЗАТОРЕ
2.1 Введение
2.2 Разложение потенциала электрического поля монопольного масс-анализатора в степенной ряд
2.3 Моделирование работы монопольного масс-анализатора
в условиях нелинейного электрического поля
2.3.1 Уравнение движения иона в монопольном масс-анализаторе
2.3.2 Методика расчета массового пика
2.4 Исследование влияния нелинейных составляющих электрического поля на аналитические параметры монопольного масс-анализатора
2.4.1 Исследование влияния составляющих с весовыми коэффициентами а2п на аналитические параметры монопольного масс-анализатора
2.4.2 Исследование влияния составляющих с весовыми коэффициентами Ь2п на аналитические параметры монопольного масс-анализатора
2.4.3 Исследование влияния составляющих с весовыми коэффициентами с2п+ на аналитические параметры монопольного масс-анализатора
2.4.4 Исследование влияния составляющих с весовыми коэффициентами Дги+1 на аналитические параметры монопольного масс-анализатора
2.5 Экспериментальное исследование влияния составляющих высших порядков распределения потенциала на форму массового пика
2.5.1 Описание экспериментального макета
2.5.2 Модификация электродной системы монопольного масс-анализатора
2.6 Выводы
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В РАЗЛИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ МОНОПОЛЬНОГО МАСС-АНАЛИЗАТОРА
3.1. Введение
3.2 Методика расчета распределения потенциала методом граничных элементов
3.3 Методика расчета весовых коэффициентов составляющих распределения потенциала
3.4 Определение степени полиномиального ряда разложения потенциала

вительности ГМС по сравнению с другими формами ВЧ напряжений, как гармоническими, так и импульсными [25].
Синтезировать форму ВЧ напряжения «импульсный ЕС-сигнал» достаточно просто. Нужно сформировать два импульсных ВЧ напряжения положительной полярности, и затем подать каждое на скомбинированные электроды анализатора. Пример ВЧ напряжения несимметричный «импульсный ЕС-сигнал» показан на рисунке 1.10.

1 С/, Г д4 .

А, < А‘ > А3 к У и2 г

- ь _
Рисунок 1.10 - Форма ВЧ напряжения «импульсный ЕС-сигнал»:
Дь Дз - длительности фокусирующих импульсов;
Д4 - длительность расфокусирующих импульсов;
Д„ - активная область периода;
То - период импульсного «ЕС-сигнала»;
и иг - амплитуды фокусирующих и расфокусирующих импульсов
Период То разделен на четыре временных интервала: Дь Да , Дз и Д4. В течение промежутков времени Д[ и Д3 действуют фокусирующие импульсы (по одной из координат) амплитудой 11, в течение Д4 — расфокусирующий импульс амплитудой Нь Интервал времени Аа называется активной частью периода,в течении которой производится ввод ионов в анализатор.
Простота формирования - это одно из преимуществ использования импульсного «ЕС-сигнала». Кроме того, у импульсного «ЕС-сигнала» расширяется диапазон начальных фаз ввода заряженных частиц в ВЧ поле, что явля-