Методы развертки спектров масс в гиперболоидных масс-анализаторах

• Автор: Борисовский, Андрей Петрович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 169 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. Техника динамической масс-спектрометрии
1.1 Краткий обзор литературы
1.2 Способы подачи высокочастотного напряжения на электроды
масс-анализаторов
1.3 Способы регистрации спектров масс
1.4 Цель работы, структура диссертации
ГЛАВА II. Анализ возможностей повышения скорости развёртки спектров масс при гармонической и импульсной форме ВЧ
напряжения
2.1 Оценка влияния скорости изменения амплитуды и частоты питающего напряжения на траектории движения заряженных частиц при гармонической форме ВЧ
напряжения
2.2 Влияние скорости развёртки спектров масс на чувствительность гиперболоидных масс-спектрометров при импульсной форме ВЧ напряжения
2.3 Анализ возможностей реализации работы гиперболоидного масс-спектрометра при скачкообразном изменения амплитуды
и частоты напряжения развёртки гармонической формы
ГЛАВА III. Разработка способов питания анализаторов гиперболоидных масс-спектрометров с улучшенными аналитическими характеристиками
3.1 Анализ причин, влияющих на основные параметры масс-спектрометра создаваемого на основе трёхмерной ионной ловушки
3.2 Расчёт положения вершин общих зон стабильности для гиперболоидных масс-анализаторов при импульсном питании
3.3 Стабилизация разрешающей способности масс-анализатора на основе трёхмерной ионной ловушки путём изменения скважности питающего ВЧ напряжения импульсной формы
3.4 Способ развёртки спектров масс с использованием в качестве высокочастотного напряжения развёртки импульсного напряжения трапециидальной формы

ГЛАВА IV Разработка и экспериментальное исследование генераторов для импульсного ВЧ питания гиперболидпых масс-анализаторов
4.1 Генераторы высокочастотного напряжения для гиперболоидных масс-анализаторов
4.2 Методы получения изменяющегося по частоте напряжения
4.3 Разработка структурной схемы генератора ВЧ для питания анализаторов гиперболоидного масс-спектрометра, типа трёхмерной ионной ловушки
4.4 Разработка принципиальной схемы генератора развёртки
для динамического масс-спектрометра
4.5 Разработка генератора импульсного ВЧ питания для гиперболоидных масс-анализаторов космических аппаратов
ГЛАВА V. Разработка, создание и экспериментальное обследование системы регистрации для гиперболоидного масс-анализатора, работающего в режиме скоростной развёртки спектров масс
5.1 Методы и устройства применяемые при построении систем регистрации
5.2 Особенности построения систем регистрации для газохроматографического масс-детектора
5.3 Разработка структурной схемы системы регистрации для гиперболоидного масс-спектрометра на основе трёхмерной ионной ловушки
5.4 Расчёт основных элементов системы регистрации
5.5 Экспериментальная проверка системы регистрации
5.6 Экспериментальные результаты
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
К концу 20-го века инструментальные физико-химические методы анализа стали неотъемлемой частью экспериментальной работы исследователя, работающего в области естественных наук. Наиболее мощными и многоцелевыми среди них, безусловно, являются спектроскопия ядерного магнитного резонанса и масс-спектрометрия. Оба метода активно используются в химии, биологии, медицине, экологии, контроле технологических процессов, криминалистике и т.д. Характеризуя вновь синтезированное вещество, исследователь обязан получить и описать его ЯМР и масс-спектры.
История масс-спектрометрии насчитывает около 100 лет. Годом рождения масс-спектрометрии можно считать 1901г., когда немецкий физик
В.Кауфман создал первый прототип параболического масс-спектрографа для изучения «катодных лучей», или 1913г., когда сэр Дж. Томпсон впервые спектрально «увидел» изотопы неона, или 1918г., когда А. Демпстер сконструировал первый магнитный масс-спектрометр с источником для электронной и термической ионизации. На протяжении следующих 50-ти лет «масс-спектральная наука» оставалась прерогативой исключительно физиков и физикохимиков. После второй мировой войны возникло понимание, что метод можно использовать не только в качестве прецизионного физико-математического инструмента, но и в качестве удобного способа идентификации достаточно сложных соединений по набору характеристических фрагментных ионов.
Масс-спектрометрия является физическим методом анализа, заключающимся в переводе молекул образца в ионизированную форму с последующим разделением и регистрацией образующейся при этом положительных и отрицательных ионов. Масс-спектр позволяет сделать выводы о молекулярной массе соединения, его составе и структуре. Масса самого тяжелого иона в спектре равна молекулярной массе анализируемого соединения.

проанализируем третье уравнение. В стабильной области (а > 0) можно воспользоваться частными решениями, записанными в традиционном виде [2].
гх(Т) = £с2г- соб (2г + рх

%2(Т) = Х)С2г ■ эт(2г + Р)Г
(2.5)
где С2г — коэффициент ряда, напоминающего ряд Фурье. Для коэффициентов С2г с учётом малости сомножителей, содержащих р0 можно получить оценку:
^2г|г>1 “ (~^)^2г-2Ч / 4г
(2.6)
С2г-2Ио = Г-иС2г_2^/4(>-1/.
Если положить коэффициент Со = 1, то из (2.6) видно, что при условии <7« 1 можно пренебречь коэффициентами С2г при г > 1 по сравнению с единицей, и получить общее решение третьего уравнения системы (2.4) в виде [2]:
1 - (а/2)соб 2Т I 2г»- го
д1-й/2>о52ф Т»п+¥ ;-2".уу+^шОГ+4,;. (2.7)
2022("ф;-20 22(ф;
го 2/ф;-20 21 (ф;
гх(Т) = (-(Ч/2)-соь2Т)-соэрГ, л2 (Т) = (1-(# / 2) ■ соб2Г ДбшРГ,
20 и го - начальная координата и начальная скорость частицы, (р - начальная фаза частицы, V = д - Бт2ф/Р(1 — (q/2)• соэ2ф).
Полученное выражение для траектории движения заряженной частицы (2.7) содержит три сомножителя. Первый представляет собой
тригонометрическую функцию с периодом Т = к. Знаменатель этого выражения - постоянная величина, зависящая от фазы ввода заряженной