Разработка линейной ионной ВЧ ловушки с треугольными электродами в режиме масс-селективного резонансного вывода

• Автор: Витухин, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 128 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИОННЫХ ЛОВУШЕК

1.1. От электрона к Ловушкам Пауля

1.2. Особенности устройства и принцип работы ловушки Пауля

1.2.1. Режим “селективного накопления” ионов

1.2.2. Режим “масс-селективной нестабильности” ионов

1.2.3. Масс-селективный резонансный вывод

1.2.4. Недостатки ловушки Пауля и дальнейшая эволюция

1.4. Линейные ловушки

1.5. Линейные ловушки с упрощенной геометрией электродов

1.6. Эффекты провисания поля вблизи выходных отверстий
1.7. Линейная ловушка Т-Тгар с треугольными электродами
1.8. Методология и план исследований
2. АНАЛИЗ ПОЛЯ И ОПТИМАЛЬНАЯ ГЕОМЕТРИИ ЛОВУШКИ ДЛЯ ПИТАНИЯ ПРЯМОУГОЛЬНЫМИ ИМПУЛЬСАМИ
2.1. Вводные замечания
2.2. Свойства двумерного поля и метод анализа поля Т-Тгар
2.3. Расчет полей треугольной ловушки с помощью Б1МКЖ
2.4. Результаты анализа мультипольных компонент поля Пгар
2.5. Краткая характеристика приложения АХБ1М
2.6. Оптимизация геометрии электродов для режима резонансного сканирования ионов
2.7. Оперирование ловушки при высоком напряжении и меньшей скорости сканирования
2.8. Выводы по 2-ой главе

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНОИ ИОННОИ ЛОВУШКИ Т-ТЯАР В РЕЖИМЕ ГАРМОНИЧЕСКОГО ПИТАНИЯ
ЗЛ. План работы
3.2. Зависимость разрешающей способности от массы ионов М; [Ба]
3.3. Зависимость разрешающей способности от скорости сканирования ЦТЪ/в]
3.4. Зависимость разрешающей способности от давления буферного газа при различных скоростях сканирования в пределах от 300 до бОООТЪ/в
3.4.1. Результаты значений разрешающей способности при различных давления буферного газа при скорости сканирования бОООТЬ/э
3.4.2. Результаты значений разрешающей способности при различных давления буферного газа при скорости сканирования ПООТЬ/в
3.4.3. Результаты значений разрешающей способности при различных давления буферного газа при скорости сканирования ЗООТЫв
3.4.4. Обсуждение результатов по давлению буферного газа
3.5. Исследование зависимости разрешающей способности спектра II от основных параметров геометрии ловушки - ширины щели <1 и угла сходимости электродов а с последующей оптимизацией
3.5.1. Результаты моделирований
3.5.2. Анализ результатов проведенных моделирований
3.6. Исследование зависимости разрешающей способности спектра Я от частоты возбуждения и оптимизация резонансного вывода ионов при других частотах возбуждения
3.6.1. Методика расчета напряжения ВЧ для резонансного вывода
3.6.2. Результаты исследования зависимости К., достигаемой в Т-Тгар при других частотах возбуждения АС
3.7. Выводы по 3-ей главе
4. ИССЛЕДОВАНИЕ КРАЕВЫХ ЭФФЕКТОВ В Т-ТЯАР И ПОСТРОЕНИЕ
ПРОТОТИПА

4.1.Влияние переходных полей. Трехмерная ловушка Т-Тгар
4.2.Интерес со стороны китайских коллег
4.3.Устройство установки
4.3.1. Электроды
4.3.2. Устройство экспериментальной установки
4.3.3. Параметры сигнала
4.4.Экспериментально полученные результаты
4.5.Выводы по 4-ой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ

конструкции ловушки, предлагаемой в данной работе. Таким образом, методология данной работы в основном заключалась в массивном использовании компьютерного моделирования и современных программ моделирования движения ионов в переменных электрических ПОЛЯХ.
Первым этапом работы был выбор базовой конструкции ловушки. Здесь мы остановились на симметричной системе в которой все четыре треугольных стержня имеют одинаковую форму. Такая конструкция имеет ряд преимуществ. Во-первых, она обладает только двумя параметрами геометрии, которые необходимо оптимизировать - ширину выводных щелей и угол схождения электродов. Во-вторых, она позволяет производить вывод ионов как в направлении X стержней так и в направлении У. В-третьих, и самое важное, при подаче равных по амплитуде и противоположных по знаку фаз питающего ВЧ напряжения на X и У стержни ловушки в центре такой ловушки потенциал будет равен нулю, что позволяет вводить ионы извне через область нулевого потенциала, то есть практически без потерь и без дискриминации масс.
На втором этапе работы производился анализ поля в зависимости от угла схождения электродов и при различных значениях ширины щелей. При этом создавались модели ловушек различной геометрии и производился анализ нелинейных компонент поля с целью выявления конструкций приводящих к полям наиболее близким к квадрупольным, как наиболее перспективным. Методика данного исследования будет подробно описана в последующей главе.
На третьем этапе из выбранных наиболее перспективных конфигураций создавались полноценные модели ловушек, включающие в себя все необходимые питающие напряжения, и производилась трассировка ионов в процессе масс-селективного резонансного вывода вплоть до попадания ионов на детектор. Гистограмма времени выхода ионов на детектор моделирует форму пика масс-спектра и позволяет определить достижимое разрешение. Для каждой из перспективных конструкций производилась оптимизация параметров сканирования с целью получения максимального разрешения. Это позволило
выявить базовую геометрию новой ловушки.