Исследование и оптимизация параметров квадрупольного генератора в составе комплекса мониторинга газовых сред

• Автор: Мальцев, Андрей Васильевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Современные тенденции развития масс-спектрометрии.

1.1 Роль масс-спектрометрии в системах мониторинга

1.2 Обобщенная структурная схема и функционирование масс-спектрометра.

1.3 Устройство и работа квадрупольного масс-спектрометра

1.4 Сопоставительный анализ технических характеристик современных квадрупольных масс-спектрометров.
1.5 Пути улучшения характеристик масс-спектрометра и постановка задачи исследования

Глава 2. Разработка математической модели квадрупольного фильтра масс

2.1 Постановка задачи моделирования

2.2 Разработка математической модели для исследования движения ионов в фильтре масс.
2.2.1 Применение уравнения Хилла для исследования условий стабильности движения ионов в квадрупольном поле масс-анализатора
2.2.2 Применение метода эквивалентных
зарядов для расчета траектории движения заряженной частицы в квадрупольном фильтре масс
2.3 Алгоритм и описание работы программы
2.3.1 Программа для расчета траектории движения ионов и диаграммы стабильности с помощью решения уравнения Хилла.
2.3.2 Программа расчета траектории движения ионов

с помощью метода эквивалентных зарядов
2.4 Проверка адекватности математической модели
2.4.1 Тестирование математической модели
основанной на решении уравнения Хилла
2.4.2 Тестирование математической модели,
основанной на методе эквивалентных зарядов
Выводы
Глава 3. Теоретический анализ функционирования генератора высокой частоты
3.1 Исследование ионно-оптических свойств фильтра масс
3.2 Анализ фильтрующих свойств масс-анализатора при гармоническом напряжении на электродах
3.3 Анализ фильтрующих свойств масс-анализатора при наличии частотной модуляции высокочастотной составляющей напряжения на электродах
3.4 Анализ фильтрующих свойств масс-анализатора при наличии амплитудной модуляции высокочастотной составляющей напряжения на электродах
3.5 Расчет основных параметров и характеристик генератора
высокой частоты
3.6 Разработка структурной и электрической схем
Выводы
Глава 4. Экспериментальная проверка адекватности математической модели
4.1 Цели и задачи экспериментального исследования
4.2 Особенности работы масс-спетрометра при
ионизации пробы электронным ударом
4.3 Анализ масс-спектров тестовых газов

Выводы
Основные результаты диссертационной работы
Список литературы
Приложение 1 Текст программы на основе метода Хилла
Приложение 2 Текст программы на основе метода
эквивалентных зарядов
Приложение 3 Акты внедрения
Приложение 4 Конструкторская документация на
генератор ГК

1.5 Пути улучшения характеристик масс-спектрометра и постановка задачи исследования.
В результате определения роли масс-спекгрометрии в системах мониторинга, анализа функционирования и сравнительной оценки современных масс-анализаторов можно сделать следующие выводы:
1. В условиях расширения номенклатуры и детализации контролируемых примесей в окружающей среде необходимо признать малоперспективными узкопрофельные методы и приборы анализа веществ. Достоверный контроль веществ в многокомпонентных смесях становится возможным при применении методов масс-спектрометрии, обладающих способностью определять основные структурные характеристики молекул.
2. Сравнительный анализ масс-спектрометров показал, что наиболее перспективными являются квадрупольные масс-спектрометры, использующие в качестве метода ионизации электронный удар, а в качестве детектора ионов — вторично-электронный умножитель. Квадрупольные фильтры масс могут так же применяться в качестве промежуточного звена тандемного масс-анализатора, что позволяет достичь лучших характеристик. Однако бурное развитие экономики приводит к необходимости увеличение информативности и достоверности анализа, что возможно только в результате улучшения технических характеристик масс-спектрометра
3. Важнейшими характеристиками квадрупольных анализаторов являются диапазон анализируемых масс, разрешающая способность. Эти характеристики в основном определяются режимом работы и характеристиками генератора высокой частоты.
4. Улучшение характеристик квадрупольного фильтра масс при использовании классического режима работы генератора высокой частоты достигается с помощью увеличения амплитуд высокочастотной и постоянной составляющих выходного напряжения ПЗЧ, увеличения частоты. Значение амплитуды выходного напряжения ограничиваются электрической прочностью