Исследование динамики движения заряженных частиц в квадрупольных ВЧ полях в присутствии нейтрального газа

• Автор: Кирюшин, Дмитрий Вячеславович
• Шифр специальности: 05.27.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 139 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Введение
Глава 1.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1.1 Введение.

1.2 Принципы разделения заряженных частиц в ВЧ полях с квадратичным распределением потенциалаИ
1.3 Использование матричного метода и динамики фазового пространства для моделирования движения ионов в квадрупольных полях

1.4 Моделирование движения заряженных частиц в атмосфере нейтрального газа

1.5 Выводы и постановка задачи диссертационной работы.

Глава 2.
ВЛИЯНИЕ БУФЕРНОГО ГАЗА НА ДВИЖЕНИЕ ИОНОВ В ЛИНЕЙНЫХ ВЧ ПОЛЯХ С КВАДРАТИЧНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ПОТЕНЦИАЛА. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ
2.1 Механизмы взаимодействия ионов с молекулами буферного газа
2.2 Частота столкновений ионов с молекулами буферного газа
2.3 Предельные соотношения для амплитуд движения заряженных частиц в линейных ВЧ полях с квадратичным распределением потенциала при наличии буферного газа
2.3.1 Поляризационное рассеяние
2.3.2 Столкновения твердых сфер
2.4 Динамика изменения размеров ионного облака
2.4.1 Динамика изменения размеров ионного облака при
поляризационном рассеянии
2.4.2 Динамика изменения размеров ионного облака при столкновении твердых сфер
2.5 Предельные соотношения для кинетической энергии заряженных частиц в линейных ВЧ полях с квадратичным распределением потенциала при наличии буферного газа.
2.6 Выводы.
Глава 3.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В ЛИНЕЙНЫХ ВЧ ПОЛЯХ ПРИ НАЛИЧИИ БУФЕРНОГО ГАЗА.
3.1 Компьютерное моделирование движения заряженных частиц в линейных ВЧ полях при наличии буферного газа
3.2 Результаты моделирования траекторий движения ионов в квадрупольных нолях с учетом буферного газа
3.2.1 Динамика изменения размеров ионного облака в стабильной области.
3.2.2 Динамика изменения размеров ионного облака в окрестности границы стабильности
3.2.3 Динамика изменения размеров ионного облака в нестабильной области.
3.3 Выводы
Глава 4.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ БУФЕРНОГО ГАЗА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕЖИМА МАСССЕЛЕКТИВНОЙ
НЕСТАБИЛЬНОСТИ.
4.1 Влияние давления буферного газа на форму массовых пиков в режиме массселективной нестабильности
4.2 Режим массселективной нестабильности без буферного газа.
4.3 Скорость развертки спектра масс в режиме массселективной нестабильности с частотной разверткой спектра масс.
4.4 Влияние нелинейных искажений поля на характеристики трехмерной ионной ловушки в режиме массселективной нестабильности.
4.5 Выводы.
Глава 5.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СТОЖНОВЕНИЙ ИОНОВ С МОЛЕКУЛАМИ ОСТАТОЧНОГО ГАЗА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ГИПЕРБОЛОИДНЫХ МАСССПЕКТРОМЕТРОВ
5.1 Особенности моделирования движения заряженных частиц в полях с квадратичным распределением потенциала при наличии остаточного газа
тяжелых нейтралей.
5.2 Влияние столкновений ионов с молекулами остаточного газа на движение ионов в двухмерных полях
5.3 Влияние столкновений ионов с молекулами остаточного газа на движение ионов в трехмерных полях с квадратичным распределением потенциала.
5.4 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Режим массселективной нестабильности в трехмерной ионной ловушке без буферного газа с разрешающей способностью более 0 реализуется при фазовом вводе вдоль оси Я ионизирующего электронного потока толщиною не более 0. Режим массселективной нестабильности в трехмер ионной ловушке без нейтрального газа позволяет при том же значении разрешающей способности в раз повысить скорость развертки спектра масс по сравнению с режимом с использованием буферным газа. Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на й Международной конференции по массспектрометрии, Тампере, Финляндия, на Международной научнотехнической конференции Научные основы высоких технологий, Новосибирск, на 3й Международной научнотехнической конференции Физика и радиоэлектроника в медицине и биотехнологии ФРЭМБ, , Владимир на 2й Всероссийской конференции с международным участием Массспектромстрия и ее прикладные проблемы, , Москва. Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано печатных работ, из них статей в том числе опубликованных в ведущих рецензируемых журналах и изданиях, определенных ВАК Минобрнауки РФ 4 статьи, 4 работы в материалах российских и международных научнотехнических конференций. Структу ра и объм диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего наименований и приложения. Работа изложена на 5 страницах машинописного текста, содержит рисунков. Обзор литературы и постановка задачи диссертационной работы. Введение. Возникновение массспектромегрии, как одного из методов анализа вещества, датируется началом века. Первые работы по измерению масс ионов были произведены в г. А. Д. Демпстером 1 и Ф. У. Астоном 2. В первых анализаторах масс разделение заряженных частиц осуществлялось в постоянных во времени магнитных или скрещенных магнитных и электрических полях. Анализаторы такого типа получили название статических . В г. Такие приборы получили название динамических массспектрометров. В настоящее время существует большое многообразие динамических массспектрометров, различающихся как по принципу действия, так и по классу и назначению . В современном мире с развитыми технологиями массспектрометрический способ анализа вещества находит все большее применение. В настоящее время массспектрометры применяются при контроле технологических процессов на производстве, в экологии, в космонавтике, в медицине и т. Большую часть из используемых в настоящее время массспектрометров представляют из себя приборы динамического типа, так как эти приборы сочетают в себе высокие эксплуатационные и аналитические характеристики. Работа приборов этого типа основана на разделении заряженных частиц с различным значением удельного заряда в ВЧ полях с квадратичным распределением потенциала. Принципы разделения заряженных частиц в ВЧ нолях с квадратичным распределением потенциала. Теория работы квадрупольных массспектрометров была впервые рассмотрена В. Паулем 6,. Она основывается на использовании свойств решений дифференциальных уравнений МатьеХилла . У ахх2 ауу2 аг2 Ьхх Ьуу Ъг, 1. Т некоторая периодическая функция времени, ах, Ьх, ау, Ьу, а и Ь. Разделение заряженных частиц по величине удельного заряда в массспектрометрах квадрупольиого типа не зависит от величины их энергии, в отличии от других типов массспектрометров. Поэтому в настоящее время активно используются режимы работы квадрупольных массспектрометров с наполнением рабочего объема газом легких нейтральных частиц, позволяющим снизить энергию анализируемых ионов, что позволяет во многих случаях улучшить условия массанализа. Из всего многообразия возможных электродных систем с линейным электрическим полем рассмотрим основные, в которых возможно использование буферного газа, как тормозящего квадрупольный фильтр масс КФМ и ионную ловушку. Для квадрупольиого фильтра масс распределение потенциала является двумерной функцией, поле вдоль оси отсутствует. ФО, у О V2 V2Г2, 1. Электродная система КФМ изображена на рисунке 1. Конструкция КФМ и принципы его работы обсуждаются в работах ,. При заполнении КФМ буферным газом он обычно используется, как средство для транспортировки ионов.