Базовые решения уравнения Хилла и сортировка заряженных частиц в анализаторах гиперболоидных масс-спектрометров

• Автор: Карнав, Татьяна Борисовна
• Шифр специальности: 05.11.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 238 с.

АННОТАЦИЯ
Работа посвящена поиску и разработке путей повышения эффективности сортировки "нестабильных” заряженных частиц (ионов) в анализаторах гиперболоидных масс-спектрометров (ГМС) для получения высокой разрешающей способности приборов. В работе исследованы особенности движения ионов, рабочие точки которых находятся в нестабильных областях диаграмм стабильности анализаторов ГМС. Найдены соотношения, описывающие условия возникновения различных видов траекторий ’’нестабильных” ионов. Теоретически и экспериментально доказано, что сжимающиеся на бесконечном отрезке времени базовые траектории являются основной причдаой ограничения эффективности сортировки ’’нестабильных" и о нов*,.Й' следовательно, увеличения необходимого времени сортировки. Описаны условия эффективной сортировки "нестабильных" ионов.
На основе исследования влияния ряда факторов на базовые траектории определены и разработаны способы повышения эффективности сортировки "нестабильных" ионов, вместе с ней и разрешающей способности прибора, основанные на разрушении базовых траекторий.
Теоретически обосновано использование базовых траекторий для фокусировки в центр или на ось электродной системы анализатора ионов с заданным значением удельного заряда, что позволяет получать высокую разрешающую способность.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введшие
Глава I. Обзор литературы
1.1.Введение
1.2. Основные поиажениятеории гиперболоидных масс-
спектрометров (ГМС)
1.3.Основные проблемы и направления развития ГМС
1.3.1.Геоиепжяэлек1род1Шкшстем
1.3.2.Накош1ение "стабильных" ионов
1.3.3.Сортировка "нестабильных" ионов
1.4.Посгановка задачи. Обоснование структуры диссертации
Глава 2. Теория экстремальных характерных решений уравнения Хилла
в нестабильных областях диаграммы стабильности
2.1.Введение
2.2.Типы экстремальных характерных решений уравнения Хилла
2.3.Стационарные решения уравнении Хилла
2.4.Базовые решения уравнения Хилла первого и второго рода
2.5.0собенности обычных (нестационарных) решений уравнения
Хилла
2.6. Зоны захвата для нестабильных решений
уравнения Хилла
2.7.Расчет базовых решений для питающих напряжений
различной формы
2.7.1."Меандр "
2.7.2. "БС-сигнал"
2.7.3.Гармонический сигнал

2.8. Выводы
Глава 3. Влияние базовых траекторий на эффективность сортировки
"нестабильных" ионов
3.1 .Введение
3.2.Влияние базовых траекторий на число оставшихся в анализаторе ГМС "нестабильных" ионов. Способы уменьшения этого влияния
3.2.Влияние базовых траекторий на необходимое время сортировки
ЗЛИспользование базовых траекторий первого и второго рода для
фокусировки ионов
З.б.Выводы
Глава 4. Влияние различных факторов на Поведение базовых
траекторий и сортировку "нестабильных" ионов
4.1. Введение
4.2.Влияние флюктуаций параметров питающего напряжения
4.3.Влияние метода и скорости развертки спектра масс
4.4.Влияние столкновений ионов с молекулами остаточного газа
4.5.Влияние нелинейных искажений поля анализатора
4.6. Способы повышения эффективности сортировки "нестабильных" ионов
4.7.Вывод ы
Глава 5. Экспериментальное исследование влияния базовых траекторий
на эффективность сортировки "нестабильных" ионов в ГМС
типа трехмерной ионной ловушки
5.1.Введение. Методика эксперимента
5.2.Описание экспериментальной установки
5.3.Результаты эксперимента
5.3.1."Меандр"

После несложных преобразований получаем искомое соотношение для первого экстремального характерного решения на п-м периоде в виде: г2(п) = с1 + с2 ехр(2соп) + с3 ехр(-2®п)
с,4[“2-Ьг+Л(с2-Л2)]

~[(а+ Ь)2 + ~(с + с!)2] (2П)
4 аГ
с3=1[(а-Ь)2+4-(с-‘1>
4 аГ
Если принять начальные координату и скорость иона в начале расфокусирующего импульса на п-м периоде равными, соответственно, гп( и г, то второе экстремальное значение координаты запишется в виде:

Положим, что начало периода импульсного сигнала совпадает с началом
расфокусирующего импульса Подставив выражения (2.11) в (2.14) и введя
обозначения (2.12), мы получаем второе экстремальное характерное решение:
гэ2(п) — + с2 ехр(2юп) + с3 ехр(-2гоп)
С1 =~[&2 ~ Ь2 ~-у(с2 - а2)]
2 а{
с2Л[(а + Ь)2-1-(с + а)2] (2Л5)
4 а2
сз.=~[(а~ ь)2 —7(с - а)2]
4 а?
Второе экстремальное характерное решение с точностью до коэффициентов q аналогично первому экстремальному характерному решению (2.13).