Патент на изобретение №2260871

(54) СПОСОБ АНАЛИЗА В ГИПЕРБОЛОИДНОМ МАСС-СПЕКТРОМЕТРЕ ТИПА “ТРЕХМЕРНАЯ ИОННАЯ ЛОВУШКА”

(57) Реферат:

Изобретение относится к области масс-спектрометрии и может быть использовано при создании гиперболоидных масс-спектрометров с высокой разрешающей способностью.

Известный способ обладает рядом недостатков, основной из которых – низкая эффективность использования пробы и вводимого в анализатор электронного потока. Это приводит к существенному уменьшению скорости сканирования массового диапазона и непомерной электронной нагрузке на электроды прибора, приводящей к быстрому загрязнению последних и ограничению срока службы анализатора.

Известен способ анализа ионов в гиперболоидном масс-спектрометре типа трехмерной ионной ловушки, по которому вводимые ионы захватываются в широком диапазоне масс, а потом последовательно выводятся из анализатора путем изменения параметров электрического поля (частоты, амплитуды либо формы). При этом рабочие точки ионов в процессе развертки спектра масс последовательно совмещают с границей зоны стабильности. В известном способе устраняется отмеченный выше недостаток (низкая скорость сканирования спектра) и малый коэффициент использования пробы [2].

Однако известный способ обладает рядом недостатков, главный из которых – необходимость присутствия в рабочем объеме анализатора буферного газа. Необходимость наличия буферного газа объясняется следующим. При известном способе анализа разрешающая способность прибора в большой степени зависит от размеров области локализации ионов перед началом их вывода из анализатора в измерительное устройство, а буферный газ способствует за счет трения потере энергии ионов и их локализации вблизи центра электродной системы. Однако такой способ локализации ионов требует в реальных приборах достаточно большого времени, что уменьшает достижимую скорость развертки спектра масс.

Указанная цель достигается тем, что в рабочий объем трехмерной ионной ловушки вводят ионы, накапливают их там, при этом рабочие точки анализируемых ионов располагают в стабильной области общей диаграммы стабильности, и выводят накопленные ионы из объема ловушки в детекторную систему путем перевода их рабочих точек в нестабильную область изменением параметров электрического поля: амплитуды или частоты высокочастотного напряжения или формы. При этом изменение параметров электрического поля (развертку спектра масс) начинают одновременно с началом ввода ионов в объем ловушки и заканчивают ввод ионов, когда рабочая точка иона, соответствующего одной из границ рабочего диапазона масс, достигают границы зоны стабильности, с использованием которой ионы выводятся из объема ловушки.

₀. При осуществлении развертки спектра масс рабочие точки ионов перемещаются по прямой b₀.

По предлагаемому способу рабочую точку самого легкого иона рабочего диапазона масс перед началом развертки помещают в точку а_2нач. При этом все рабочие точки ионов с большей массой располагаются слева от точки а_2нач (между а_2нач и а₂=0) После этого включают развертку спектра масс и начинают ввод ионов в анализатор. При этом рабочие точки ионов начинают перемещаться по прямой b₀ и приближаться к точке а₂=а_2гр, соответствующей переходу в нестабильную зону диаграммы стабильности. По мере движения рабочих точек вдоль линии развертки по предлагаемому способу амплитуда колебаний образовавшихся в объеме ионов как по z-, так и по r-координатам непрерывно уменьшается. Это приводит к тому, что по мере образования все ионы стягиваются к центру системы. Особенно этот процесс эффективен при вводе ионов через кольцевой электрод узким ленточным потоком, имеющим малый размер вдоль оси z.

Время ввода ионов выбирают таким, чтобы оно было близко к времени подхода рабочей точки легкого иона к границе зоны стабильности (точка а_{2 гр} на фиг.1).

Предлагаемый способ анализа позволяет существенно уменьшить необходимое давление буферного газа; устранить мертвое время, необходимое для сжатия ионного облака, поскольку в данном способе сжатие облака осуществляется путем изменения электрического поля в процессе накопления ионов. При этом существенно сокращается время анализа и увеличивается разрешающая способность и скорость сканирования спектра масс.

Реализация предлагаемого способа не вызывает трудностей.

Литература

1. Шеретов Э.П., Зенкин В.A., Болигатов О.И. Трехмерный квадрупольный масс-спектрометр с накоплением /Приборы и техника эксперимента, 1971, №1.

2. G.C. Staflord, P.E. Kelly, J.E.P Syka, W.Reynolds, J.E.J. Todd, Int. J. Mass Spectrom. Ion Proces. 60 (1984) 85.

Формула изобретения

РИСУНКИ