Елементи за изчисляване и проектиране на хиперболоиден масспектрометър от типа "Масов филтър".
Разработването на този урок се основава на резултатите, представени в [1].
1.Принцип на действие на квадруполен масов филтър (QM)
Общите принципи за конструиране на масспектрометри са широко известни от литературата [1, 2, 11–13]. CM принадлежи към групата на така наречените динамични устройства с последователен във времето анализ на масовия спектър. Както във всеки друг масспектрометър, неговата аналитична част, отговорна за генериране на сигнали от масовия спектър, съдържа източник на йони, анализатор и приемник на йони. Това устройство дължи името си на електростатичен квадруполен кондензатор [14], който се използва в него като анализатор („масов филтър“) на аналитичната му част. Квадруполен кондензатор (фиг. 1) се състои от четири успоредни една на друга проводящи повърхности (в напречно сечение те имат формата на хипербола), към които по двойки се прилага електрическо напрежениеи. Квадруполният кондензатор е в състояние да изпълнява функциите на анализатор на йони по отношение на техните маси само със строго определена форма на създаденото вътре в него електрическо поле. Нека разберем какви трябва да бъдат напрежениятаи, така че от всички йони, пуснати с тесен лъч в кондензатора по неговата ос (виж фиг. 1, осz), само йони с масаmда достигнат изхода на кондензатора. Потенциалът в полето на квадруполен кондензатор без ръбови ефекти [14] има формата
, (1)
къдетоxиyса координатите на равнината, перпендикулярна на оста на кондензатора (съвпада с остаz), а началото е разположено на входа на анализатора;r0– най-късото разстояниеот оста на анализатора до всеки от електродите. Две асимптотични равнини по отношение на електродите на кондензатора, пресичащи се по остаz, имат нулев или някакъв постоянен потенциал спрямо корпуса на устройството.
Компонентите на напрегнатост на електрическото полеEx,EyиEzпо оситеx,y,zсе определят от следните отношения:
; (2)
; (3)
. (4)