Исследование времяпролетного механизма разделения заряженных частиц в высокочастотных полях с квадратичным распределением потенциала
Диссертация
Результаты, полученные в диссертационной работе, использовались при разработке и создании радиочастотного времяпролетного прибора для микроанализа вещества, которые выполнялись при поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, грантов администрации Рязанской области и Роснауки, а также при чтении лекций по курсам «Диагностическая аппаратура в электронике… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
- 1. 1. Свойства полей с квадратичным распределением потенциала
- 1. 2. Конструкции анализаторов для масс-разделения заряженных частиц в полях с квадратичным распределением потенциала
- 1. 3. Масс-разделение заряженных частиц по времени пролета
- 1. 4. Источники ионов для масс-спектрометрических приборов
- 1. 5. Моделирование ионно-оптических систем
- 1. 6. Постановка задачи диссертационной работы
- ГЛАВА 2. РАСЧЕТ ДВУМЕРНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ МЕТОДОМ ГРАНИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
- 2. 1. Формализация метода граничных элементов
- 2. 2. Численная реализация метода граничных элементов
- 2. 3. Расчет двумерных электрических полей методом граничных элементов
- 2. 3. 1. Особенности решения обратной задачи расчета двумерных электрических полей методом граничных элементов
- 2. 3. 2. Особенности решения прямой задачи расчета двумерных электрических полей методом граничных элементов
- 2. 4. Расчет напряженности двумерного электрического поля методом граничных элементов
- 2. 5. Тестирование методики расчета двумерных электрических полей методом граничных элементов
- 2. 6. Выводы
- ГЛАВА 3. ВРЕМЯПРОЛЕТНОЕ МАСС-РАЗДЕЛЕНИЕ ИОНОВ В ДВУМЕРНЫХ ЛИНЕЙНЫХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ПОЛЯХ
- 3. 1. Времяпролетное масс-разделение ионов в высокочастотных полях с квадратичным распределением потенциала
- 3. 2. Использование свойства изотропности траекторий движения заряженных частиц в полях с квадратичным распределением ВЧ потенциала для решения задач времяпролетного разделения ионов
- 3. 3. Расчет траекторий движения заряженных частиц с учетом частоты ВЧ поля
- 3. 4. Траектории движения заряженных частиц при различных начальных фазах ВЧ поля
- 3. 5. Времяпролетное масс-разделение ионов в периодических линейных ВЧ полях
- 3. 6. Выводы
- ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРОДНЫЕ СИСТЕМЫ С ДИСКРЕТНЫМ ЛИНЕЙНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ВЧ ПОТЕНЦИАЛА
- 4. 1. Особенности электродных систем анализаторов с двумерными линейными ВЧ полями для масс-разделения заряженных частиц по времени пролета
- 4. 2. Компьютерное моделирование масс-анализаторов с линейными ВЧ полями
- 4. 3. Сравнительные характеристики времяпролетных масс-анализаторов с различными способами задания линейных ВЧ полей
- 4. 4. Оптимизация геометрических параметров времяпролетных масс-анализаторов с плоскими дискретными электродами
- 4. 5. Варианты конструктивных решений времяпролетных масс-анализаторов с плоскими дискретными электродами
- 4. 6. Выводы
- ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАДИОЧАСТОТНОГО ВРЕМЯПРОЛЕТНОГО МАСС-СПЕКТРОМЕТРА
- 5. 1. Импульсные источники ионов для радиочастотных времяпролетных масс-анализаторов
- 5. 2. Экспериментальный радиочастотный времяпролетный масс-спектрометр с индуктивным линейным делителем ВЧ напряжения
- 5. 3. Выводы
Список литературы
- Paul W., Steinwedel H. Ein neues Massenspectrometer ohne Maghet-feld //Z.Naturforschung. 1953. № 8a. S. 448−450.
- Wuercer R.F., Shelton H., Langmuir R.V. // J. Appl. Phis. 30. № 3. 1959. P. 342−358.
- U. von Zahn. Monopole Spectrometer, a new Electric Field Mass Spectrometer// Rev. Sci. Instrum. 1963. V. 34. P. 1−4.
- Шеретов Э.П. Гиперболоидные масс-спектрометры // Измерения, контроль, автоматизация. 1980. № 11−12. С. 29−43.
- Слобод енюк Г. И. Квадрупольные масс-спектрометры. М.: Атомиздат. 1974. 272 с.
- Мак-Лахлан Н. В. Теория и приложения функций Матье.- М.: Иностр. лит. 1953. 468 с.
- Сысоев А.А., Чупахин М. С. Введение в масс-спектрометрию М.: Атомиздат. 1977. 304 с.
- Dayton I.E., Shoemaker F.C., Mozley R. F Measurement of two-dimensional fields. Part II: Study, of a quadrupole magnet // Rev. Sci. Instr. 1954. v. 25. P. 485−489.
- Paul W., Reinhard H. P., and V. von Zahn. Das Elektrische Massenfilterals Massenspektrometer und Isotopentrenner // Zeitschrift fur Physik, 152 (1958), P. 143−182.
- Denison D.R. Operating parameters of a quadrupole in a grounded, cylindrical housing // J. Vac. Sci. Technol. 1971. v 8. P. 266−269.
- Кельман B.M., Явор С .Я. Электронная оптика. Л.: Наука. 1968. 488 с.
- Дубков М.В. Анализ нелинейных искажений поля квадрупольного фильтра масс с цилиндрическими электродами // Научное приборостроение: Межвуз. сб. науч. тр. РГРТА. Рязань. 1996. С. 1922.
- Гуров B.C., Дубков М. В. Влияние технологических погрешностей на качество поля в анализаторе квадрупольного фильтра масс с электродами круглого сечения // Научное приборостроение: Межвуз. сб. науч. тр. РГРТА. Рязань. 1997. С. 30−39.
- Richards J.A., Mclellan R.N. Fast computer simulation of a quadrupole mass filter driven by a sinusoidal R.F. waveform. // Int. J. Mass Spectrom. IonPhys. 1975. 17. P. 17−22
- Шеретов Э.П., Терентьев В. И. Основы теории квадрупольных масс-спектрометров при импульсном питании // ЖТФ. 1972. Т. XII. вып. 5. С.953−962
- Шеретов Э.П. Новый вид сигнала для питания гиперболоидных масс-спектрометров // Научное приборостроение: Межвуз. сб. науч. тр. РГРТА. Рязань. 1996. С. 41−52.
- Гуров B.C., Дубков М. В. О выборе геометрии анализатора квадрупольного фильтра масс с гиперболическими электродами // Научное приборостроение: Межвуз. сб. науч. тр. РГРТА. Рязань. 1996. С. 58−61.
- Гуров B.C., Дубков М. В. Влияние технологических погрешностей на качество поля в анализаторе квадрупольного фильтра масс с гиперболическими электродами // Научное приборостроение: Межвуз. сб. науч. тр. РГРТА. Рязань. 1997. С. 108−118.
- Гуров B.C., Дубков М. В., Корнеева О. В. Монопольный анализатор с гиперболическим стержневым электродом // Научноеприборостроение: Межвуз. сб. науч. тр. РГРТА. Рязань. 1999. С. 2635.
- Гуров B.C., Сафонов М. П., Филиппов И. В. Оптимизация геометрии анализаторов гиперболоидных масс-спектрометров // Научное приборостроение: Межвуз. сб. науч. тр. РГРТА. Рязань. 1998. С. 4147.
- Sheretov Е.Р., Gurov V.S., Safonov М.Р., Philippov I.V. Hyperboloid mass spectrometers for spase exploration // Int. J. Mass Spectrom. 189 (1999). P. 9−17.
- Sheretov E.P., Gurov V.S., Dubkov M.V., Korneyeva O.V. A monopole Mass Filter with a Hyperbolic V-shaped Electrode // Rapid Communications in Mass Spectrometry. 13 (1999). P. 1699−1702.
- Гуров B.C., Дубков M.B., Корнеева O.B., Муравьев Д. А. Оптимизация геометрии ввода ионов и возможность создания монополя на сходящихся траекториях // Научное приборостроение: Межвуз. сб. науч. тр. РГРТА. Рязань. 2000. С. 55−58.
- Busch K.L., Glish G.L., McLuckey S.A. Mass-spectrometry/mass-spectrometry. Techniques and applications of tandem mass-spectrometry. VCH Publishers, Inc., USA. 1988. 333 p.
- Cooks R.G., Glish G.L., McLuckey S.A. and. Kaiser E.R. Ion trap mass spectrometry // Chem. Eng. Newsl. 1991. N25. P. 26−41.
- Yost R.A., Enke C.G. Selected Ion fragmentation with a quadrupole mass spectrometer//J. Am. Chem. Soc. 1978. V. 100. P. 2274−2275.
- Сафонов М.П. Тандемный масс-спектрометр на основе трехмерной ловушки и монополя // Научное приборостроение: Межвуз. сб. науч. тр. РГРТА. Рязань. 1994. С. 91−98.
- Stephens W.E. A Pulsed Mass Spectrometer with Time Dispersion // Phis. Rev. 1946. v. 69. P. 691.
- Wiley W.C., MacLaren I.H. Time-of-Flight Spectrometer with Improved Resolution//Rev. Sci. Instr. 1955. V.26. P. 1150.
- Poschenrieder W.P., Oetjen G.H. Focussing Errors of a Multiple-Focussing Time-of-Flight Mass Spectrometer with an Electrostatic Sector Field // Int. J. of Mass-Spectr. and Ion Physic, 1975. V. 16. № 4. P. 546 551
- Мамырин Б.А., Каратаев В. И., Шмикк Д. В., Загулин В. А. Ионное зеркало из трех сеток // ЖЭТФ. 1973. Т. 64. Вып. 1. С. 82−89.
- Семкин Н.Д., Пияков И. В., Воронов К. Е., Помельников Р. А. Перспективы развития времяпролетных масс-спектрометров для анализа газовых и пылевых частиц // Прикладная физика. 2002. № 2, С. 124−141.
- Mamyrin В.A., Karataev V.I., Shmikk D.V., Zagulin V.A. The mass-reflectron, a new nonmagnetic time-of-flight mass spectrometer with high resolution// Sov. Phys. JETP, 1973, 37, 45.
- Makarov A.A. Ideal and quasi-ideal time focusing of charged particles // J. Phys. D: Appl. Phys. 1991. 24. P. 533−540.
- Мамырин Б.А., Иванов M.A., Александров В. Г. Времяпролетный масс-спектрометр //А.С. № 1 046 800. СССР. Бюл. № 37. 07.10.1983.
- Morris H.R., Paxton Т., Dell A. High sensitivity collisionally-activated decomposition tandem mass spectrometry on a novel quadrupole/orthogonal- acceleration time-of-flight mass spectrometer // Rapid Commun. Mass Spectrom. 1996. N 10. P. 889−896.
- Morris H.R., Paxton Т., Panico M. A novel geometry mass spectrometer, the Q-TOF for low-femtomole/attomole- range biopolymer sequencing // J. Protein Chem. 1997. N 16. P. 469−479.
- Веренченов A.H., Краснов H.B., Галль JI.H. Тандемные масс-спектрометры в биохимии // Научное приборостроение. 2004. Т. 14. № 2. С. 4−23.
- Шеретов Э.П., Колотилин Б. И., Сафронов М. П. Времяпролетный масс-спектрометр // А.С. № 989 613. СССР. МПКН0И49/40 Бюл. № 2. 15.01.1983.
- Лебедев А.Т. Масс-спектрометрия в органической химии. -М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003. 493 с.
- Lossing F.P., Tanaka I. Photo ionization as a Source of Ions for Mass Spectrometry//J. Chem. Phys. 1956. v. 25. P. 1031
- Munso M.S.В., Field F.H. Chemical Ionization Mass Spectrometry // J. Am. Chem. Soc. 1966. v. 88. P. 2621−2630.
- Brodbelt J.S. Analytical applications of ion-molecule reactions. // Mass Spectrom. Rev. 1997. v. 16. P. 91−110.
- Dougherty R.C. Positive and negative chemical ionization mass spectrometry in Mass Spectrometry in Environmental Sciences ed. By F. W. Karasek, O. Hutzinger. S. Safe. Plenum Press. New-York. 1985. p. 77
- Beckey H.D. Principles of Field Ionization and Field Desorption Mass Spectrometry. Pergamon. London. 1977.
- Whitehouse C.M., Dreyer R.N., Yamashita M., Fenn J.B. Electrospray Interface for Liquid Chromatographs and Mass Spectrometers. // Anal. Chem. 1985. v. 57. P. 675−679.
- Karas M., Bachmann D., Hillenkamp F. Influence of the Wavelength in High-Irradiance Ultraviolet Laser Desorption Mass Spectrometry of Organic Molecules // Anal. Chem. 1985. v. 57, P. 2935−2939.
- Dawson J.H.J., Guilhaus M. Orthogonal acceleration time of flight mass spectrometer. // Rapid Commun. Mass Spectrom. 3 (1989), P. 155−159
- Dodonov, A.F., et al. Electrospray Ionization on a Reflecting Time-of-Flight Mass Spectrometer // Electrospray Ionization. ACS Symposium. Series 549. Chapter 7. American Chemical Society. Washington. DC 1994. P 108−123.
- Силадьи M. Электронная и ионная оптика. (Пер. с анагл.). — М.:Мир. 1990. 639 с.
- Хокс П., Каспер Э. Основы электронной оптики. М.:Мир. 1993. Т.1. 551 е.- Т.2. 477 с.
- Самарский А.А. Введение в численные методы М.: Наука, 1987. -286 с.
- Калиткин Н.Н. Численные методы. М.: Наука, 1978. 512 с.
- Гуров B.C., Трубицын А. А., Мамонтов Е. В., Дягилев А. А. Решение плоской задачи Дирихле методом граничных элементов // Вестник РГРТУ. 2008. Вып. 24. С.91−94.
- Бреббия К., Телес Ж., Вроубель JI. Методы граничных элементов— М.: Мир, 1987.-524 с.
- Трубицын А. А. Вычисление сингулярных интегралов задачи Дирихле методом граничных элементов. // ЖВВМФ.1995. Т. 35. № 4. С.532−541.
- Власова Е.А., Зарубин В.С, Кувыркин Г. Н. Приближенные методы математической физики. Учеб. для вузов/Под ред. B.C. Зарубина, А. П. Крищенко М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2001.
- Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. -М.: Наука, 1974. 832 с.
- Дягилев А.А., Гуров B.C., Мамонтов Е. В. Сравнительная оценка точности распределения потенциала в масс-анализаторах типа «фильтр масс» с различной геометрией электродной системы // Электроника: Межвуз. сб. науч. тр. Рязань. 2006. С. 52−56.
- Мамонтов Е.В., Гуров B.C., Филиппов И. В., Дятлов Р. Н. Времяпролетное разделение ионов по удельному заряду в высокочастотных полях с квадратичным распределением потенциала //ЖТФ. 2007. Т. 77. вып. 7. С. 139−142.
- Дягилев А.А. Радиочастотный времяпролетный прибор для микроанализа вещества // Тез. докладов. Федеральная школа-конференция по инновационному малому предпринимательству в приоритетных направлениях науки и высоких технологий. Москва, 2006. С. 37.
- Дягилев А.А., Мамонтов Е. В. Использование плоской электродной системы с дискретным распределением потенциала для формирования двумерного линейного электрического поля // Электроника: Межвуз. сб. науч. тр. Рязань. 2007. С. 61−63.
- Гуров B.C., Мамонтов Е. В., Дягилев А. А. Формирование двумерных линейных электрических полей в системах с плоскими электродами сдискретным распределением потенциала // Тез. докладов. 40-я Научно-техническая конференция, Рязань, 2008 г
- Гуров B.C., Мамонтов Е. В., Дягилев А. А. Электродные системы с дискретным линейным распределением ВЧ потенциала // Масс-спектрометрия. 2007. Т.4. № 2. С. 139−142.
- Мамонтов Е.В., Гуров B.C., Филиппов И. В., Дятлов Р. Н. Способ разделения заряженных частиц по удельному заряду и устройство для его осуществления // Решение о выдаче патента на изобретение по заявке № 2 005 124 794/28 от 03.08.2005.
- Мамонтов Е.В., Филиппов И. В. Способ масс-селективного анализа ионов по времени пролета и устройство для его осуществления // Патент на изобретение № 2 327 245 от 03.05.2006.
- Мамонтов Е.В., Филиппов И. В., Дягилев А. А. Импульсный источник ионов для радиочастотного времяпролетного масс-анализатора // Вестник РГРТУ, 2007, вып. 22, С. 88−91.
- Мамонтов Е.В., Гуров B.C., Трубицын А. А., Дягилев А. А. Способ масс-селективного анализа ионов по времени пролета в линейном ВЧполе и устройство для его осуществления // Патент на изобретение № 2 367 053 от 10.09.2009.
- Дягилев А.А. Времяпролетный масс-спектрометр с линейным ВЧ полем для космических исследований // Тез. докладов. 5МНТК «К. Э. Циолковский 150 лет со дня рождения. Космонавтика. Радиоэлектроника. Геоинформатика» Рязань, 2007, С. 323−326.
- Мамонтов Е.В. Радиочастотный времяпролетный масс-спектрометр с плоскими дискретными электродами // Тез. докладов. III съезд ВМСО. II Всероссийская конференция с международным участием «Масс-спектрометрия и ее прикладные проблемы», Москва, 2007, ПУ-7.
- Гуров B.C., Мамонтов Е. В., Филиппов И. В., Дягилев А. А. Времяпролетный масс-спектрометр с линейным ВЧ полем // Вестник РГРТУ, 2008, Вып.23, С. 131−134.