Файл: Слободенюк, Г. И. Квадрупольные масс-спектрометры.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 98

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

П Р И Л О Ж Е Н И Е 10

 

 

 

Решение уравнений (9.43) и (9.44)

 

 

 

Пользуясь

методикой

 

решения

уравнений

Матье

с малой

правой

частью,

изложенной

в гл. 3

и приложении 8,

составим

частное решение уравнения

(9.43):

 

 

 

 

 

 

 

 

х* =

W2X

[xj I х2 (Лхх +

Вх2) f (1) di

 

 

 

 

 

 

1

J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 j' xx (Ахг +

Bx2) f (|)

dg],

 

(1)

где

б

определено

выражением (9.42);

Xi и

x2 — выражениями (2)

из

приложения

8;

Л

и В — постоянные

интегрирования

уравнения

(1.12);

№2 — определитель Вронского

(1.40)

и

 

 

 

 

 

 

 

/(6) = - 2 ? co s(2 n 6 + 0 ).

 

(2)

Подставляя формулу

(2)

в

(1)

и

раскрывая

подынтегральные

выражения, выполняя интегрирование и отбрасывая все осцилли­ рующие члены с | как малые по сравнению с секулярными, полу­ чаем:

* , 2?6 1

C2rC2v sin (2г + р) £ cos (2v + Р) | cos х

X (2nl + 0) dl + ВJ 2 2

C*rc2v sin (2r + Р) Б sin (2v + Р ) 1 X

 

Xcos (2n£+9) dl

x2

A J 2

2 c 2rc 2v cos (2r+ P ) i cos (2v +

P ) i x

X

cos (2n £ + 0 )d £ + £ j' 22c2rc 2v cos (2л -f P) | sin (2v -

 

 

 

+

P)£cos(2«£ + 0) dl

 

 

 

2

^ 2 Г (^ 2 Л + 2 п 4 " C 2r_ 2n)

 

 

 

 

дЫ

 

 

 

(xtB — x2A) c o s

0.

(3)

 

2Wl

 

S c 2r

 

 

e=P,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По

аналогии

с выражением (3) получим для уравнения (9.44)

приближенное частное

решение:

 

 

 

 

2 c2r (c2r+2n-j- с 2г_ 2п)

 

 

 

 

дЬ1

 

 

 

(yiD + УгС) cos 0.

(4)

 

2wi

 

S c 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2г

JP=P,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

256


Полные решения ;фавнений (9.43) и (9.44) в первом приближении имеют следующий вид:

--f-OO

(C 2r + 2 n +

C 2r — 2n)

х Аху —{- Вх2 + q&l

 

X

2 w

Clr

 

S

 

---- CO

p = p ,

 

 

X cos 0 ( B x y — Ax2);

( 5 )

OO

 

 

2 C 2Г ( С 2 Г + 2П +

2л)

У = С у у + D y 2

 

X

2 w-

 

 

2 < 1 ,

JP=P,

-OO

X cos 0 ( D y y -{-

С у у ) .

(6)

17 г. И. Слободенюк

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Вострое Г. А., Розанов Л. Н. Вакуумметры. Л., «Машинострое­ ние», 1967.

2.Рафальсон А. Э. «Ж. техн. физ.», 1965, т. 35, с. 3.

3. Джейрам Р. Масс-спектрометрия. Пер. с англ. М., «Мир», 1969.

4.Аверина А. П., Линник Л. Н., Никитина Г. И. «Приборы и тех­ ника эксперимента», 1965, № 4, с. 5.

5.Рафальсон А. Э., Шерешевский А. М. Масс-спектрометрические

6.

приборы. Под ред. В. А. Павленко. М., Атомиздат, 1968.

Paul

W.,

Steinwedel Н. Zs. Naturforsch., 1953, Bd. 8, S. 448.

7.

Paul

W.,

Raether M . Z. Phys., 1955, Bd. 140, S. 262.

8.

Paul

W., Reinhard H., von Zahn U. Zs. Phys., 1958, Bd. 152,

S.143.

9.Gunther K. Vacuum, 1960, v., 1, p. 293. 10. Jenkel L. Vide, 1961, Bd. 94, S. 176.

11. Von Zahn V. Zs. Phys., 1962, Bd. 168, Nr. 2, S. 129.

12. Von Zahn V. Rev. Sclent. Instrum., 1963, v. 34, No. 1, p. 1.

13.Von Brunnee C., Delgmann L., Kronenberger K. Vakuum-technik, 1964, Bd. 13, Nr. 2, S. 35.

14.Lever R. F. l.B . M. Journal, 1966, No. 1, p. 26.

15. Bultemann H. J., Delgmann L. Vacuum, 1965, v. 15, p. 301.

16.Рик Г. P. Масс-спектроскопия. M., Гостехиздат, 1953.

17.Барнард Дж. Современная масс-спектрометрия. Пер. с англ. М., Изд-во иностр. лит., 1957.

18.Бейнон Дж. Масс-спектрометрия и ее применение в органиче­ ской химии. Пер. с англ. М., «Мир», 1964.

19.Кельман В. М., Явор С. Я. Электронная оптика. М.— Л., Изд-во АН СССР, 1963.

20.Мак Лахлан Н. В. Теория и применения функций Матье. Пер. с англ. М., Изд-во иностр. лит., 1953.

21.Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике. Изд. 7-е. М., Физматгиз, 1957.

22.Слободенюк Г. И. «Ж. техн. физ.», 1967, т. 37, с. 1535.

23.Слободенюк Г. И. «Ж. техн. физ.», 1971, т. 41, с. 1016.

24.Мейнке X., Гундлах Ф. В. Радиотехнический справочник. Пер. с нем. т. 2. М.—Л., Госэнергоиздат, 1962.

25.Смирнов В. И. Курс высшей математики. Т. 2. Изд. 16-е. М., Физматгиз, 1958.

258


26.Ван-дер-Зил А. Флуктуации в радиотехнике и физике. Пер. с

англ. М.—Л., Госэнергоиздат, 1962.

27. Дэш ман

С. Научные основы вакуумной

техники. Пер. с англ.

Под ред.

М. И. Меньшикова. М., «Мир»,

1964.

28.Чечик Н. О., Файнштейн С. М., Лифшиц Т. М. Электронные ум­

ножители. М., Физматгиз, 1957.

29.Тютиков А. М. «Успехи физ. наук», 1970, т. 100, с. 467.

30.Харкевич А. А. Спектры и анализ. Изд. 3-е. М., Физматгиз, 1957.

31.Янке Е., Эмде Ф., Леш Ф. Специальные функции (формулы, гра­

фики, таблицы). Изд. 2-е. Пер. с нем. М., «Наука», 1968.

32.Слободенюк Г. И., Титов А. И. «Приборы и техника экспери­ мента», 1967, № 2, с. 165.

33. Слободенюк Г. И. и др. «Заводск. лаборатория», 1970, № 6,

с. 745; 1971, № 4, с. 492.

34.Слободенюк Г. И. и др. «Приборы и техника эксперимента»,

1971, № 4, с. 168.

35.Слободенюк Г. И. и др. «Приборы и техника эксперимента»,

1968, № 3, с. 141.

36.Слободенюк Г. И. «Ж. техн. физ.», 1968, т. 38, с. 1182.

37.Слободенюк Г. И. «Ж. техн. физ.», 1967, т. 37, с. 1540.

38.Капцов Н. А. Электроника. М., Физматгиз, 1953.

39.Добрецов Л . Н., Гомоюнова М. В. Эмиссионная электроника.

М., «Наука», 1966.

40. Кей Д ж ., Лэби Т. Л . Таблицы

физических и химических по­

стоянных. Пер. с англ. Изд. 2-е. М., Физматгиз, 1962.

41. Алямовский И. В. Электронные

пучки и электронные пушки.

М., «Советское радио», 1966.

 

42.Карякин Н. И., Быстров К. Н., Киреев П. С. Краткий справоч­

ник по физике. М., «Высшая школа», 1963.

43.Глазер В. Основы электронной оптики. М., Физматгиз, 1962.

44.Таблицы для вычисления функций Матье. Библиотека математи­

ческих таблиц. Пер. с англ. Под ред. К. А. Карпова. Вып. 42. М„ Изд-во ВЦ АН СССР, 1967.

45.Круг К. А. и др. Основы электротехники. М.— Л., Госэнергоиз­

дат, 1952.

46.Волгов В. А. Детали контуров радиоаппаратуры. М.— Л., Гос­

энергоиздат, 1954.

47.Гоноровский И. С. Основы радиотехники. М., Связьиздат, 1957.

48.Тренделенбург Э. Сверхвысокий вакуум. Пер. с нем. Под ред.

М. И. Меньшикова. М., «Мир», 1966.

49.Слободенюк Г. И., Федотов В. Ф. «Приборы и техника экспери­

мента», 1970, № 3, с. 271.

50.Слободенюк Г. И., Воронин В. С. «Приборы и техника экспери­

мента», 1971, № 4, с. 252.

51.Слободенюк Г. И. «Обмен опытом 'в электронной промышлен­

ности», 1969, № 1, с. 90.

52.Слободенюк Г. И. «Обмен опытом в электронной промышлен­

ности», 1969, № 3, с. 95.

53.Важенин И. Н. и др. «Электронная техника», серия VI. Микро­

электроника, 1969, вып. 5, с. 97.

54.Егорова Н. М., Ивашкин В. И., Слободенюк Г. И. «Электронная

техника», серия VI. Микроэлектроника, 1971, вып. 3, с. 98.

55. Слободенюк Г. И. «Электронная промышленность», 1971, № 3,

с. 68.

17* 259


56.Лекк Дж. Измерение давления в вакуумных системах. Пер. с англ. М., «Мир», 1966.

57.Слободенюк Г. И. «Ж- техн. физ.», 1974, т. 44, с. 470.

58.Ивашкин В. И., Слободенюк Г. И. Авторское свидетельство

СССР, № 257129. Бюл. изобрет. № 35, 1969.

59.Решение. Первая всесоюзная конференция по масс-спектроско-

пии, СКВ аналитического приборостроения АН СССР. Л., 1970.

60.Ефимчик М. К. и др. «Приборы и техника эксперимента», 1965,

з, с. 227.

61. Аверина А. П. и др. «Приборы и техника эксперимента», 1966,

4, с. 132.

62.Dawson Р. Н. J. Vac Sci. and Technol., 1972, v. 9, No. 1, p. 487.

63.Слободенюк Г. И. и др. В сб.: Электронная пром-сть. 1973, №2,

с. 82—84.

64.Шеховцов Н. А. Магнитные масс-спектрометры. М., Атомиздат, 1971.

65.Холлэнд Л. Нанесение тонких пленок в вакууме. Пер. с англ. М., Госэнергоиздат, 1963.

66.Слободенюк Г. И. и др. «Электронная техника», серия VI. Мик­ роэлектроника, 1973.

67.Слободенюк Г. И. и др. Авт. свидетельство СССР, № 350869. Бюл. изобрет. № 27, 1972.

68.Ивашкин В. И., Слободенюк Г. И. В сб.: Электронная пром-сть, 1972, № 2, с. 87.

69.Рыжков В. К. и др. В сб.: Науч. тр. по проблемам микроэлек­

троники. Вып. 7. М., Моек, ин-т электронной техники, 1971, с. 13— 18.

70.Слободенюк Г. И. В сб.: Электронная промышленность. 1973,

2, с. 85—86.

ДОПОЛНЕНИЕ

Краткий обзор состояния квадрупольной масс-спектрометрии за последние 2— 3 года

В последние годы продолжает расти интенсивность работ по теоретическому [1— 14] и экспериментальному [15—25] исследованию поистине уникальных свойств КМ, по совершенствованию извест­ ных и разработке новых моделей серийноспособных КМ (см. таб­ лицу), по использованию КМ при выполнении разнообразных науч­ ных исследований, а также в ряде отраслей промышленности [26—42]. Более двух десятков различных фирм, в том числе и весьма крупных, занимаются выпуском КМ за рубежом. Создаются даже отдельные фирмы, специализирующиеся на выпуске только КМ [43]. Все это свидетельствует об устойчивом интересе к КМ многочисленных потребителей динамической масс-спектрометриче- ской аппаратуры, порожденном не временными конъюктурными об­ стоятельствами, а реальными преимуществами КМ перед прочими традиционными типами динамических масс-спектрометров, сущест­ венно расширяющими возможности и сферы применения массспектрометрии в науке и технике.

Из крупных зарубежных теоретических работ обзорного ха­ рактера, подытоживающих результаты работы многих исследовате­ лей, следует выделить второй том монографии «Динамические масс-спектрометры» [1]. Наряду с книгой Уайта [2] упомянутая ра­

бота создает

четкие представления об

основных

свойствах

КМ,

0 методах теоретического (в основном

вычислительного с приме­

нением ЭВМ)

и экспериментального их исследования, а также

о тех

многочисленных сферах применения КМ,

в которых

преимущества

последних неоспоримы.

характера,

доложенные на

Работы советских ученых обзорного

1 Всесоюзной конференции по масс-спектрометрии и опубликованные в конце 1972 г. [3, 4], также свидетельствуют об определенном ин­ тересе к КМ со стороны ведущих представителей советской школы масс-спектрометристов.

. Проблеме математического моделирования КМ с помощью ЭВМ и исследованию на этой базе основных свойств КМ посвящена ра­ бота [5], в известной степени продолжающая традицию вычисли­ тельного подхода к решению фундаментальных проблем движения ионов в квадрупольных электрических полях, развитую еще в рабо­ тах второй половины 60-х годов [6—8]. В серии последующих работ разных авторов [9— Ш] теми же численными методами на ЭВМ ре­ шались задачи отыскания оптимальных геометрических соотношений в анализаторе КМ [10], определения вида траекторий ионов в ана­ лизаторе при строго гиперболической форме его полеобразующих

261


Серийноспособные квадрупольные масс-спектрометры,

прибора

прибора

Фирма, страна

масс,

Максимальная

регистрации,

способность

 

Наименование

 

Диапазон

относительная

Диапазон

 

 

разрешающая

скорости

Группа

 

 

 

a. e. м.

по уровню

а. е. м./сек

 

 

 

 

50%

 

 

 

 

 

 

 

 

Q5-50

Riber, Франция

1—60

120

0,06—60

 

Q5-100

To

же

1— 100

200

0,05— 100

 

QMG-111A

Balzers, Лихтен-

1— 100

100

0 ,1 —1000

 

(112, ИЗ,

штейн

 

(на 10%)

 

 

7

 

 

 

 

 

 

114)

GWB

Elektro-

1— 100

 

_

I

Microquad

100

 

nics

Ltd.,

 

(на 10%)

 

 

О иА Д -1200

Англия

 

 

 

 

EAI,

Varian,

1— 100

200

0,2 — 1000

 

(1210)

США

 

 

 

 

Centronics

20-th Century

1— 100

>80

0,16—Ю4

 

Q-806

Electranics,

 

 

 

 

 

Англия

 

 

 

 

QS-200

Riber, Франция

1—200

400

0,1— 100

7 Т

QMS-40

AEI Sci. appa-

1—200

160

<1000

 

 

ratus Ltd,

 

[на 80

 

 

 

Англия

 

а. е. м.)

 

 

UTI-1000C

Uthe technology

1—300

600

0,05—4000

 

 

international,

 

 

 

 

 

США

 

 

 

 

QS -300

Riber, Франция

1—300

600

0,15—100

 

QU АД-1100

EAI,

Varian,

1—300

600

0,2

 

(1110)

США

1—300

300

 

 

NAG-530

NEVA,

Ш

MSQ-500

Япония

1—50

100

0,25—5000

UL VAC,

 

 

Япония

10— 150

300

 

 

 

 

50—500

1000

---- -

 

200 RGA

ULTEK, США

1—50

100

0,025—1000

 

 

 

 

10— 150

300

0,08—3000

 

 

 

 

50—500

500

0,25—9000

 

100B

Jon Equipment

1—250

500

0,4—4000

 

 

corp., США

 

 

 

рекламируемые ведущими зарубежными фирмами

8-~

§

 

 

е

 

Я 41

я те

$

 

£ ч U.

о»ес

 

« S af з о.

я

Ь ^ 2 S д

^ яй

я *^ я £

•&

 

g e

-go

 

й * |

* §

'О’&Ч

►.as 5 S.S

т

У а?

Ч с О

 

 

10- ю

Ю -ю (10—7)

IQ -» (1 0 -7) 2-10—4

(без ВЭУ)

Ю -з (без ВЭУ)

10- ю

Ю-12 (Ю-7)

Ю- I 3 (10—7)

10-м

 

 

 

со

 

 

 

 

 

llg

 

 

 

 

5 Ч 4>

 

45 В

 

те

 

Я

4)

 

S 41 •

 

те

со „

 

и J а

 

 

I g S

 

$}§§■

s Kl

45

I-S я

те О я

 

v я

SS.4

f=ic £

Н я

 

 

 

300

10— 4

ЛОЗ

 

 

300

10— *

 

 

150—

10“ 4

 

 

 

400

 

 

 

 

300

 

 

 

 

400

1 0 -4

 

 

 

400

10—4

 

 

 

300

10~4

 

 

 

 

5 Л 0 - з

10—1*

Ю -з

107

±1

400

10-з

(при обога­

(без ВЭУ)

(при

 

 

 

щении)

 

обога­

 

 

 

Ю- i s (107)

 

щении)

 

300

10—4

 

 

 

5-10—I4

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

4- 10-13

(с ВЭУ)

 

 

150—

10~4

1— 10

 

 

 

(с ВЭУ)

 

 

350

 

ю-I* (Ю-з;

100

10е

 

400

10—4

(при

(с ВЭУ)

 

 

 

 

М/ДМ=102)

10- з

 

 

 

 

10—I4

Ю7

±1

400

1 0 - з

(при обога­ (без ВЭУ)

(при

 

 

 

щении)

300

обога­

 

 

 

 

(с ВЭУ)

щении)

 

 

 

Т а б л и ц *

 

$

я я

 

>»«

 

о. 5

 

F- 25

 

Уси

 

gS,

S 3

^ о

нРПФ, 1972

нРПФ.1972

нРПФ,1972

нРПФ, 1972

нРПФ, 1971

нРПФ, 1970

НРПФ, 1972

нРПФ,1971

НРПФ, 1973

нРПФ, 1972 PC, 1970

 

PC,1971

с к

PC, 1970

с к

РПФ, 1968

нРПФ, 1972