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

Полностью повторяя процедуру расчета, изложенную в предыдущем параграфе для случая лсо = г/о= 0, получим для искомых нормированных ионных токов на х- и ^-границах стабильности выражения, совпадающие с

(2.28) и (2.29), в которых

При Ib^ro/Ro выражения (2.28) и (2.29) с учетом (2.55) легко преобразовать к виду

Нормированный сигнал в провале между одинаковы­ ми по амплитуде смежными импульсами для масс 7И<Мгр будет иметь следующее значение:

а для М > М тр (в данном случае 6МХ= 6МУ= ДМ)

Отношение амплитуды импульса спектра масс к сиг­ налу в провале между импульсами, определяющее ка­ чество разрешения масс-спектрометра, в диапазоне масс М < М Гр (когда трансмиссия г| = 1) равно

а для масс, больших Mj*p (т]>1) (см. (2.34)], равно:

46

Из выражения (2.59) следует, что время пролета ионом анализатора, необходимое для того, чтобы на массе М обеспечивалась разрешающая способность ДМ по уровню 100/А2 (%), выраженное в числе ионов

ВЧ-колебаний электрического поля анализатора, имеет значение:

что согласуется по характеру зависимости с аналогич­ ным выражением из работы [8], т. е. при упомянутых выше условиях для обеспечения разрешения по 50%-но­

по 10%-ному уровню (Л2= 10) /г= 28)/ М/ДМ.

Расчет показывает, что условие (2.59) достаточно жесткое, поскольку начальная энергия поступательного вдоль оси г движения ионов Иуск, удовлетворяющая этому соотношению, при Л2=10, ДМ —1 и обычных пара­

метрах анализатора (1 = 20 см, / = 3 Мги) достаточно мала (2,36 эв).

В случае, когда ширина спектральной характеристи­ ки ДМ (2.9) меньше разности между соседними масса­ ми, разрешаемыми прибором, сигнал в провале между импульсами определяется суммой токов нестабильных ионов аж + ау, рассчитываемых с помощью выражений (2.52) и (2.53). Учитывая, что ах<.ау, можно для упро­ щения расчетов считать, что сигнал в провале не будет превышать 2ау. При этом отношение амплитуды импуль­

са к сигналу в провале с учетом трансмиссии в диапа­ зоне масс будет равно:

46

всех входящих в него величин и разрешая его относи­ тельно п, находим:

между смежными границами рядом стоящих, разрешае­ мых прибором импульсов, определяемыми спектральной

из которого с очевидностью следует, что при реальных значениях входящих в него величин, например 2«£Лг< < Л 2н^Ю 6, отношение АМ/бМ>10 и, значит, протяжен­ ность хвостов (8М) линии спектра масс всегда много меньше ее ширины, определяемой выражением (2.9). Из этого вытекает один важный вывод: в КМ может быть реализована достаточно высокая разрешающая способ­

его оси, определяемая значением п, должна выбираться с таким расчетом, чтобы разница в величинах А2 и А2н, определяющих отношение амплитуды сигнала к сигналу

47

ну спектральной характеристики AM в 1,5—2 раза мень­ шей, чем это необходимо, что неизбежно приведет к ухудшению трансмиссии [см. формулу (2.34)]. В качест­ ве ориентировочного можно рекомендовать соотношение

которое позволяет после подстановки его в выражение

Из выражения (2.69) следует, что абсолютная раз­ решающая способность зависит от уровня, по которому осуществляется разрешение, прямо пропорциональна энергии влетающих в анализатор ионов, обратно про­ порциональна квадрату произведения частоты ВЧ-элек- трического поля анализатора на его длину и не зависит от номера массы.

Выражения (2.69) и (2.9) определяют необходимые и достаточные условия, соблюдение которых позволяет обеспечить требующуюся разрешающую способность без предъявления каких-либо других требований или огра­ ничений, касающихся, например, моиоэнергетичности ионов, инжектируемых в анализатор, и т. п. При б’олее

достижения в первом приближении полной фокусировки ионов на выходе анализатора. Фокусировка ионов при соответствующем диафрагмировании выходного отвер­ стия анализатора улучшает степень сепарации ионов анализируемой массы. В выражениях (1.41) и (1.42) коэффициентами, определяющими фокусировку летящих по стабильным х- и «/-траекториям ионов, являются со­

отклонения х- и «/-параметров траектории от оси ана­ лизатора, независимо от координат и углов влета иона в анализатор, равны нулю, т. е. ионы данной массы в

48

щих по стабильным траекториям, когда весь ионный по­

Это означает, что минимальное время, в течение кото­ рого стабильный ион независимо от условий влета пере­ сечет (в первом приближении) ось анализатора:

пательного движения иона вдоль оси анализатора, опре­

где / — частота, Мгц.

Необходимо сразу же оговориться относительно следующего обстоятельства. По мере образования им­ пульса спектра масс при последовательной во времени развертке спектра величины hi и fb изменяются от не­ которых максимальных значений, обусловленных задан­ ным отношением К (2.9) и определяемых выражениями

(8) и (9) из приложения 7, до нуля. Поэтому, строго говоря, соблюдение условий полной фокусировки [см. формулу (2.72) или (2.75)] относится лишь к экстре-