Масс-анализаторы ионов с планарными дискретными электродами с распределенными емкостными делителями высокочастотного напряжения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.01, кандидат наук Журавлев, Владимир Владимирович

• Журавлев, Владимир Владимирович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Журавлев, Владимир Владимирович

Оглавление

Введение

1.1 Масс-спектрометры с линейным ВЧ электрическим полем

Глава 1. Обзор литературы и постановка задачи

1.2 Времяпролетные масс-спектрометры

1.3 Масс-спектрометры ионно-циклотронного резонанса

1.4 Постановка задачи исследования

Глава 2. Движение заряженных частиц в суперпозиции линейных

высокочастотных и однородных статических электрических полей

2.1 Псевдопотенциальная модель движения ионов в суперпозиции линейных ВЧ и

однородных статических электрических полей

2.2 Траектории ионов в суперпозиции квадрупольных ВЧ и однородных

статических электрических полей

2.3 Масс-анализатор с пространственным разделением ионов в суперпозиции

квадрупольных ВЧ и однородных статических электрических полей

2.4 Радиочастотная ионная ловушка с суперпозицией квадрупольных ВЧ и

однородных статических полей для масс-спектрометров с преобразованием Фурье

Глава 3. Ионно-оптические системы с планарными дискретными электродами для образования композиций полей с пространственно-временными вариациями распределений потенциала

3.1 Образование суперпозиций трехмерных электрических полей системами

планарных дискретных электродов

3.2 Образование суперпозиций двумерных электрических полей системами

плоских дискретных электродов

3.3 Ионно-оптические системы с планарными дискретными электродами для

радиочастотных времяпролетных масс-спектрометров

3.4 Ионно-оптическая система с планарными дискретными электродами для МС с

преобразованием Фурье

3.5 Особенности конструкций ИОС с планарными дискретными электродами с

распределенными резисторно-емкостными делителями напряжений

Глава 4. Экспериментальное исследование радиочастотного времяпролетного

масс-анализатора ионов с планарными дискретными электродами

Заключение

Список использованных источников

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Масс-анализаторы ионов с планарными дискретными электродами с распределенными емкостными делителями высокочастотного напряжения»

Введение

Ионно-оптические системы (ИОС) с двумерными и трехмерными линейными электрическими полями широко используются для масс-разделения, фокусировки и транспортировки заряженных частиц.

Фундаментальные свойства колебаний заряженных частиц в высокочастотных (ВЧ) полях с двух- и трехмерным квадратичными распределениями потенциалов достаточно глубоко изучены и широко используются в динамических масс-анализаторах квадрупольнЗого типа. К таким свойствам относятся независимость движения заряженных частиц по всем координатам и стабильный или нестабильный характер колебаний в зависимости от отношения массы к заряду частиц.

Инновационное развитие масс-спектрометрической отрасли показывает, что возможности квадрупольных полей для разработки более совершенных аналитических приборов и методов исследования вещества на молекулярном уровне реализованы не полностью.

Для решения актуальных задач фокусировки, транспортировки и сепарации заряженных частиц по энергиям и удельному заряду возникает необходимость в образовании композиций полей с различающимися пространственно-временными распределениями потенциала. Эта проблема может быть решена путем расширения функциональных возможностей ИОС с планарными дискретными электродами, используемых во времяпролетных радиочастотных масс-анализаторах ионов для образования двумерных линейных ВЧ полей. Решение задачи практической реализации ИОС с суперпозицией статических и переменных полей с различающимися пространственными распределениями потенциалов создает предпосылки для разработки инновационных аналитических приборов, в том числе радиочастотных ионных ловушек для масс-спектров высокого разрешения с преобразованием Фурье.

Актуальность. Масс-спектрометрические методы являются основным инструментом анализа вещества на молекулярном и атомарном уровнях. Масс-спектрометрические приборы постоянно совершенствуются, улучшаются их аналитические и коммерческие характеристики. Инновационное развитие масс-спектрометрии требует разработки новых, более совершенных методов удержания, транспортировки и масс-сепарации заряженных частиц. Разработка ионно-оптических систем с планарными дискретными электродами по технологии распределенных емкостных делителей ВЧ напряжения для времяпролетных приборов и масс-спектрометров высокого разрешения с преобразованием Фурье нового типа является актуальной.

Цель работы и задача исследования. Целью работы явилась разработка методов образования суперпозиций электрических полей с вариацией пространственно-временных распределений потенциалов на основе технологии планарных дискретных электродов с распределенными емкостными делителями ВЧ напряжения и создания на их основе масс-анализаторов:

- с времяпролетным разделением ионов в линейных электрических полях;

- с преобразованием Фурье наведенных токов в ионных ловушках с суперпозицией линейных ВЧ и однородных статических электрических полей.

Цель работы достигается решением следующих задач:

- разработкой технологии планарных дискретных электродов с распределенными емкостными делителями напряжения;

- исследованием траекторий движения заряженных частиц в суперпозиции линейных ВЧ и однородных статических электрических полей;

- разработкой радиочастотной ловушки с монополярными колебаниями ионов;

- разработкой масс-анализатора ионов с преобразованием Фурье на основе монополярной ионной ловушки.

Научная новизна результатов работы. В работе получены новые научные результаты:

- аналитическими и численными методами обоснована возможность образования суперпозиций полей с вариацией пространственно-временных распределений потенциалов ИОС с планарными дискретными электродами;

- с использованием концепции псевдопотенциала разработана теория секулярных колебаний ионов в суперпозиции линейных ВЧ и однородных статических электрических полей;

- получены аналитические соотношения для наведенных токов в радиочастотной ионной ловушке с суперпозицией линейных ВЧ и однородных статических электрических полей;

- для радиочастотных времяпролетных масс-анализаторов ионов и масс-спектрометров с преобразованием Фурье разработана технология образования электрических полей планарными дискретными электродами с распределенными емкостными делителями напряжения.

Достоверность научных результатов. Достоверность научных результатов подтверждается :

- совпадением результатов аналитических расчетов, результатов численного моделирования и результатов экспериментов;

- согласием полученных результатов с общими положениями теории колебаний заряженных частиц в линейных ВЧ электрических полях;

- оценкой точности аналитических расчетов и результатов численного моделирования.

Практическая значимость:

- разработана технология образования двумерных ВЧ электрических полей планарными дискретными электродами с распределенными емкостными делителями напряжения;

- получены аналитические выражения для описания секулярных колебаний ионов в суперпозиции линейных ВЧ и однородных статических полей;

- разработана радиочастотная ионная ловушка с монополярными колебаниями ионов по одной координате для масс-спектрометров с преобразованием Фурье;

- разработан, изготовлен и исследован экспериментальный радиочастотный времяпролетный масс-анализатор ионов с планарными дискретными электродами, выполненными по технологии распределенных делителей напряжения.

Реализация результатов работы:

Результаты диссертационной работы использованы при выполнении следующих научно-исследовательских работ:

- при поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере по программам СТАРТ и У.М.Н.И.К., выполняемых в малых инновационных предприятиях;

- при поддержке грантов РФФИ «Разработка теории и методов масс-разделения ионов по времени пролета в линейных высокочастотных полях для высокоскоростных приборов микроанализа состава и структуры вещества» (№ 10-02-97500);

- при поддержке грантов РФФИ «Разработка теоретических и экспериментальных основ проектирования радиочастотных времяпролетных приборов микроанализа вещества с лазерной ионизацией твердой фазы» (№ 12-02-97509);

- государственное задание «Разработка физических основ диагностических методов исследования и обработки информации для масс-спектрометрии, нанотехнологии и лазерной гироскопии» (НИР №10-14Г).

Научные положения и результаты, выносимые на защиту: 1. Конструкция планарных дискретных электродов с распределенной системой

параллельных резисторно-емкостных делителей напряжения обеспечивает

получение суперпозиции двумерных электрических полей с вариацией пространственно-временных распределений потенциала с относительной погрешностью 8V< 10~3 в рабочих областях |*|<xe-Ду, \у\ < уа - ха - Ау, где

Ау - дискретность электродов, при различных соотношениях размеров электродов ха, уа.

2. Модель движения заряженных частиц в поле псевдопотенциала применима для описания колебаний ионов в суперпозиции квадрупольного ВЧ и статических полей. Суперпозиция квадрупольного ВЧ и однородного статического полей смещает центр колебаний ионов в направлении напряженности статического поля на величину, пропорциональную напряженности поля и массе ионов.

3. В высокочастотных полях с двумерным распределением потенциала амплитуды высших гармоник наведенного ионного тока по осям X и Y пропорциональны амплитудам секулярных гармоник по осям Y и X. При детектировании наведенных токов в «Монотрап» для увеличения отношения сигнал/помеха целесообразно наряду с секулярными выделять высшие гармоники, относительная амплитуда которых при увеличении q возрастает.

Апробация работы:

Результаты работы докладывались на международной конференции «19th International Mass Spectrometry Conference», Kyoto, Japan, 2012; в рамках V-ой Всероссийской конференции «Масс-спектрометрия и ее прикладные проблемы», VI съезд ВМСО, Москва, 2013; на европейском семинаре «13th European Meeting on Environmental Chemistry», Moscow, 2012; на конференции «European science and technology: Materials of the IV International research and practice conference.», Germany, Munich, 2013; на международной конференции «20th International Mass Spectrometry Conference», Geneva, Switzerland, 2014.

Публикации:

По материалам диссертационной работы было опубликовано 10 печатных работ, из них 5 работ в изданиях, определенных ВАК Минобрнауки РФ, 5 работ — в материалах научно-технических конференций.

Структура и объем работы:

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, содержит 152 страницы основного текста, иллюстрированные 70 рисунками, библиографический список, состоящий из 69 источников на 7 страницах.

Глава 1. Обзор литературы и постановка задачи 1.1 Масс-спектрометры с линейным ВЧ электрическим полем

В 1953 году Штейнвенделем и Паулем был предложен инновационный тип динамических масс-анализаторов, названных квадрупольными [1,2]. В основу квадрупольного масс анализатора заложена особенность движения заряженных частиц в радиочастотном электрическом поле, с квадратичным распределением потенциала [3]. Такие анализаторы могли быть использованы в виде фильтра масс - анализатор пролетного типа, или в виде ионной ловушки - анализатор замкнутого типа. Отличие фильтра от ловушки заключено в отсутствии квадратичного распределения по одному направлению - направлению дрейфа, в ловушке электрическое поле имеет одинаковое распределение по всем координатам. В процессе развития фильтр масс оказался наиболее перспективным, чем ионная ловушка, и в настоящий момент основной конструктив этого анализатора практически не претерпел изменений. Обычно, в основу его конструкции заложен квадрупольный конденсатор, состоящий из четырех электродов гиперболической формы, линейно протяженными вдоль оси дрейфа. Для создания трехмерного замкнутого поля в ионной ловушке используют осесимметричную электродную систему из двух торцевых и одного кольцевого гиперболических электродов [4]. Простота конструкции, малые габариты и вес, невысокая стоимость определяет массовость применения таких приборов при решении задач, где не требуются высокие аналитические характеристики [5]. Недостатком МС с квадрупольными ВЧ полями является ограниченный диапазон масс (т < 103 а.е.м) и невысокое разрешение Я < 103.

1.2 Времяпролетные масс-спектрометры

Масс-спектрометры (МС) времяпролетного типа (ВПМС) являются эффективными приборами массового анализа вещества, благодаря таким положительным качествам, как высокая скорость анализа и теоретически не ограниченный диапазон масс. Принцип действия ВПМС основан на разделении

ионов по времени пролета в комбинации электрических и магнитных полей или в бесполевом промежутке [6]. Линейный ВПМС предложен в 1946 году Уильямом Стефенсом [7,8]. В результате исследований линейного ВПМС были замечены уширения массовых пиков связанные с энергетическим разбросом ионов. Частично эта проблема была разрешена в 1951г. Вольфом и Стефенсом использованием ионного источника с «запаздывающей фокусировкой».

В 1948 г. Сэмюэлом был предложен ВПМС статического типа, с магнитным полем создаваемым соленоидом, получивший название хронотрон. Время полного оборота ионов в таком масс-анализаторе прямо пропорционально отношению массы к заряду ионов и обратно пропорционально индукции магнитного поля. Развитием хронотрона стал статический ВПМС со скрещенным магнитным и электрическим полями - спиратрон, предложенный Баккером [9]. Он относится к анализаторам секторного типа. Недостатком анализатора является зависимость времени дрейфа от начальных координат и углов влета ионов, а также малый объем фазового пространства движения ионов. Преимуществом секторных полей является возможность анализа частиц с большими энергиями.

Для улучшения аналитических характеристик времяпролетных приборов проводились модификации ионных источников и масс-анализаторов. Однако полностью разрешить проблему отсутствия абсолютной фокусировки ионов так и не удавалось. В дальнейших разработках более эффективным решением проблемы обеспечения пространственно-временной фокусировки оказалось применение электростатического ионного зеркала на электростатических полях, предложенное Алихановым в 1950г. [10], в последствии доработано и проверено экспериментально Мамыриным [11-13]. Масс анализатор (рисунок 1) состоял из импульсного источника ионов, отклоняющей системы для ионного пучка, области дрейфа ионов, детектора и статического ионного зеркала. Смысл фокусировки заключался в том, что ионы с большей энергией попадая в ионное зеркало, пройдут глубже, чем ионы с меньшей энергией и проведут там больше времени,

что дает возможность скомпенсировать разброс скоростей и позволяет реализовать пространственно-временную фокусировку.

Рисунок 1 - Времяпролетный масс спектрометр рефлектронного типа: 1 -вакуумная камера, 2 - ионный источник, 3 - ионное статическое зеркало, М -

Такое решение позволило достигнуть разрешения 104 при энергетическом разбросе ионов до 3%. Дальнейшие увеличение допустимого энергетического разброса достигалось применением двух зеркал с однородными полями разной напряженности с неоднородными электростатическими полями.

В настоящее время такой тип анализатора взят за основу времяпролетного анализа для большинства случаев в силу большого прогресса в развитии электроники и цифровой техники, позволяющих получать наиболее точные масс спектры.

Разрешающая способность времяпролетных анализаторов напрямую зависит от особенностей ионного пучка, а именно от его длительности. Ширина пакета иона определяет ширину массового пика, а соответственно и разрешение спектра. Для получения такого короткого пакета, необходимо формировать ускоряющий импульс длительностью в несколько наносекунд, что технически трудно реализуемо для амплитуд напряжений, используемых для ввода ионов в область анализатора [14]. Другой, наиболее простой способ увеличения разрешения масс-спектра - это увеличение длительности его шкалы времени пролета. Для этого можно снизить скорость движения ионов в области дрейфа, что в свою очередь приведет к увеличению относительного энергетического

1

группа ионов, М1<М2<МЗ.

разброса в пучке и наиболее эффективным методом остается только увеличение длины траекторий ионов. Увеличение длины пути до нескольких метров, существенно не изменяя габаритные характеристики прибора, возможно путем складывания пути с помощью нескольких секторов электрических полей или зеркал. Системы такого рода называются многооборотными или многоотражательными. Такие анализаторы могут иметь замкнутую и не замкнутую траекторию. Недостатком анализаторов с замкнутой траекторией является чрезвычайно узкий диапазон масс, связанный с тем, что необходимо обеспечить вывод всех ионов в систему регистрации в одном цикле. Этот недостаток отсутствует у систем с разомкнутыми траекториями, но последние не могут обеспечить такое разрешение, в силу ограниченности траекторий, внешними габаритными показателями анализатора.

ВПМС отличаются неограниченным диапазоном масс, высокой скоростью анализа, сравнительно простой конструкцией маес-анализатора. Основные недостатки времяпролетных масс-анализаторов, это плохая форма массовых пиков при низких интенсивностях и узкий энергетический диапазон анализируемых ионов. ВПМС являются приборами широкого применения, в. мировом выпуске масс-спектрометрической продукции их доля составляет 30%.

Проблемы ВПМС со статическими полями, связанные с требованиями моноэнергетичности анализируемых ионов, решаются при использовании для времяпролетного масс-разделения частиц радиочастотных электрических полей [15]. Радиочастотные времяпролетные масс-рефлектроны на ряду с традиционными достоинствами ВПМС имеют линейную шкалу масс, постоянное абсолютное разрешение в диапазоне масс, широкий энергетический диапазон №тах/И/,тп= 2 + 5 при малых абсолютных значениях энергии ионов 10-^200эВ.

Создание коммерческих радиочастотных ВПМС и их внедрение на рынок аналитических приборов зависит от эффективного решения проблемы образования линейных электрических полей в протяженных по одной координате рабочих пространствах.

1.3 Масс-спектрометры ионно-циклотронного резонанса

Идея удержания протона в магнитном поле при многократном поэтапном ускорении с помощью резонансного переноса энергии от переменного электрического поля, была разработана в 1930-х Е.О. Лоуренсом.

Принцип действия заключается в ограничении движения ионов внутри тонкого цилиндрического объема образуемого двумя 'Т)" - образными электродами. Вектор напряженности магнитного поля образуемого магнитом, направлен перпендикулярно плоскости электродов и обеспечивает орбитальное движение ионов внутри цилиндрической области. Ион вводится через центральное отверстие и под действием магнитного поля начинает двигаться по круговой траектории, определяющейся балансом между центробежной и Лоренцевой со стороны магнитного поля силами [16]:

2

ту _ В(ге)у /1 п

с '

где V - скорость иона, с - скорость света, е - заряд электрона, г - атомный номер, В - индукция магнитного поля.

Если к электродам приложить противофазные переменные напряжения, то в момент пересечения ионом промежутка между электродами, ему сообщится дополнительная энергия, соответствующая разности потенциалов на момент пересечения. Это приводит к постоянному увеличению радиуса описываемой ионом окружности, траектория в таком случае является спиралеобразной. При этом время пролета ионом половины окружности может быть определено по несложной формуле:

7ГГ ГИПС

(1.2)

v В{ге)

Из (1.2) видно, что время не зависит от радиуса траектории и скорости иона. Первый прототип ионной ловушки, сконструированный Лоуренсом, был около 10см в диаметре и мог рассматриваться как первый масс-спектрометр циклотронного резонанса.

В 1949 Хипл, Соммер и Томас [17] определяли фундаментальные физические константы, используя циклотронный принцип. Ими была предложена специальная компоновка электродов, которые могли быть установлены в качестве датчика системы регистрации в масс-спектрометре ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Однородное радиочастотное электрическое поле расположено перпендикулярно магнитному полю и резонанс достигается при радиусе спиральной траектории около 1см, после чего производится вывод ионов из рабочей области на коллектор с целью измерения ионного тока. Ионы с другим отношением массы к заряду, не могут достигнуть радиуса траекторий такой же величины без изменения параметров магнитного поля или ВЧ напряжения. Таким образом, авторами использовалась частотная развертка масс, а для уменьшения ширины пика было необходимо снизить амплитуду ВЧ напряжения, тем самым увеличивая количество резонансных циклов. В дальнейших исследованиях [18, 19] наблюдалось уширение траекторий на некоторых частотах, однако в 1950 году Соммер и Томас [19] описали способ совмещения метода ядерного резонансного поглощения и омегатрона, путем подключения электродов в цепь емкости паралельного резонансного контура генератора радиочастотного напряжения и проводить измерения точно так же как при ядерном резонансном поглощении. Они пришли к выводу, что максимальная чувствительность достигается в случае анализа с помощью резонансного поглощения, а не .путем сбора ионов на коллекторе. Дальнейшим этапом развития в области ионно-циклотронного резонанса было использование модифицированной ICR ячейки [20, 21] для определения поперечных столкновений водорода и аргона на уровне тепловых энергий с другими вышестоящими газами. Измерительная камера состояла из цилиндрического ионного источника и области дрейфа в сильном магнитном поле с возможным использованием радиочастотного удерживающего напряжения.

Резонансные ионы под действием частоты развертки и испытывающие непрерывное ускорение наводят электрический ток в электродах системы питания, таким способом производится регистрация эффекта ударного уширения

пика поглощения. Ключевой особенностью данного метода обнаружения по поглощению энергии ВЧ поля является то, что ионы не разрушаются в процессе работы анализатора, при условии отсутствия достижения его физических границ.

Дальнейшие исследования и попытки улучшения аналитических показателей привели к созданию ячейки циклотронного резонанса [22] в 1965 году. В дальнейшем этот новый вид масс спектрометра был отмечен Райнхартом и Кайнстлером [23] как один из наиболее интересных и значимых. Как и в омегатроне, ионный источник и область анализа помещались в магнитное поле. Ионизация в источнике обеспечивалась электронным пучком, сонаправленным с вектором магнитной индукции, а ионы медленно дрейфовали перпендикулярно электрическому и магнитному полю одновременно в область резонанса. В данном случае ячейка может быть рассмотрена как прямоугольная версия циклотронного ускорителя Лоуренса. Схематически конструкция такого анализатора изображена на рисунке 2. Собранная ячейка устанавливалась между полюсами электромагнита и общая конструкция и схема была построена таким образом, чтобы обеспечить три различных типа эксперимента. В первом способе производилась модуляция магнитного поля с помощью катушки Гельмгольца расположенной таким же образом как в системах ядерного магнитного резонанса и электронного парамагнитного. Изменяющееся магнитное поле позволяет вводить и выводить ионы из резонанса. Второй способ модуляции заключается в изменении скорости дрейфа ионов, а следовательно и времени подлета в область резонанса, это вызывает модуляцию ионов в ячейке, что в свою очередь определяет наведенный ток на измерительных пластинах.

Третий тип модуляции считается достаточно специфичным и называется методом «двойного резонанса», работающий по принципу синхронного детектирования, а именно модулируя ВЧ напряжение прямоугольным сигналом, который так же выделялся в наведенном ионном токе.

Рисунок 2 - Схематический вид ячейки циклотронного резонанса В дальнейшем анализатор был модифицирован в виду наличия взаимопроникновения электрических полей из разных областей приборов, что приводило к нежелательным эффектам, в том числе искажению траекторий движения ионов и сильному влиянию теплового разброса скоростей частиц. Эту задачу решили Клау и Футрелл [24] с помощью размещения дополнительной области между ионным источником и областью анализатора и заменив непрерывную ионизацию импульсной, тем самым снизив влияние эффекта пространственного заряда.

В 1970 году Мелвер [25] опубликовал свою разработку, сделав важный концептуальный шаг в развитии ICR-MS. Он дополнил систему Футрелла торцевыми электродами вдоль оси дрейфа, обеспечивая удержание ионов в продольном направлении. Не смотря на все достижения, способ регистрации оставался прежним.

Несмотря на хорошо разработанный и отлаженный в начале 1970-х годов метод масс-спектрометрии, исследования в этой области не останавливались. ICR-MS обладал большой чувствительностью к величине давления в вакуумной камере, что напрямую отражалось на разрешающей способности в результате уширения резонансного пика из-за коллизий ионов с остаточными газами. К недостатку так же относили сравнительно невысокую скорость развертки масс-

спектра, что не позволяло рассматривать эти приборы как аналитические и измерительные устройства общего назначения. Тем не менее, в 1974 году положение резко изменилось, благодаря изобретению инновационного режима работы Комисарова и Маршала [26-27] основанного на использовании преобразования Фурье. Идея заключалась в отказе от сканирования магнитным полем или частотой ВЧ электрического поля, а использовать для анализа «токовое изображение» порождаемое во внешней цепи за счет кругового движения ионов на более высоких орбитах. Практически любые конструкции ICR ячейки могли быть использованы для Фурье анализа, но концептуально проще всего было работать с ячейкой кубической формы (рисунок 3).

Измерительная плата

К усилителю и системе регистрации

Удерэюиеающая плата

Рисунок 3 - Ячейка ионно-циклотронного резонанса для получения масс-спектров посредством преобразования Фурье Электронный пучок, направленный вдоль силовых линий магнитного поля, поступает через отверстия в полеобразующих электродах в область ионизации и затем на коллектор, для стабилизации эмиссии. Образовавшиеся ионы начинают двигаться каждый со своей характерной циклотронной частотой, вокруг центра прибора. Другая пара электродов является датчиком наведенного тока, таким образом, частотные составляющие изображения тока в цепи измерения соответствуют циклотронным частотам различных ионов. Затем производится деконволюция исходного сигнала посредством преобразования Фурье, получая в конечном итоге масс-спектр. Улучшение отношения сигнал-шум было достигнуто

путем циклического повторения измерений с последующим усреднением результата. В отличие от современных технических средств, Алан Маршал [28, 29] и Комисаров использовали запоминающий осциллограф, технически не позволяющий охватить весь диапазон частот. Впоследствии значения переводились вручную в компьютер Varían 621, с помощью которого впервые был получен масс-спектр метана.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Журавлев, Владимир Владимирович, 2014 год

Список использованных источников

1. Paul W., Steinwedel Н. A new mass spectrometer without a magnetic field / Paul W., Steinwedel H. // Z. Natureforsch. - 1953 - 8a - P.448-450.

2. German Patent 944.900. Apparatus for separating charged particles of different specific charges. / Paul W., Steinwedel H. // German Patent 944.900. - Number 1953.

3. Dawson P.H., Whetten N.R. Radio frequency quadrupol mass spectroscopy / Dawson P.H., Whetten N.R.// Adv. Electron. Electron Phys.- 1969.- 27.- P.58-158.

4. Fischer E.Z. Three-dimensional stabilization of charge carriers in a quadrupole field / Fischer E.Z. // Z. Angew. Phys.- 1959. - 156(1) - P. 1-27

5. Галь JI.H. Сравнительные возможности масс-анализаторов различных типов в решении аналитических задач масс-спектрометрическими методами / Галь JI.H., Баженов А.Н., Кузьмин А.Г., Галь Н.Р. // Тез. докл. III съезда ВМСО // Москва. - 2007.

6. Сысоев А.А., Чупахин М.С. Введение в масс-спектрометрию. -М.: Атомиздат. -1977. 304с.

7. Stephens W.E. A Pulsed Mass Spectrometer with Time Dispersion / W.E. Stephens // Physical Review. - 1946. - Vol. 69. - P. 691.

8. US. Patent № 2612607. Mass spectrometer // W.E. Stephens// Int.Cl. H01J49/02, H01J49/02, Publ. Sep. 30. - 1952.

9. Bakker J.M.B. The spiratron / Bakker J.M.B. // Advances in Mass Spectrometry, London: Institute of Petroleum. - 1971. -Volume 5 - P. 278 - 282.

10. Алиханов С.Г. Новый импульсный метод измерения массы ионов/ Алиханов С.Г //ЖТФ. - 1956. - Т. 31, вып. 3. - С. 517 - 521.

11. Каратаев В.И. Новый принцип фокусировки ионных пакетов во времяпролетных масс-спектрометрах / Каратаев В.И., Мамырин Б.А., Шмикк Д.В. //ЖТФ. - 1971. - Т. 41, вып. 7. - С. 1498 - 1501.

12. Каратаев В.И. Масс-рефлектрон. Новый безмагнитный времяпролетный масс-спектрометр с высокой разрешающей способностью / Каратаев В.И., Мамырин Б .А., Шмикк Д.В. // ЖТФ. - 1973. - Т. 64, 1. - С. 82 - 88.

13. Мамырин Б.А., Шмикк Д.В. Линейный масс-рефлектрон / Мамырин Б.А., Шмикк Д.В. // ЖТФ. - 1979. - Т. 76, вып. 5. - С. 1500 - 1504.

14. Yavor М. Advances in Imaging and Electron Physics / Yavor M.// Optics of Charged Particle Analyzers. - 2009. - Volume 157 - P. 373.

15. Мамонтов E.B. Разработка методов и устройств масс-анализа ионов в монополярных линейных высокочастотных электрических полях: дис. доктора физико-математических наук: 01.04.01 / Е.В. Мамонтов// Рязанский государственный радиотехнический университет - Рязань., 2009. - 318 с.

16. Patent 1.948. Method and apparatus for the acceleration of ions / Lawrence E.O.// U.S. Patent. 1934. - 384 p.

17. Hippie J.A., Sommer H., Thomas H.A. A precise method of determining the faraday by magnetic resonance / Hippie J.A., Sommer H., Thomas H.A.// Phys. Rev. - 1949. - № 76 - P. 1877 -1878.

18. Sommer H., Thomas. H.A.: Hippie J.A. The measurement of the e/M by cyclotron resonance / Sommer H., Thomas H.A., Hippie J.A. // Phys. Rev. - 1951. -№82-P. 697-702.

19. Sommer H., Thomas H.A. Deteclion of magnelic resonance by ion resonance absorption / Sommer H., Thomas H.A. // Phys. Rev. - 1950. -№78 - P. 806.

20. Wohchall D., Graham Jr., Malone D.P. Ion cyclotron resonance and the determination of collision cross sections / Wohchall D., Graham Jr., Malone D.P. //Phys. Rev. - 1963. - № 131 - P. 1565 - 1571.

21. Wobschall D. Ion cyclotron resonance spectrometer/ Wobschall D. // Rev. Sci. Instrum. - 1965. -№ 36 - P. 466 - 475.

22. Liewellyn P.M. Ion cyclotron resonance mass spectrometer/ Liewellyn P.M. // Proc. 13th Allnual Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics. - ASTM Committee E-14. St Louis, MA. - 1965 - P. 313 -318.

23. Rinehart Jr.K.L., Kinstle T.H. Mass spectrometry/ Rinehart Jr.K.L., Kinstle T.H, H. Eyring, CJ. Christensen. H.S. Johnston (Eds.)// Annual Review of Physical Chemistry, Palo Alto - CA: Annual Reviews, Inc. 1968. - P. 301 - 342.

24. Clow R.P., Futrell J.H. Ion-cyclotron resonance study of the kinetic energy dependence of ion-molecule reaction rates / Clow R.P., Futrell J.H. // Int. J. Mass. Spectrom. Ion Phys. - 1970. - №4 - P. 165 - 179.

25. Mclver Jr.R.T. A trapped ion cell for ion cyclotron resonance spectroscopy/ Mclver Jr.R.T. // Rev: Sci. Instrum. - 1970. - №41 - P. 555 - 558.

26. Comisarow M.B., Marshall A.G. Fourier transform ion cyclotron resonance spectroscopy/ Comisarow M.B., Marshall A.G // Chem. Phys. Lett. - 1974. -№25-P. 282-283.

27. Comisarow M.B., Marshall A.G. Selective-phase ion cyclotron resonance spectroscopy/ Comisarow M.B., Marshall A.G. // Can. J. Chem. - 1974. - №52 -P. 1997-1999.

28. Marshall A.G. Fourier transform in NMR, optical, and mass spectrometry / Marshall A.G., Verdun F.R. // Elsevier, Amsterdam. - 1990. - P.573-591.

29. Marshall A.G. Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry/ Marshall A.G. // Acc. Chem. Res. - 1985. - №18 - P.316-322.

30. Kingdon K.H. A method for the neutralization of electron space charge by positive ionization at very low pressures/ Kingdon K.H. // Phys. Rev. -1923. -№21 - P. 408-418.

31. Hu Q., Makarov A.A., Cooks RG., Noll R.J. Resonant ac dipolar excitation for ion motion control in the Orbitrap mass analyzer/ Hu Q., Makarov A.A., Cooks RG., Noll R.J. // J. Phys. Chem. A. - 2006. - №110 - P. 2682-2689.

32. Aliman M., Glasmachers A. A Novel Electric Ion Resonance Cell Designwith High Signal-to-Noise Ratio and Low Distortion for Fourier Transform Mass Spectrometry/ Aliman M., Glasmachers A. // Journal of American Society for Mass Spectrometry. - 1999. - Volume 24,2 - P. 1000 - 1007.

33. Мамонтов E.B. Масс-спектрометр с преобразованием Фурье на основе ионно-оптической системы с дискретными электродами / Мамонтов Е.В., Кирюшин Д.В., Журавлев B.B. //VI съезд ВМСО. V Всероссийская конференция «Масс-спектрометрия и ее прикладные проблемы».- Октябрь, 08-11, Москва.-2013.

34. Гуров B.C. Электродные системы с дискретным линейным распределением ВЧ потенциала для масс- анализаторов заряженных частиц / Гуров B.C., Мамонтов Е.В., Дягилев А.А // Масс-спектрометрия. - 2007. - Т. 4, № 2. - С. 139- 142.

35. Мамонтов Е.В. Колебания ионов в суперпозиции линейных высокочастотных и однородных статических электрических полей / Мамонтов Е.В., Кирюшин Д.В., Журавлев В.В // ЖТФ. - 2014. - т.84, вып. 7.- С.110-115.

36. Dyagilev A.A. Radio Frequency Mass Reflectrons with plane Discrete Electrodes / Dyagilev A.A., Mamontov E.V., Grachev E.Yu., Zhuravlev V.V.// 19th International Mass Spectrometry Conference. - Japan, Kyoto. - 2012.

37. Слабоденюк Г.И. Квадрупольные масс-спектрометры / Слабоденюк Г.И. -М.: Атомиздат. - 1974. 272 с.

38. Мак-Лахлан, Н.В. Теория и приложения функций Матье / Н.В. Мак-Лахлан. -М.: Изд. Иностранной литературы. - 1953. 474с

39. Гуров B.C. Радиочастотные ионно-оптические системы для фокусировки и времяпролетного масс-разделения заряженных частиц / Гуров B.C., Мамонтов Е.В., Дубков М.В., Дягилев A.A. // Радиотехника. - 2012. - № 3. -С. 75-81.

40. Мамонтов Е.В., Гуров B.C. Радиочастотные времяпролетные масс-анализаторы ионов / Мамонтов Е.В., Гуров B.C. - М.: Телеком, 2012. - 98 с.

41. Мамонтов Е.В. Образование композиций пространственно-временных вариаций электрических полей дискретными электродами из множества

резисторно-емкостных делителей напряжения / Мамонтов Е.В., Журавлев В.В., Двойнин В.Н. // Вестник РГРТУ - 2014. - №3(49) - С.84-89.

42. Мамонтов Е.В. Радиочастотные анализаторы для времяпролетного масс-разделения ионов / Мамонтов Е.В., Гуров B.C., Дягилев А.А., Грачев Е.Ю., Журавлев В.В. // Вестник РГРТУ. - 2012. - №1 (39 ч.2.) - С. 97 - 102.

43. Дягилев А. А. Исследование времяпролетного механизма разделения заряженных частиц в высокочастотных полях с квадратичным распределением потенциала: 05.27.02 / А.А. Дягилев; Рязанский государственный радиотехнический университет - Рязань, 2009. - 135 с.

44. Dawson Р.Н. Quadrupole Mass Spectrometry and Its Applications. Amsterdam: Elsevier / Dawson P.H. (Ed.)// Reprinted as an "American Vacuum Society Classic" by the American Institute of Physics. - 1976.

45. Yavor M. Advances in Imaging and Electron Physics / Yavor M. // Amsterdam: Elsevier.-2010.-381 p.

46. Мамонтов E. В. Ионная ловушка с суперпозицией линейных высокочастотных и однородных статических электрических полей / Мамонтов Е. В., Кирюшин Д. В., Журавлев В. В., Грачев Е. Ю. // Научное приборостроение. -2014 - Том 24, № 1. - С. 128-133.

47. Cathode Rays, Thomson J.J. The classic measurement of the electron mass and charge / Cathode Rays, Thomson J.J. // Philosophical Magazine. - 1897. - Vol. 44, Issue 269.-P. 293-316.

48. Barber N.F. Shape of an electron beam bent in a magnetic field / Barber N.F. // Proc. Leeds Phil. Soc. - 1933. - Sec. 2. - P. 427-433.

49. Stephens W.E. Magnetic Refocussing of Electron Paths / Stephens W.E.// Physical Review. - 1934. - Vol. 45, Issue 18. - P. 513-518.

50. Goudsmit S.A. A Time-of-Flight Mass Spectrometer / Goudsmit S.A. // Physical Review. - 1948. - Vol. 74, Issue 5. - P. 622-623.

51. Patent № 2698905, Int.CI. H01J49/40. Magnetic time-of-flight mass spectrometer / Goudsmit S.A.// US. Patent, Jan. 4 - 1955.

52. Smith L.G. A New Magnetic Period Mass Spectrometer Smith / Smith L.G. // Rev. Sei. Instrum. - 1951. - Vol. 22, Issue 2. - P. 115- 117.

53. Mattauch J., Herzog R.F.K. Ober einen neuen Massenspeklrographen/ Mattauch J., Herzog R.F.K. // Z Phys. - 1934. - №89 - P. 786-795.

54. Graham Cooks R., Thomas Mueller. Chemists have used mass spectrometry, commonly used to analyse molecules, to synthesise them on the microscale. / Graham Cooks R., Thomas Mueller // Mass Spectrometry. - 2013. - Vol. 2. - P.l-10.

55. Makarov A.A. Electrostatic Axially Harmonic Orbital Trapping: A HighPerformance Technique of Mass Analysis / Makarov A.A. // Analytical Chemistry. - 2000. - Vol. 72. - P. 1156 - 1162.

56. Patent SU 1247973. Vremyaproletnyy massspektrometr / Gal L.N., Golikov Yu.K., Aleksandrov M.L., Pechalina Ye.E., Kholin N.A. // Patent SU 1247973. -1986.

57. Knight R.D. Storage of ions from laser-produced plasmas / Knight R.D. // Applied Physic Letter. - 1981. - V. 38. - P. 221-222

58. Marshall A.G., Guan S. // Rapid Communications Mass Spectrometry. - 1996. -V.10.-P. 1819-1823.

59. Bogdanov В., Smith R.D. Proteomics by FTICR mass spectrometry: top down and bottom up / Bogdanov В., Smith R.D. // Mass Spectrometry Rev. 2005. - V. 24, № 2. - P. 168-200.

60. Голиков Ю.К. Интегрируемые ионные ловушки / Голиков Ю.К., Краснова Н.К., Соловьёв К.В., Никитина Д.В. // Прикладная физика. - 2006. - № 5. -С. 50-57

61. Мамонтов Е.В., Дягилев A.A., Грачев Е.Ю. Образование двумерных линейных электрических полей системами плоских дискретных эквипотенциальных электродов / Мамонтов Е.В., Дягилев A.A., Грачев Е.Ю. // Вестник РГРТУ. -2010. - № 2. Вып. 32. - С.84-88.

62. Мамонтов Е.В. Ионно-оптические системы из плоских дискретных электродов с переменной плотностью эквипотенциальных элементов / Мамонтов Е.В., Грачев Е.Ю., Дягилев А.А., Журавлев В.В. // Вестник РГРТУ. - 2013. - №2. вып. 44 - С. 57-63.

63. Mamontov E.V. Ion-optical systems with planar discrete electrodes for time-offlight separation mass of ions in radio-frequency linear electric fields / Mamontov E.V., Dyagilev A.A., Grachev E.Yu., Zhuravlev V.V. // European science and technology: Materials of the IV International research and practice conference. -Germany, Munich. - 2013.

64. Mamontov E.V. Planar discrete electrode systems for a creation DC and RF electric fields / Mamontov E.V., E.Y.Grachev, V.S.Gurov [and ell.]// 20th International Mass Spectrometry Conference. - Geneva, Switzerland. - 2014.

65. Методы расчета электростатических полей / Миролюбов Н. Н., Костенко М. В., Левинштейн М. JI. [и др.]// - М.: Высшая школа, 1963. - 415 с.

66. Douglas D.J. Linear ion traps in mass spectrometry / Douglas D.J., Frank A.J., Mao D. // Mass spectrometry reviews. - 2005. - №24 (1) - P. 1-29.

67. By Raymond March E. Practical aspects of ion trap mass spectrometry I edited / by Raymond March E., John E.J. Todd// Mass Spectrometry/. - 1997. - 32№ 4. -P.351-369.

68. Мамонтов Е.В. Времяпролетное разделение ионов по удельному заряду в высокочастотных полях с квадратичным распределением потенциала / Мамонтов Е.В., Гуров B.C., Филиппов И.В., Дятлов Р.Н.// ЖТФ. - 2007. - № 7 (77)-С. 61-63.

69. Мамонтов Е.В. Пространственно-временная фокусировка заряженных частиц в радиочастотных линейных электрических полях / Мамонтов Е.В., Кирюшин Д.В.// ЖТФ. - 2012. - № 9 (82) - С. 63-68.