Аксептанс И Пропускание Квадрупольного Фильтра Масс С Префильтром

Abstract

Предложена аналитическая модель квадрупольного фильтра масс с дополнительным радиочастотным квадруполем (префильтром) на его входе, основанная на модели переходного поля в области между торцами электродов фильтра масс и электродами префильтра. Методами динамики фазового пространства исследованы характеристики составного фильтра масс. При наличии входного префильтра вместо входной диафрагмы y-аксептанс увеличивается в 1.5 раза относительно x-аксептанса. С увеличением времени пребывания иона в краевом поле контур y-аксептанса имеет тенденцию к вращению на фазовой плоскости, а контур x-аксептанса уширяется по координате x. Функция пропускания с увеличением времени пребывания иона в краевом поле имеет растущий и осциллирующий характер. Результат численного эксперимента с использованием программного обеспечения SIMION 8 отличается от результата аналитического расчета на 14% для x-аксептанса и на 35% для y-аксептанса. ВведениеКвадрупольный фильтр масс (КФМ), являющийся од-ним из наиболее часто используемых масс-анализато-ров в современной технике масс-спектрометрии, был впервые предложен Паулем [1]. Одним из факторов, ограничивающим коэффициент пропускания и разре-шающую способность КФМ, является входное краевое поле [2,3]. Впервые для увеличения чувствительности КФМ к ионам низких энергий (к ионам больших масс) использование короткого радиочастотного (РЧ) квадруполя (или префильтра), устраняющего постоян-ный потенциал на входе КФМ (так называемый метод delayed DC ramp), было предложено Брубаккером [4]. Исследования [5,6] подтверждают, что данный метод позволяет увеличить пропускание ионов тяжелых масс и тем самым устранить негативное влияние входного краевого поля.Кроме того, в [7-9] приводятся доказательства того, что использование префильтра позволяет увеличить про-пускание и легких ионов за счет уменьшения максималь-ных поперечных смещений ионов в КФМ. Это означает расширение эффективной области входной апертуры КФМ и, следовательно, пропускания КФМ в целом, за счет движения ионов внутри префильтра только в РЧ-поле.Представляется важным знание аксептанса КФМ, мо-дифицированного префильтром, для целей согласования анализатора и источника ионов.Впервые расчет фазовых эллипсов КФМ и контуров пропускания при наличии входного краевого поля (без префильтра) осуществил Доусон [3]. В работе использо-валась линейная модель нарастания поля от заземленной входной диафрагмы до торцов электродов КФМ. Позже подход Доусона был развит в работе [10] на основе модели краевого поля с экспоненциально нарастающим потенциалом [11]. В [12] проводился расчет фазовых эллипсов и траекторий движения ионов для КФМ с исключенной постоянной составляющей в начальной ча-сти КФМ, но при этом также использовались линейные модели нарастания потенциала поля.Целью настоящей работы является исследование вли-яния префильтра на аксептанс и пропускание КФМ и сравнение этих характеристик со случаем, когда КФМ работает без префильтра. В расчетах использовались методы динамики фазового пространства [2,12], а также предложенная ранее модель переходного поля...