RU2564443C2 - Device of orthogonal introduction of ions into time-of-flight mass spectrometer - Google Patents
Device of orthogonal introduction of ions into time-of-flight mass spectrometer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2564443C2 RU2564443C2 RU2013149761/07A RU2013149761A RU2564443C2 RU 2564443 C2 RU2564443 C2 RU 2564443C2 RU 2013149761/07 A RU2013149761/07 A RU 2013149761/07A RU 2013149761 A RU2013149761 A RU 2013149761A RU 2564443 C2 RU2564443 C2 RU 2564443C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ions
- electrodes
- ion beam
- channel
- continuous
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области времяпролетной масс-спектрометрии и найдет широкое применение при решении задач органической и биоорганической химии, токсикологии, криминалистики, иммунологии и медицины при ионизации молекул исследуемых веществ методами электронный удар, «электроспрей» и др.The invention relates to the field of time-of-flight mass spectrometry and will find wide application in solving problems of organic and bioorganic chemistry, toxicology, forensic science, immunology and medicine in the ionization of molecules of the studied substances by electron impact, electrospray, etc.
Подавляющее большинство используемых в настоящее время в масс-спектрометрии источников создают непрерывные пучки ионов. Для согласования времяпролетных масс-спектрометров (ВПМС) с такими источниками непрерывный пучок ионов преобразуют в короткие импульсные ионные пакеты. Наиболее эффективным и широко используемым способом создания ионных пакетов короткой длительности является ускорение заряженных частиц в устройстве ортогонального ввода ионов в ВПМС периодически создаваемым импульсным электрическим полем в направлении, перпендикулярном направлению движения непрерывного ионного пучка.The vast majority of the sources currently used in mass spectrometry create continuous ion beams. To coordinate time-of-flight mass spectrometers (VPMS) with such sources, a continuous ion beam is converted into short pulsed ion packets. The most effective and widely used method for creating ion packets of short duration is the acceleration of charged particles in an orthogonal ion input device in the IMSS with a periodically generated pulsed electric field in the direction perpendicular to the direction of motion of the continuous ion beam.
Прототипом изобретения является устройство ортогонального ввода [1], схематически представленное на фиг.1,а. В приведенной схеме непрерывный пучок ионов 1 поступает из источника в канал транспортировки, сформированный двумя электродами 2 и 3, ориентированными в плоскости yz, параллельной направлению z движения непрерывного пучка. Электрод 3 имеет окно, затянутое проводящей сеткой. Вне канала транспортировки расположены электроды 4, также имеющие окна, часть из которых затянута проводящими сетками.A prototype of the invention is an orthogonal input device [1], schematically represented in figure 1, a. In the above scheme, a continuous ion beam 1 enters from a source into a transport channel formed by two
В промежутки времени между импульсным выталкиванием ионов из канала электроды 2 и 3 заземлены и электростатическое поле в канале транспортировки отсутствует. Через определенные промежутки времени на электрод 2 подается импульсное электрическое напряжение, и в канале транспортировки образуется однородное электрическое поле, выталкивающее поступившие в эти промежутки времени в канал ионы через окно в электроде 3 в направлении х, перпендикулярном направлению z движения непрерывного пучка. Вытолкнутые из канала ионы ускоряются до необходимой энергии в направлении х электрическим полем, создаваемым с помощью набора электродов 4.In the time intervals between the pulse ejection of ions from the channel, the
Недостатком прототипа является обусловленное наличием углового разброса направлений движения свободное расширение непрерывного пучка ионов в канале транспортировки в направлении x в промежутки времени между импульсным выталкиванием, как показано на фиг.1,б. Ширина транспортирующего канала ограничена требованием достижения определенной величины напряженности выталкивающего поля при максимально достижимой амплитуде импульсного напряжения на электроде 2. При этом указанное свободное расширение ионного пучка приводит к частичному вылету ионов из канала транспортировки через окно в электроде 3 в область электрического поля, сформированного набором электродов 4. Такие ионы достигают детектора ВПМС в произвольное время и становятся источником шумового сигнала, уменьшающего чувствительность ВПМС.The disadvantage of the prototype is due to the presence of angular dispersion of the directions of movement of the free expansion of a continuous ion beam in the transport channel in the x direction at time intervals between pulsed ejection, as shown in figure 1, b. The width of the transport channel is limited by the requirement to achieve a certain magnitude of the buoyant field strength at the maximum achievable amplitude of the pulse voltage at the
Существуют аналоги описанного прототипа [2-4], в которых электрод 3 и электроды 4 являются бессеточными, однако и в этих аналогах присутствует указанный недостаток.There are analogues of the described prototype [2-4], in which the
Задачей изобретения является пространственное сжатие поступающего из источника непрерывного ионного пучка в канале транспортировки устройства ортогонального ввода ионов в ВПМС в направлении х выталкивания ионов и, как следствие, увеличение чувствительности ВПМС.The objective of the invention is the spatial compression coming from the source of a continuous ion beam in the transport channel of the device orthogonal input of ions into the IMSS in the x direction of ejection of ions and, as a result, increase the sensitivity of the IMSS.
Поставленная задача решается тем, что в канал транспортировки устройства ортогонального ввода ионов в ВПМС вводятся дополнительные электроды, ориентированные параллельно направлению движения непрерывного пучка ионов, к которым прикладываются статические электрические напряжения. При этом в отличие от прототипа в канале транспортировки ионов создается статическое неоднородное электрическое поле, воздействующее на ионы и препятствующее расширению непрерывного ионного пучка в направлении х.The problem is solved in that additional electrodes are introduced into the transport channel of the device for orthogonal ion input into the IMSC, oriented in parallel with the direction of motion of the continuous ion beam, to which static electric voltages are applied. In this case, unlike the prototype, a static inhomogeneous electric field is created in the ion transport channel, which acts on the ions and prevents the expansion of the continuous ion beam in the x direction.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.2 приведены схема изобретения с одним из примеров геометрии дополнительных электродов (фиг.2,а) и вид траекторий ионов в плоскостях xz (фиг.2,б) и yz (фиг.2,в), на фиг.3 представлены схема изобретения с другим примером геометрии дополнительных электродов (фиг 3,а) и вид траекторий ионов в плоскостях xz (фиг.3,б) и yz (фиг.3,в).The invention is illustrated by drawings, where in Fig.2 shows a diagram of the invention with one example of the geometry of additional electrodes (Fig.2, a) and the type of ion trajectories in the planes xz (Fig.2, b) and yz (Fig.2, c), figure 3 presents a diagram of the invention with another example of the geometry of the additional electrodes (Fig 3, a) and the type of ion trajectories in the planes xz (Fig 3, b) and yz (Fig 3, c).
Предлагаемое устройство ортогонального ввода ионов в ВПМС (фиг.2,а) состоит из канала, образованного двумя электродами 2 и 3, в который поступает непрерывный пучок ионов 1, набора электродов для ускорения ионов 4 и дополнительных электродов 5, расположенных в канале транспортировки. В представленном на фиг.2,а варианте на дополнительные электроды 5 поданы одинаковые напряжения.The proposed device for orthogonal ion input into the HPMC (Fig. 2, a) consists of a channel formed by two
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Непрерывный пучок ионов 1 поступает в канал транспортировки, сформированный электродами 2 и 3, которые в режиме накопления заземлены. К дополнительным электродам 5 прикладывается статическое электрическое напряжение U1, формирующее в канале электрическое поле, которое является близким к квадрупольному в области движения ионного пучка. Это поле оказывает фокусирующее действие на пучок ионов в плоскости xz (фиг.2, б) и, таким образом, приводит к сжатию пучка в направлении x и предотвращает возможность вылета ионов через окно в электроде 3 в промежутки времени между импульсами выталкивания. Действие рассматриваемого статического поля является дефокусирующим на пучок ионов в плоскости yz (фиг.2,в), однако некоторое увеличение размера пучка ионов в направлении у не влияет на свойства ВПМС. При подаче импульсного напряжения на электрод 2 для выталкивания ионов наличие напряжений на электродах 5 приводит лишь к незначительному и не влияющему на свойства ВПМС искажение структуры выталкивающего электрического поля, поскольку напряженность статического поля, требуемого для сжатия непрерывного пучка ионов, существенно меньше напряженности импульсного выталкивающего поля.The proposed device operates as follows. A continuous beam of ions 1 enters the transport channel formed by
На фиг.3,а представлена схема изобретения с другим примером геометрии дополнительных электродов, введенных в канал транспортировки непрерывного пучка ионов. В представленном на фиг.3,а варианте в канал введены две пары дополнительных электродов 5 и 6, к которым прикладываются статические электрические потенциалы U1 и U2 противоположных знаков. При этом в канале транспортировки возможно реализовать пространственное сжатие непрерывного ионного пучка в канале транспортировки в двух взаимно перпендикулярных плоскостях xz и yz. На фиг.3,б и 3,в показаны траектории ионов в указанных плоскостях в случае, когда к дополнительным электродам 5 прикладывается статический электрический потенциал U1, обеспечивающий сжатие ионного пучка в направлении х.Figure 3, a presents a diagram of the invention with another example of the geometry of additional electrodes introduced into the channel for transporting a continuous ion beam. In the embodiment shown in FIG. 3, as an embodiment, two pairs of
Таким образом, ввод в канал транспортировки устройства ортогонального ввода ионов дополнительных электродов, ориентированных параллельно направлению движения непрерывного ионного пучка, к которым прикладываются статические электрические потенциалы, способствует выполнению поставленной задачи увеличения чувствительности ВПМС.Thus, the introduction of additional electrodes into the transportation channel of the device for orthogonal ion input of ions, oriented parallel to the direction of motion of the continuous ion beam, to which static electric potentials are applied, contributes to the task of increasing the sensitivity of the IMSS.
Источники информацииInformation sources
1. Додонов А.Ф., Чернушевич И.В., Додонова Т.Ф., Разников В.В., Тальрозе В.Л. Метод времяпролетного масс-спектрометрического анализа из непрерывных ионных пучков. // А.с. 1681340 A1. 1987.1. Dodonov A.F., Chernushevich I.V., Dodonova T.F., Raznikov V.V., Talroze V.L. The method of time-of-flight mass spectrometric analysis of continuous ion beams. // A.S. 1681340 A1. 1987.
2. Franzen J. Gridless time-of-flight mass spectrometer for orthogonal ion injection. // US Patent 0011703 A1. 2001.2. Franzen J. Gridless time-of-flight mass spectrometer for orthogonal ion injection. // US Patent 0011703 A1. 2001.
3. Makarov A.A. A time of flight mass spectrometer including an orthogonal accelerator. // Patent WO 01/11660 A1. 2000.3. Makarov A.A. A time of flight mass spectrometer including an orthogonal accelerator. // Patent WO 01/11660 A1. 2000.
4. Помозов T.B., Явор М.И. Бессеточный ортогональный ускоритель для многоотражательных времяпролетных масс-анализаторов. // Научное приборостроение. 2012. Т.22. Вып.1. С.113-120.4. Pomozov T.B., Yavor M.I. Meshless orthogonal accelerator for multi-reflective time-of-flight mass analyzers. // Scientific instrument making. 2012.V.22. Issue 1. S.113-120.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013149761/07A RU2564443C2 (en) | 2013-11-06 | 2013-11-06 | Device of orthogonal introduction of ions into time-of-flight mass spectrometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013149761/07A RU2564443C2 (en) | 2013-11-06 | 2013-11-06 | Device of orthogonal introduction of ions into time-of-flight mass spectrometer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013149761A RU2013149761A (en) | 2015-05-20 |
RU2564443C2 true RU2564443C2 (en) | 2015-10-10 |
Family
ID=53283673
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013149761/07A RU2564443C2 (en) | 2013-11-06 | 2013-11-06 | Device of orthogonal introduction of ions into time-of-flight mass spectrometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2564443C2 (en) |
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019030471A1 (en) * | 2017-08-06 | 2019-02-14 | Anatoly Verenchikov | Ion guide within pulsed converters |
US10593533B2 (en) | 2015-11-16 | 2020-03-17 | Micromass Uk Limited | Imaging mass spectrometer |
US10629425B2 (en) | 2015-11-16 | 2020-04-21 | Micromass Uk Limited | Imaging mass spectrometer |
US10636646B2 (en) | 2015-11-23 | 2020-04-28 | Micromass Uk Limited | Ion mirror and ion-optical lens for imaging |
US10741376B2 (en) | 2015-04-30 | 2020-08-11 | Micromass Uk Limited | Multi-reflecting TOF mass spectrometer |
US10950425B2 (en) | 2016-08-16 | 2021-03-16 | Micromass Uk Limited | Mass analyser having extended flight path |
US11049712B2 (en) | 2017-08-06 | 2021-06-29 | Micromass Uk Limited | Fields for multi-reflecting TOF MS |
US11205568B2 (en) | 2017-08-06 | 2021-12-21 | Micromass Uk Limited | Ion injection into multi-pass mass spectrometers |
US11211238B2 (en) | 2017-08-06 | 2021-12-28 | Micromass Uk Limited | Multi-pass mass spectrometer |
US11239067B2 (en) | 2017-08-06 | 2022-02-01 | Micromass Uk Limited | Ion mirror for multi-reflecting mass spectrometers |
US11295944B2 (en) | 2017-08-06 | 2022-04-05 | Micromass Uk Limited | Printed circuit ion mirror with compensation |
US11309175B2 (en) | 2017-05-05 | 2022-04-19 | Micromass Uk Limited | Multi-reflecting time-of-flight mass spectrometers |
US11328920B2 (en) | 2017-05-26 | 2022-05-10 | Micromass Uk Limited | Time of flight mass analyser with spatial focussing |
US11342175B2 (en) | 2018-05-10 | 2022-05-24 | Micromass Uk Limited | Multi-reflecting time of flight mass analyser |
US11367608B2 (en) | 2018-04-20 | 2022-06-21 | Micromass Uk Limited | Gridless ion mirrors with smooth fields |
US11587779B2 (en) | 2018-06-28 | 2023-02-21 | Micromass Uk Limited | Multi-pass mass spectrometer with high duty cycle |
US11621156B2 (en) | 2018-05-10 | 2023-04-04 | Micromass Uk Limited | Multi-reflecting time of flight mass analyser |
US11817303B2 (en) | 2017-08-06 | 2023-11-14 | Micromass Uk Limited | Accelerator for multi-pass mass spectrometers |
US11848185B2 (en) | 2019-02-01 | 2023-12-19 | Micromass Uk Limited | Electrode assembly for mass spectrometer |
US11881387B2 (en) | 2018-05-24 | 2024-01-23 | Micromass Uk Limited | TOF MS detection system with improved dynamic range |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1681340A1 (en) * | 1987-02-25 | 1991-09-30 | Филиал Института энергетических проблем химической физики АН СССР | Method of mass-spectrometric analysis for time-of-flight of uninterrupted beam of ions |
WO2001011660A1 (en) * | 1999-08-10 | 2001-02-15 | Gbc Scientific Equipment Pty Ltd | A time of flight mass spectrometer including an orthogonal accelerator |
US20010011703A1 (en) * | 2000-02-09 | 2001-08-09 | Jochen Franzen | Gridless time-of-flight mass spectrometer for orthogonal ion injection |
WO2007136373A1 (en) * | 2006-05-22 | 2007-11-29 | Shimadzu Corporation | Parallel plate electrode arrangement apparatus and method |
RU2381591C2 (en) * | 2008-04-03 | 2010-02-10 | Институт аналитического приборостроения Российской Академии Наук (ИАнП РАН) | Time-of-flight mass spectrometre |
-
2013
- 2013-11-06 RU RU2013149761/07A patent/RU2564443C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1681340A1 (en) * | 1987-02-25 | 1991-09-30 | Филиал Института энергетических проблем химической физики АН СССР | Method of mass-spectrometric analysis for time-of-flight of uninterrupted beam of ions |
WO2001011660A1 (en) * | 1999-08-10 | 2001-02-15 | Gbc Scientific Equipment Pty Ltd | A time of flight mass spectrometer including an orthogonal accelerator |
US20010011703A1 (en) * | 2000-02-09 | 2001-08-09 | Jochen Franzen | Gridless time-of-flight mass spectrometer for orthogonal ion injection |
WO2007136373A1 (en) * | 2006-05-22 | 2007-11-29 | Shimadzu Corporation | Parallel plate electrode arrangement apparatus and method |
RU2381591C2 (en) * | 2008-04-03 | 2010-02-10 | Институт аналитического приборостроения Российской Академии Наук (ИАнП РАН) | Time-of-flight mass spectrometre |
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10741376B2 (en) | 2015-04-30 | 2020-08-11 | Micromass Uk Limited | Multi-reflecting TOF mass spectrometer |
US10593533B2 (en) | 2015-11-16 | 2020-03-17 | Micromass Uk Limited | Imaging mass spectrometer |
US10629425B2 (en) | 2015-11-16 | 2020-04-21 | Micromass Uk Limited | Imaging mass spectrometer |
US10636646B2 (en) | 2015-11-23 | 2020-04-28 | Micromass Uk Limited | Ion mirror and ion-optical lens for imaging |
US10950425B2 (en) | 2016-08-16 | 2021-03-16 | Micromass Uk Limited | Mass analyser having extended flight path |
US11309175B2 (en) | 2017-05-05 | 2022-04-19 | Micromass Uk Limited | Multi-reflecting time-of-flight mass spectrometers |
US11328920B2 (en) | 2017-05-26 | 2022-05-10 | Micromass Uk Limited | Time of flight mass analyser with spatial focussing |
US11239067B2 (en) | 2017-08-06 | 2022-02-01 | Micromass Uk Limited | Ion mirror for multi-reflecting mass spectrometers |
US11756782B2 (en) | 2017-08-06 | 2023-09-12 | Micromass Uk Limited | Ion mirror for multi-reflecting mass spectrometers |
US11211238B2 (en) | 2017-08-06 | 2021-12-28 | Micromass Uk Limited | Multi-pass mass spectrometer |
WO2019030471A1 (en) * | 2017-08-06 | 2019-02-14 | Anatoly Verenchikov | Ion guide within pulsed converters |
US11295944B2 (en) | 2017-08-06 | 2022-04-05 | Micromass Uk Limited | Printed circuit ion mirror with compensation |
US11081332B2 (en) | 2017-08-06 | 2021-08-03 | Micromass Uk Limited | Ion guide within pulsed converters |
US11049712B2 (en) | 2017-08-06 | 2021-06-29 | Micromass Uk Limited | Fields for multi-reflecting TOF MS |
US11205568B2 (en) | 2017-08-06 | 2021-12-21 | Micromass Uk Limited | Ion injection into multi-pass mass spectrometers |
US11817303B2 (en) | 2017-08-06 | 2023-11-14 | Micromass Uk Limited | Accelerator for multi-pass mass spectrometers |
US11367608B2 (en) | 2018-04-20 | 2022-06-21 | Micromass Uk Limited | Gridless ion mirrors with smooth fields |
US11342175B2 (en) | 2018-05-10 | 2022-05-24 | Micromass Uk Limited | Multi-reflecting time of flight mass analyser |
US11621156B2 (en) | 2018-05-10 | 2023-04-04 | Micromass Uk Limited | Multi-reflecting time of flight mass analyser |
US11881387B2 (en) | 2018-05-24 | 2024-01-23 | Micromass Uk Limited | TOF MS detection system with improved dynamic range |
US11587779B2 (en) | 2018-06-28 | 2023-02-21 | Micromass Uk Limited | Multi-pass mass spectrometer with high duty cycle |
US11848185B2 (en) | 2019-02-01 | 2023-12-19 | Micromass Uk Limited | Electrode assembly for mass spectrometer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013149761A (en) | 2015-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2564443C2 (en) | Device of orthogonal introduction of ions into time-of-flight mass spectrometer | |
US12131895B2 (en) | Time of flight mass analyser with spatial focussing | |
US8563923B2 (en) | Orthogonal acceleration time-of-flight mass spectrometer | |
Fournier et al. | Delayed extraction experiments using a repulsive potential before ion extraction: evidence of clusters as ion precursors in UV-MALDI. Part I: dynamical effects with the matrix 2, 5-dihydroxybenzoic acid | |
US7960692B2 (en) | Ion focusing and detection in a miniature linear ion trap for mass spectrometry | |
EP1704578B1 (en) | Ion extraction devices and methods of selectively extracting ions | |
US7405401B2 (en) | Ion extraction devices, mass spectrometer devices, and methods of selectively extracting ions and performing mass spectrometry | |
US8604423B2 (en) | Method for enhancement of mass resolution over a limited mass range for time-of-flight spectrometry | |
US7087897B2 (en) | Mass spectrometer | |
US20170372881A1 (en) | Mass Spectrometer | |
US6661001B2 (en) | Extended bradbury-nielson gate | |
GB2567794A (en) | Multi-reflecting time of flight mass spectrometers | |
US8735810B1 (en) | Time-of-flight mass spectrometer with ion source and ion detector electrically connected | |
EP3020064B1 (en) | Time-of-flight mass spectrometers with cassini reflector | |
JP6292319B2 (en) | Time-of-flight mass spectrometer | |
DE102011109927A1 (en) | Introduction of ions in Kingdon ion traps | |
DE112015001622B4 (en) | Orthogonal acceleration coaxial cylinder mass analyzer | |
US10964518B2 (en) | Transport device for transporting charged particles | |
Toyoda et al. | High-energy collision induced dissociation fragmentation pathways of peptides, probed using a multiturn tandem time-of-flight mass spectrometer “MULTUM-TOF/TOF” | |
RU2381591C2 (en) | Time-of-flight mass spectrometre | |
US7388193B2 (en) | Time-of-flight spectrometer with orthogonal pulsed ion detection | |
RU2769377C1 (en) | Tof mass spectrometer | |
KR101819534B1 (en) | ionization source and secondary ion mass spectroscopy including the same | |
WO2004021386A2 (en) | Mass spectrometer | |
Giannakopulos et al. | The OrbiTOF Mass Analyzer: Time-of-Flight Analysis via an Orbitrap Quadro-Logarithmic Field with Periodic Drift Focusing. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171107 |