RU2585249C2 - Method of controlling duration of passed ion pack (impulse) through bradbury-nielsen gate - Google Patents
Method of controlling duration of passed ion pack (impulse) through bradbury-nielsen gate Download PDFInfo
- Publication number
- RU2585249C2 RU2585249C2 RU2014132569/07A RU2014132569A RU2585249C2 RU 2585249 C2 RU2585249 C2 RU 2585249C2 RU 2014132569/07 A RU2014132569/07 A RU 2014132569/07A RU 2014132569 A RU2014132569 A RU 2014132569A RU 2585249 C2 RU2585249 C2 RU 2585249C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shutter
- potential
- threads
- plane
- ion
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000001871 ion mobility spectroscopy Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 52
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 7
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 3
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 1
- 238000002705 metabolomic analysis Methods 0.000 description 1
- 230000001431 metabolomic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 238000004454 trace mineral analysis Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Description
Настоящее предлагаемое изобретение относится к области спектрометрии ионной подвижности, а именно к сеточному электрическому затвору Бредбери-Нильсена с использованием электрических управляющих напряжений сложной формы, их сочетания и найдет широкое применение в приборах различного назначения [1]: спектрометрии подвижности ионов, аналитическом комплексе: спектрометр подвижности ионов- масс-спектрометр при решении задач органической и биоорганической химии, иммунологии, медицины, диагностики заболеваний, биохимических исследований, фармацевтике, проведении анализов в протеомике, метаболомике и криминалистике: исследовании белков, в том числе их триптических гидролизатов (получение пептидных карт, поиск кандидатов в лекарства синтетического или природного происхождения), следового анализа биохимических маркеров, наркотиков и их метаболитов в биологических тканях и жидкостях. Главными отличительными факторами приборов, основанных на принципах ион-дрейфовой спектрометрии, являются высокая чувствительность, быстродействие, относительная простота самого устройства и его эксплуатации.The present invention relates to the field of ion mobility spectrometry, namely, a Bradbury-Nielsen grid electric shutter using complex electric control voltages, their combination and will be widely used in devices for various purposes [1]: ion mobility spectrometry, analytical complex: mobility spectrometer ion mass spectrometer for solving problems of organic and bioorganic chemistry, immunology, medicine, diagnosis of diseases, biochemical studies , pharmaceuticals, analyzes in proteomics, metabolomics and forensics: the study of proteins, including their tryptic hydrolysates (obtaining peptide maps, searching for candidates for drugs of synthetic or natural origin), trace analysis of biochemical markers, drugs and their metabolites in biological tissues and fluids . The main distinguishing factors of devices based on the principles of ion-drift spectrometry are high sensitivity, speed, relative simplicity of the device itself and its operation.
В процессе формирования из непрерывного потока ионов при атмосферном давлении ионного пакета используется затвор Бредбери-Нильсена, на электроды которого поступают электрические управляющие напряжения, изменяющиеся по величине во времени.In the process of forming an ion packet from a continuous stream of ions at atmospheric pressure, a Bradbury-Nielsen gate is used, the electrodes of which receive electrical control voltages that vary in magnitude in time.
На фигуре 1 показана часть конструкции затвора Бредбери-Нильсена [2], вид сверху, состоящая из двух обечаек 1 и 2 с припаянными к ним электропроводящими нитями, представляющими собой последовательность параллельных электропроводящих нитей, расположенных в одной плоскости 3, причем разность потенциалов U1 и U2 между соседними нитями, припаянными к обечайкам 1 и 2, может меняться во времени. Затвор располагается в дрейфовой трубке спектрометра между источником ионов и коллектором. The figure 1 shows a part of the construction of the Bradbury-Nielsen shutter [2], a top view consisting of two
Потенциал одной последовательности нитей (через одну) равен потенциалу поля дрейфа в плоскости расположения затвора, а потенциал другой последовательности нитей ниже, что соответствует закрытому состоянию затвора, поскольку ионы теряются именно на этих нитях. При выравнивании потенциалов нитей (фигура 2) затвор открывается на время dt и образующийся ионный пакет попадает в область дрейфа и далее на коллектор. Временной профиль ионного пакета, проходящего через открытый на некоторое время затвор, неидеален и оказывается шире длительности открывающего электрического импульса (фигура 3), что приводит к относительно невысокой разрешающей способности спектрометра ионной подвижности и ограничивает возможности анализа. Минимизация длительности прошедшего ионного пакета обуславливает повышение разрешающей способности ион-дрейфового спектрометра.The potential of one sequence of filaments (through one) is equal to the potential of the drift field in the plane of the gate location, and the potential of another sequence of filaments is lower, which corresponds to the closed state of the shutter, since ions are lost on these threads. When equalizing the potentials of the threads (figure 2), the shutter opens for a time dt and the resulting ion packet falls into the drift region and then onto the collector. The time profile of the ion packet passing through the gate open for a while is not ideal and is wider than the duration of the opening electric pulse (figure 3), which leads to a relatively low resolution of the ion mobility spectrometer and limits the analysis possibilities. Minimizing the duration of the past ion packet causes an increase in the resolution of the ion-drift spectrometer.
Одним из известных способов уменьшения длительности пропускаемого ионного пакета и соответствующего увеличения ионного тока при фиксированной длительности открывающего импульса затвора является оптимизация отношения напряженности поля дрейфа и запирающего поля между соседними нитями затвора [3]. С увеличением запирающего потенциала область, занимаемая дрейфующими ионами возле соответствующей нити, сужается и при открытии затвора ионный ток оказывается меньше. При небольших значениях запирающего потенциала наблюдается утечка.One of the known methods for reducing the duration of the transmitted ion packet and the corresponding increase in the ion current for a fixed duration of the gate opening pulse is to optimize the ratio of the drift field strength and the blocking field between adjacent gate threads [3]. With an increase in the blocking potential, the region occupied by drifting ions near the corresponding filament narrows and when the gate opens, the ion current is smaller. At low values of the blocking potential, a leak is observed.
Ближайшим из известных режимов работы затвора Бредбери-Нильсена, выбранным в качестве прототипа, является описание режима работы затвора, представленное в [4]. В [4] приведена зависимость ширины и амплитуды ионного пакета от длительности открывающего электрического импульса затвора. Показано, что с увеличением длительности электрического импульса открытия наблюдается линейный рост величины прошедшего ионного тока. Уменьшение ширины ионного пакета, при фиксированной длительности открывающего импульса, достигалось за счет увеличения запирающей разности потенциалов на соседних нитях затвора, но при этом падала амплитуда ионного импульса на выходе. Таким образом, повышение чувствительности и разрешающей способности ион-дрейфового спектрометра достигается при разных условиях транспортировки ионного пакета. Другими словами, либо чувствительность, либо разрешающая способность. Такой подход может иметь место при условии, что детектируемого вещества много и не надо определять наличие микропримесей. Одной из целевых задач ион-дрейфового спектрометра является определение микропримесей в достаточно сложных смесях, т.е. требования к чувствительности и разрешающей способности в совокупности, которые в данном варианте решения задачи не выполняются.The closest known operating mode of the Bradbury-Nielsen shutter selected as a prototype is the description of the shutter operating mode presented in [4]. In [4], the dependence of the width and amplitude of the ion packet on the duration of the gate opening electric pulse is given. It has been shown that with an increase in the duration of the electrical opening pulse, a linear increase in the value of the transmitted ion current is observed. The decrease in the width of the ion packet, for a fixed duration of the opening pulse, was achieved by increasing the locking potential difference at the adjacent gate threads, but the amplitude of the ion pulse at the output decreased. Thus, an increase in the sensitivity and resolution of the ion-drift spectrometer is achieved under different conditions of transportation of the ion packet. In other words, either sensitivity or resolution. Such an approach can take place provided that there are many detected substances and it is not necessary to determine the presence of trace elements. One of the targets of the ion-drift spectrometer is the determination of microimpurities in rather complex mixtures, i.e. requirements for sensitivity and resolution in the aggregate, which in this version of the solution to the problem are not performed.
В [5] моделирование динамики ионов прохождения затвора проводилось с использованием программы SIMION [6]. Как и в [4], в [5] показано, что уменьшение ширины ионного пакета происходит при увеличении запирающей разности потенциалов на соседних нитях затвора. В этом случае, чтобы получить узкий ионный пакет заметной амплитуды, длительность открывающего электрического импульса берется заведомо больше оптимально возможной, а увеличение запирающей разности потенциалов приводит к необходимости повышения напряженности поля дрейфа и рабочих напряжений. Следовательно, анализатор работает при заведомо других параметрах по сравнению с параметрами, согласованными с длительностью открывающего электрического импульса. Из этой методики также следует, что электрические и временные режимы работы затвора для получения максимальной чувствительности и разрешающей способности существуют при разных электрических и временных параметрах прибора, т.е. требования к чувствительности и разрешающей способности в совокупности не выполняются.In [5], the dynamics of the ions passing through the gate were simulated using the SIMION program [6]. As in [4], in [5] it was shown that a decrease in the width of the ion packet occurs with an increase in the locking potential difference at the neighboring gate filaments. In this case, in order to obtain a narrow ionic packet of noticeable amplitude, the duration of the opening electric pulse is taken to be obviously longer than the optimum possible, and an increase in the blocking potential difference leads to the need to increase the drift field strength and operating voltages. Therefore, the analyzer operates with obviously different parameters compared to the parameters matched with the duration of the opening electric pulse. It also follows from this methodology that the shutter’s electrical and temporal modes of operation to obtain maximum sensitivity and resolution exist for different electrical and temporal parameters of the device, i.e. the requirements for sensitivity and resolution in the aggregate are not fulfilled.
Задачей изобретения является повышение разрешающей способности без потери чувствительности ион-дрейфового спектрометра с затвором Бредбери-Нильсена, за счет получения более узких по времени ионных пакетов без потери ионного тока, что достигается подачей электрических импульсов сложной формы по амплитуде (эпюр напряжения) на нити затвора после прохождения затвора ионным пакетом.The objective of the invention is to increase the resolution without loss of sensitivity of an ion-drift spectrometer with a Bradbury-Nielsen shutter, by obtaining narrower-time ion packets without loss of ion current, which is achieved by supplying electrical pulses of complex shape in amplitude (voltage plots) to the gate filaments after passage of the shutter by the ion pack.
Поставленная задача решается путем подачи на нити затвора следующих электрических импульсов:The problem is solved by applying the following electrical pulses to the shutter threads:
1. В режиме скачкообразного переключения потенциалов соседних нитей затвора, когда переключение потенциалов между соседними нитями происходит мгновенно, при этом dt, характеризующая скорость переключения потенциалов соседних нитей, ~0, фигура 4. Хотя формально затвор и остается закрытым, но некоторая часть ионов проходит дальше, формируя ионный пакет минимальной длительности. Определяющую роль на характеристики прошедшего ионного импульса играет особенность динамики ионов вблизи соседних нитей затвора. В свою очередь динамика ионов зависит как от параметров системы - расстояние между нитями, напряженности поля дрейфа, разности потенциалов между соседними нитями, - так и от свойств ионов - коэффициентов подвижности и диффузии. На фигуре 5 показаны характерные расчетные траектории временной последовательности ионов, соответствующие режиму скачкообразного переключения потенциалов нитей (толщина нитей 0.05 мм, расстояние между ними 0.2 мм). Нити с низким начальным потенциалом обозначены как 1, 3, 5, а нити с начальным потенциалом, равным дрейфовому, - 2, 4, 6. Положительные ионы, приближающиеся к нити с низким потенциалом, с момента переключения потенциалов начинают смещаться в сторону соседней нити (теперь уже имеющей более низкий потенциал). При этом продольный дрейф ионов продолжается. В результате, те ионы, которые на момент переключения уже находились в окрестности притягивающей нити, имеют наибольшее время возможного продольного дрейфа, поскольку при переключении потенциалов оказываются на почти максимально возможном расстоянии от новой притягивающей нити. Такие ионы проходят через затвор. Ионы, идущие следом, не успеют значительно продвинуться в продольном направлении и выйти из зоны притяжения. В результате они падают на нить с низким потенциалом. Кроме того, на фигуре 5 видна зависимость эффективности прохождения ионами затвора от начальной поперечной координаты дрейфа. Условно можно разбить ионы на три группы фигура 5: I1 - ионы дрейфующие на нить с потенциалом, равным дрейфовому, I2 - ионы, дрейфующие прямо на притягивающую нить затвора, I3 - ионы, чья начальная поперечная координата соответствует серединному пространству между нитями. Наибольшая доля ионов, проходящих сквозь затвор, относится к группе I1 и небольшая часть соответствует I2. Ионы, которые при приближении к затвору имеют поперечные координаты, соответствующие серединной области между нитями, не проходят через затвор.1. In the mode of stepwise switching of potentials of neighboring shutter threads, when the potential switching between neighboring threads occurs instantly, dt, characterizing the switching speed of potentials of neighboring threads, is ~ 0, figure 4. Although the shutter formally remains closed, some of the ions go further forming an ion packet of minimum duration. The decisive role on the characteristics of the transmitted ion pulse is played by the peculiarity of the dynamics of the ions near the neighboring gate filaments. In turn, the ion dynamics depends both on the system parameters — the distance between the filaments, the drift field strength, the potential difference between adjacent filaments — and the properties of the ions — mobility and diffusion coefficients. Figure 5 shows the characteristic calculated trajectories of the time sequence of ions corresponding to the mode of stepwise switching of the potentials of the filaments (the thickness of the filaments is 0.05 mm, the distance between them is 0.2 mm). Filaments with a low initial potential are denoted as 1, 3, 5, and filaments with an initial potential equal to drift are 2, 4, 6. Positive ions approaching a low potential potential begin to shift toward the adjacent filament from the moment of potential switching ( now having lower potential). In this case, the longitudinal ion drift continues. As a result, those ions that were already in the vicinity of the attracting filament at the time of switching have the longest possible longitudinal drift time, since when switching potentials, they are at almost the maximum possible distance from the new attracting filament. Such ions pass through the gate. The ions that follow will not have time to significantly advance in the longitudinal direction and leave the zone of attraction. As a result, they fall on a thread with low potential. In addition, figure 5 shows the dependence of the passage efficiency of the gate ions on the initial transverse coordinate of the drift. It is conditionally possible to divide the ions into three groups: Figure 5: I 1 - ions drifting onto a thread with a potential equal to drift, I 2 - ions drifting directly to an attracting shutter thread, I 3 - ions whose initial transverse coordinate corresponds to the middle space between the threads. The largest fraction of ions passing through the gate belongs to group I 1 and a small part corresponds to I 2 . Ions that, when approaching the shutter, have transverse coordinates corresponding to the middle region between the threads, do not pass through the shutter.
Реальный процесс переключения потенциалов на соседних нитях затвора не происходит скачком. Степень влияния данного фактора на параметры проходящего через затвор ионного импульса было промоделировано с симметричными временными нарастанием и убыванием потенциалов на нитях фигура 4. Для определенности предполагается линейное увеличение/уменьшение потенциалов на нитях.The real process of switching potentials on adjacent gate threads does not occur abruptly. The degree of influence of this factor on the parameters of the ion pulse passing through the gate was simulated with symmetric temporal increase and decrease of potentials on the threads of Figure 4. For definiteness, a linear increase / decrease of potentials on the threads is assumed.
На фигуре 6 представлены временные профили прошедших ионных пакетов при разных темпах увеличения/уменьшения потенциалов на нитях в режиме «скачкообразного» переключения потенциалов. Скорости линейного увеличения/уменьшения потенциалов характеризуются временем, за которое происходит процесс переключения: 20, 40, 60 мкс на фигуре 6. Импульсы нормированы на величину ионного тока проходящего через открытый затвор. Видно, что с увеличением времени переключения амплитуда ионного тока растет, стремясь к величине, соответствующей открытому затвору. Однако ширина пакета при этом также увеличивается.The figure 6 presents the time profiles of the transmitted ion packets at different rates of increase / decrease of potentials on the threads in the mode of "hopping" switching potentials. The rates of linear increase / decrease of potentials are characterized by the time during which the switching process takes place: 20, 40, 60 μs in Figure 6. The pulses are normalized to the value of the ion current passing through the open gate. It is seen that with an increase in the switching time, the amplitude of the ion current increases, tending to the value corresponding to the open gate. However, the packet width also increases.
Тем не менее, отношение величины максимума к ширине пакета на его полувысоте для небольших времен (20 мкс) еще мало отличается от отношения для режима мгновенного переключения. Поэтому требование идеальности режима «мгновенного» переключения оказывается избыточным, что облегчает его реализацию.Nevertheless, the ratio of the maximum value to the packet width at half maximum for small times (20 μs) is still not much different from the ratio for the instant switching mode. Therefore, the requirement of ideality of the “instantaneous” switching mode is redundant, which facilitates its implementation.
2. Временное поджатие заднего фронта прошедшего ионного пакета за счет импульсного поднятия потенциала ряда нитей.2. Temporary preloading of the trailing edge of the transmitted ion packet due to the pulse raising of the potential of a number of filaments.
В этом случае проходящий ионный пакет отталкивается от плоскости расположения нитей затвора за счет импульсного поднятия потенциала на ряде нитей уже закрытого затвора (U1+dU1) фигура 7, где dt1 - временной промежуток открывающего импульса, dt2 - временная задержка по дрейфу через затвор, dt3 - временной промежуток поджимающего импульса. В результате перед входом в дрейфовую область формируется более узкий и интенсивный ионный пакет, амплитуда которого превышает уровень ионного тока при открытом затворе.In this case, the passing ion packet is repelled from the plane of the arrangement of the gate threads due to the pulse raising of the potential on a number of threads of the already closed gate (U 1 + dU 1 ), figure 7, where dt 1 is the time interval of the opening pulse, dt 2 is the time delay of drift through shutter, dt 3 - time interval of the pressing pulse. As a result, before entering the drift region, a narrower and more intense ion packet is formed, the amplitude of which exceeds the level of the ion current with the gate open.
На фигуре 8 показаны временные профили выходных ионных пакетов при длительностях открытия затвора 20 мкс - без задержки (dt2=0) и с задержкой (dt2=6 мкс) при импульсном поднятии потенциала, при обычном режиме открытия. The figure 8 shows the time profiles of the output ion packets with a shutter opening duration of 20 μs - without delay (dt2 = 0) and with a delay (dt2 = 6 μs) during a pulse raising of the potential, in the normal opening mode.
3. В режиме скачкообразного переключения потенциалов соседних нитей затвора, когда переключение потенциалов между соседними нитями происходит мгновенно (dt=0) фигура 4, формируется ионный пакет минимальной длительности в соответствии с описанием п. 1. После выполнения скачкообразного переключения потенциалов соседних нитей затвора, в соответствии с эпюрой напряжений на фигуре 4, на эту же последовательность нитей подается дополнительный импульс напряжения, повышающий ее потенциал по п. 2 в соответствии с эпюрой напряжений фигура 7 на интервале (dt2+dt3), формирующий более узкий и интенсивный ионный пакет (импульс) перед входом в область анализатора. Суммарная эпюра напряжений, воздействующих на ионный пакет, представлена на фигуре 9.3. In the mode of step-wise switching of potentials of neighboring shutter threads, when the potential switching between adjacent threads occurs instantly (dt = 0), figure 4, an ion packet of minimum duration is formed in accordance with the description of step 1. After performing a step-wise switching of potentials of neighboring shutter threads, according to the stress diagram in figure 4, an additional voltage pulse is applied to the same sequence of threads, increasing its potential according to
Целью предложенного способа является формирование узких ионных пакетов на входе в ион-дрейфовый спектрометр для увеличения его разрешающей способности, основанное на подаче электрических импульсов сложной формы, эпюры напряжений которых представлены на фигурах 4, 7 на интервале (dt2+dt3) и их сочетаниях фигура 9.The aim of the proposed method is the formation of narrow ion packets at the entrance to the ion-drift spectrometer to increase its resolution, based on the supply of complex electrical pulses, voltage plots of which are shown in figures 4, 7 on the interval (dt 2 + dt 3 ) and their combinations figure 9.
Источники информацииInformation sources
1. Eiceman G.A., Karpas Z, Ion Mobility Spectrometry, CRC Press, Taylor&Francis Ltd., Boca Raton, 2005, 350 p.1. Eiceman G.A., Karpas Z, Ion Mobility Spectrometry, CRC Press, Taylor & Francis Ltd., Boca Raton, 2005, 350 p.
2. Zuleta I.A., Barbula G.K., Robbins M.D., Yoon O.K., Zare R.N. Micromachined bradbury-nielsen gates" // Anal. Chem., 2007, 79 (23), p. 9160-9165.2. Zuleta I.A., Barbula G.K., Robbins M.D., Yoon O.K., Zare R.N. Micromachined bradbury-nielsen gates "// Anal. Chem., 2007, 79 (23), p. 9160-9165.
3. Tadjimukhamedov F.K., Puton J., Stone J.A., Eiceman G.A. A study of the performance of an ion shutter for drift tubes in atmospheric pressure ion mobility spectrometry: Computer models and experimental findings. Rev. Sci. Instrum. 2009, 80, 7.3. Tadjimukhamedov F.K., Puton J., Stone J.A., Eiceman G.A. A study of the performance of an ion shutter for drift tubes in atmospheric pressure ion mobility spectrometry: Computer models and experimental findings. Rev. Sci. Instrum. 2009, 80, 7.
4. J. Puton, A. Knap, B. Siodlowski. Modelling of penetration of ions through a shutter grid in ion mobility spectrometers. Sensors and Actuators В 135 (2008) 116-121.4. J. Puton, A. Knap, B. Siodlowski. Modeling of penetration of ions through a shutter grid in ion mobility spectrometers. Sensors and Actuators B 135 (2008) 116-121.
5. Y. Du, W. Wang, H. Li. Resolution Enhancement of Ion Mobility Spectrometry by Improving the Three-Zone Properties of the Bradbury-Nielsen Gate. Anal. Chem. 2012, 84, 1725-1731.5. Y. Du, W. Wang, H. Li. Resolution Enhancement of Ion Mobility Spectrometry by Improving the Three-Zone Properties of the Bradbury-Nielsen Gate. Anal. Chem. 2012, 84, 1725-1731.
6. Dahl D.A. SIMION 7 User′s Manual. Idaho National Engineering Lab., 2000, 657 p.6. Dahl D.A. SIMION 7 User’s Manual. Idaho National Engineering Lab., 2000, 657 p.
7. Курнин И.В., Самокиш B.A., Краснов H.B. Моделирование работы ион-дрейфового спектрометра с затвором Бредбери-Нильсена // Научное приборостроение, 2010, т. 20, №3, с. 14-21.7. Kurnin I.V., Samokish B.A., Krasnov H.B. Modeling the work of an ion-drift spectrometer with a Bradbury-Nielsen shutter // Scientific Instrument Engineering, 2010, v. 20, No. 3, p. 14-21.
Claims (1)
1) после закрытия затвора устанавливают исходные значения потенциалов на нитях затвора, а через промежуток времени, равный времени прохождения ионного пакета через открытый затвор, на последовательности нитей (через одну), находящихся под потенциалом плоскости поля дрейфа в плоскости затвора, подают дополнительный импульс напряжения, приводящий к скачку потенциала на ряде нитей уже закрытого затвора и формирующий более узкий и интенсивный ионный пакет (импульс) перед входом в область анализатора,
2) после открытия затвора, через промежуток времени, равный времени прохождения ионного пакета через открытый затвор, на последовательности параллельных электропроводящих нитей, расположенных в одной плоскости, потенциал одной последовательности нитей (через одну), равный потенциалу в плоскости поля дрейфа в плоскости затвора, меняют скачком на меньший потенциал, соответствующий закрытому состоянию затвора, а на другой последовательности нитей скачком увеличивают потенциал до потенциала в плоскости поля дрейфа в плоскости затвора, не изменяя закрытое состояние затвора, формируя более узкий и интенсивный ионный пакет (импульс) перед входом в область анализатора,
3) после выполнения 2) происходит выполнение 1). A method for controlling the duration of an ion packet (pulse) passed through a Bradbury-Nielsen gate, based on controlling the voltages supplied to a sequence of parallel conductive threads located in the same plane, the potential difference between adjacent threads changing in time, the potential of one sequence of threads (through one) equal to the potential in the plane of the drift field in the plane of the shutter, and the potential of another sequence of threads is lower, which corresponds to the closed state of the shutter, at Indent: potentials filaments shutter opens and ion packet (pulse) enters the analyzer and then to the manifold, characterized in that:
1) after the shutter closes, the initial potential values are established on the shutter threads, and after a period of time equal to the time of passage of the ion packet through the open shutter, an additional voltage pulse is applied to the sequence of threads (through one) located under the potential of the drift field plane in the shutter plane, leading to a potential jump on a number of threads of an already closed gate and forming a narrower and more intense ion packet (pulse) before entering the analyzer region,
2) after opening the shutter, after a period of time equal to the time the ion packet passes through the open shutter, on a sequence of parallel electrically conductive threads located in one plane, the potential of one sequence of threads (through one), equal to the potential in the plane of the drift field in the plane of the shutter, is changed jump to a lower potential corresponding to the closed state of the shutter, and on another sequence of threads jump the potential to the potential in the plane of the drift field in the plane of the shutter, not changing the closed state of the shutter, forming a narrower and more intense ion packet (pulse) before entering the analyzer region,
3) after fulfillment 2) fulfillment 1) occurs.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014132569/07A RU2585249C2 (en) | 2014-08-07 | 2014-08-07 | Method of controlling duration of passed ion pack (impulse) through bradbury-nielsen gate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014132569/07A RU2585249C2 (en) | 2014-08-07 | 2014-08-07 | Method of controlling duration of passed ion pack (impulse) through bradbury-nielsen gate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014132569A RU2014132569A (en) | 2016-02-27 |
| RU2585249C2 true RU2585249C2 (en) | 2016-05-27 |
Family
ID=55434812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014132569/07A RU2585249C2 (en) | 2014-08-07 | 2014-08-07 | Method of controlling duration of passed ion pack (impulse) through bradbury-nielsen gate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2585249C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2766305C1 (en) * | 2021-03-04 | 2022-03-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт аналитического приборостроения Российской академии наук | Device of a grid-free ion gate |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7417222B1 (en) * | 2005-08-15 | 2008-08-26 | Sandia Corporation | Correlation ion mobility spectroscopy |
| RU84564U1 (en) * | 2009-03-04 | 2009-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт прикладных проблем" | ION MOBILITY SPECTROMETER FOR DETECTION OF A SMALL-VOLUME ORGANIC MATTER |
| EP2122340A1 (en) * | 2007-03-03 | 2009-11-25 | Smiths Detection-Watford Limited | Ion mobility spectrometer comprising two drift chambers |
| WO2013121287A1 (en) * | 2012-02-16 | 2013-08-22 | Smiths Detection - Watford Ltd. | Synchronised ion modification |
-
2014
- 2014-08-07 RU RU2014132569/07A patent/RU2585249C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7417222B1 (en) * | 2005-08-15 | 2008-08-26 | Sandia Corporation | Correlation ion mobility spectroscopy |
| EP2122340A1 (en) * | 2007-03-03 | 2009-11-25 | Smiths Detection-Watford Limited | Ion mobility spectrometer comprising two drift chambers |
| RU84564U1 (en) * | 2009-03-04 | 2009-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт прикладных проблем" | ION MOBILITY SPECTROMETER FOR DETECTION OF A SMALL-VOLUME ORGANIC MATTER |
| WO2013121287A1 (en) * | 2012-02-16 | 2013-08-22 | Smiths Detection - Watford Ltd. | Synchronised ion modification |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| J. PUTON, Modelling of penetration of ions through a shutter grid in ion mobility spectrometers. Sensors and Actuators В 135, (2008), c. 116-121. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2766305C1 (en) * | 2021-03-04 | 2022-03-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт аналитического приборостроения Российской академии наук | Device of a grid-free ion gate |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014132569A (en) | 2016-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9293313B2 (en) | Spatial focusing ion gate assembly and spatial focusing ion mobility spectrometer | |
| RU2687963C2 (en) | Modification of ions | |
| US10361074B2 (en) | Ionization chamber having a potential-well for ion trapping and ion compression | |
| WO2008129850A1 (en) | Ion trap mass spectrograph | |
| WO2008126383A1 (en) | Ion trap mass spectrograph | |
| US11215582B2 (en) | Method and apparatus for an ion filter of a mass spectrometer | |
| RU2673792C2 (en) | Dual polarity spark ion source | |
| CN106340436A (en) | Field-switching ion gate and field-switching ion gate ion migration tube | |
| CN112331550B (en) | An ion gate for an ion mobility spectrometer and a control method thereof | |
| RU2585249C2 (en) | Method of controlling duration of passed ion pack (impulse) through bradbury-nielsen gate | |
| KR20230164774A (en) | Apparatus And Methods For Ion Separation, Especially IMS, Using An Ion Sutter | |
| US6924479B2 (en) | Ion detecting apparatus and methods | |
| MX2013008386A (en) | Combination ion gate and modifier. | |
| CN108091536A (en) | A kind of pulsed field transference tube | |
| JP6160472B2 (en) | Time-of-flight mass spectrometer | |
| CN111199867A (en) | Low discrimination ion gate and control method | |
| JP7416760B2 (en) | Method and apparatus for identifying substances using ion mobility type ion separation technology | |
| US7388193B2 (en) | Time-of-flight spectrometer with orthogonal pulsed ion detection | |
| Hill et al. | Programmable gate delayed ion mobility spectrometry-mass spectrometry: a study with low concentrations of dipropylene-glycol-monomethyl-ether in air | |
| RU2766305C1 (en) | Device of a grid-free ion gate | |
| KR20250174896A (en) | Method and apparatus for operating an ion mobility spectrometer | |
| CN119064438A (en) | Multiple compensation voltage sections are collected | |
| GB2569059B (en) | Method and apparatus | |
| RU2021103517A (en) | METHOD AND DEVICE FOR SUBSTANCE IDENTIFICATION USING ION SEPARATION METHOD BASED ON IONIC MOBILITY |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20190418 |