Входная ионная оптика квадрупольных масс-спектрометров с индуктивно связанной плазмой. Часть 3. Асиметричные системы с локальным дугообразным отклонением ионов

Abstract

Третья часть обзора о входной ионной оптике квадрупольных масс-спектрометров с индуктивно связанной плазмой посвящена асимметричным системам, формирующим своими линзами локальное дугообразное одностороннее отклонение ионов. Рассмотрены устройство и особенности только двух известных к настоящему времени вариантов оптики данного типа: 1 - разработка Айовского университета (Эймс, США), внедренная корпорацией Thermo Jarrell Ash в серийном производстве масс-спектрометров QUADRION и оптико-масс-спектрометров POEMS, позже использованная Токийским технологическим институтом (Япония) для модернизации оптики масс-спектрометров VG PQ2/S/Omega/3 производства Thermo Elemental/Electron; 2 - разработка Атомного исследовательского центра (Бхабха, Индия), отличающаяся типом дефлекторов. Первый вариант был основан на использовании в составе оптики набора параллельных стальных вертикально расположенных пластин, пропускающих ионы через соответственно смещенные по дугообразной траектории отверстия с помощью приложения к пластинам потенциалов постоянного тока разной величины и полярности. Второй вариант отличался применением в качестве дефлекторов трех последовательных горизонтальных линз, каждая из которых состояла из двух противоположных одинаковых частей - активной и пассивной. По вертикали дефлекторы были разделены между собой двумя перегородками, снабженными отверстиями для пропускания ионов. Дугообразное отклонение ионов от оси оптики и обратно, согласованное с расположением вышеназванных отверстий, обеспечивали приложенные к соответствующим активным полулинзам положительные потенциалы постоянного тока разной величины. Обсуждены также способ и устройство эффективного ослабления депрессирующего влияния послескиммерного пространственного матричного заряда посредством его электронного облучения (приоритет Айовского университета). Названа причина достижения этого положительного эффекта - электронная нейтрализация пространственного заряда, значительно ослабляющая радиальные потери ионов аналитов после скиммера и соответственно увеличивающая их транспорт через оптику.

The third part of the review about the input ion optics of inductively coupled plasma quadrupole mass spectrometers is devoted to asymmetrical systems with the local one-sided arc-shaped ion deflection. This publication covers only two variants of such ion optics known to date: 1 - design of Iowa State University (Ames, USA) used by Thermo Jarrell Ash Corp. for the serial manufacturing of mass spectrometers QUADRION and optical emission mass spectrometers POEMS, and later for the modification of ion optics of mass spectrometers VG PQ2/S/Omega/3 (Thermo Elemental/Electron) in Tokyo Institute of Technology (Japan); 2 - design of Bhabha Atomic Research Centre (India) with another type of ion deflectors. The first variant is based on the use in the optics the set of parallel vertically mounted stainless steel plates that transmit the ions through the special holes and shift the ions according to the arc-shaped trajectory when applying different direct current voltages with opposite polarity to the plates. The second variant differed in the use of three sequential longitudinal lenses as deflectors. Every one of these lenses was divided into two equal opposite parts - active and passive. Deflectors were separated by the two vertical plates fitted with the special holes for ions transportation along the arc-shaped trajectory when applying to the active parts of the lenses different direct current voltages with positive polarity. The techniques for the reduction of the matrix space charge effects using the supplemental source with electron irradiation of ion beam after skimmer in the optics (priority of Iowa State University) is also discussed.