автореферат диссертации по электронике, 05.27.02, диссертация на тему:Исследование и разработка масс-анализатора заряженных частиц типа монополярной ионной ловушки

ДЯТЛОВ Роман Николаевич

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МАСС-АНАЛИЗАТОРА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ ТИПА МОНОПОЛЯРНОЙ ИОННОЙ ЛОВУШКИ

Специальность 05.27.02 - Вакуумная и плазменная электроника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 О ИЮН 2010

Рязань 2010

004603518

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Рязанский государственный радиотехниче ский университет»

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук,

доцент Мамонтов Евгений Васильевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор Волков Степан Степанович доктор физико-математических наук, профессор Чиркин Михаил Викторович

Ведущая организация: Московский физико-технический институт (Государственный Университет)

Защита состоится « 22 » июня 2010 г. в зале ученого совета, аудитория 235, в Д часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д212.211.03 в ГОУ ВПО «Рязанский государственный радиотехнический университет» по адресу: 390005, г. Рязань, ул. Гагарина, 59/1.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 390005, Рязань, ул. Гагарина, д. 59/1. С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУ ВПО «Рязанский государственный радиотехнический университет».

Автореферат разослан « 15 » мая 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета ____

д.т.н., профессор ^ТМф^ог* ^п Б- Колотилин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Масс-спектрометрические приборы на основе ионных ловушек широко используются для исследования и серийных анализов вещества в науке, технике и производстве. Наиболее сложными и ответственными элементами гиперболоидных масс-спектрометров являются анализаторы и устройства их ВЧ питания. Простые электродные системы более технологичны при изготовлении, сборке и эксплуатации, а также имеют меньшую стоимость. Поэтому актуальной является задача разработки простых, двухэлектродных масс-анализаторов ионов и исследования их аналитических и эксплуатационных характеристик. В работе на основе углубленного изучения свойств решений уравнений Матье-Хилла предлагается и исследуется новый способ разделения заряженных частиц по массам в монополярных гиперболоидных анализаторах с целью создания эффективного маес-спектрометрического прибора нового типа.

Целью диссертационной работы является разработка и исследование способа масс-разделения ионов в монополярных ВЧ полях с трёхмерным квадратичным распределением потенциала и создание экспериментального образца масс-анализатора типа монополярной ионной ловушки (МИЛ). Требуется решить несколько взаимосвязанных задач, основные из которых:

- исследование механизма разделения ионов по массам вдоль одной координаты в монополярных ВЧ полях с квадратичным распределением потенциала;

- создание компьютерной модели масс-анализатора типа МИЛ для оптимизации его геометрических и электрических параметров;

- разработка электродных систем для формирования монополярных полей с трехмерным квадратичным распределением потенциала, оптимизация их параметров и оценка аналитических свойств;

- исследование распределения потенциала в гиперболоидных системах с ограниченными размерами электродов и оценка влияния нелинейных

отклонений поля на аналитические параметры трехмерных монополярных анализаторов;

- разработка методов внешнего ввода ионов в масс-анализаторы типа МИЛ и определение оптимальных условий захвата ионов;

- исследование и разработка экспериментального масс-анализатора типа монополярной ионной ловушки, определение его аналитических возможностей и потребительских характеристик.

Научная новизна выполненных исследований заключается в том, что:

- показана возможность использования однополярных колебаний ионов в ВЧ полях с квадратичным распределением потенциала в окрестностях границы первой зоны стабильности для разделения заряженных частиц по удельному заряду;

- исследован механизм разделения ионов по массам вдоль одной координаты в монополярных линейных ВЧ полях;

- разработана компьютерная модель масс-анализатора типа монополярной ионной ловушки и оптимизированы её геометрические и электрические параметры;

- разработаны численные модели процессов внутреннего и внешнего фазового ввода ионов в масс-анализатор типа МИЛ;

- экспериментально определены аналитические и эксплуатационные характеристики монополярных гиперболоидных анализаторов с внутренним и внешним фазовым вводом ионов.

Достоверность результатов подтверждается:

- экспериментальными данными тестирования опытного образца анализатора МИЛ и сравнением их с результатами аналитических расчетов и численного моделирования;

- повторяемостью полученных результатов при многократных экспериментах и моделировании на ЭВМ;

- сопоставлением результатов моделирования и экспериментов с литературными данными.

Научно-практическая ценность результатов работы заключается в следующем:

- создании компьютерной модели процессов разделения ионов по массам в трёхмерных монополярных линейных ВЧ полях;

- разработке масс-анализатора заряженных частиц типа монополярной ионной ловушки;

- разработке и исследовании экспериментального масс-спектрометра нового типа на основе МИЛ.

Реализация результатов работы.

1.Ha основе МИЛ разработан экспериментальный масс-спектрометр, который прошел испытания в тресте "Сургут нефтегеофизика" как прибор для газового каротажа в процессе бурения нефтяных скважин.

2. Результаты диссертационной работы использованы в ООО «Шиббо-лет» при разработке конструкции, технологии изготовления и сборки опытного образца масс-спектрометрического прибора с монополярной ионной ловушкой.

3. Результаты исследований используются в научно-исследовательском и учебном процессах: научная составляющая - дальнейшее совершенствование, создание и изучение компьютерных и экспериментальных моделей анализаторов; учебная составляющая - в Рязанском политехническом институте РИ(ф)МГОУ в лекционном курсе по дисциплине «Нетрадиционные методы обработки материалов» рассматривается технология изготовления деталей электрофизическими методами на примере электродной системы монополярного гиперболоидного масс-анализатора типа ионной ловушки.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на втором съезде ВМСО в докладе авторов Е.В. Мамонтова, B.C. Гурова, Р.Н. Дятлова на тему «Масс-селективный анализатор на трехмерном гиперболоидном монополе», Москва, 2005. А также на межвузовской научно-технической конференции РГРТА, Рязань, 2005. По материалам диссертации опубликовано 8 работ, из них 2 патента.

Личный вклад автора. В диссертации представлены результаты, полученные в ходе физических экспериментов и компьютерного моделирования, которые выполнены лично автором, а также при его личном участии или под руководством научного руководителя.

Структура и объем диссертации. Диссертация содержит вводную часть, пять глав, заключение и библиографический список литературы. Материал изложен на 148 страницах, включая 79 рисунков, 2 таблицы и список литературы из 115 наименований.

Научные положения и результаты, выносимые на защиту

1. Свойства неотрицательности периодических решений нулевого порядка уравнений Матье-Хилла позволяют осуществлять масс-разделение ионов в монополярных ВЧ полях с трёхмерным квадратичным распределением потенциала в масс-анализаторах из двух гиперболоидных электродов.

2. Аппаратная функция гиперболоидных масс-анализаторов типа монополярной ионной ловушки строго ограничена по нулевому уровню с шириной, обратно пропорциональной квадрату числа периодов ВЧ поля, и интенсивностью, обратно пропорциональной числу периодов ВЧ поля.

3. При оптимальных геометрических и электрических параметрах монополярной ионной ловушки относительное отклонение распределения по-

-4

тенциала от квадратичного в рабочей области не превышает величины 2-10 , что соответствует достижимой разрешающей способности масс-анализатора Д=1500.

4. Зависимость чувствительности монополярной ионной ловушки с внешним фазовым вводом ионов от амплитуды питающего напряжения имеет пороговый характер с величиной порогового напряжения Кпор=120 В, при котором импульсное ВЧ питание гиперболоидных масс-анализаторов с частотной развёрткой масс становится эффективным.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Вводная часть содержит общую характеристику работы, определяет её актуальность, цели и задачи диссертации. Обоснована научная новизна и практическая ценность полученных результатов. Приведены сведения об апробации работы и основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава представляет обзор существующих типов динамических и статических масс-анализаторов на основе ионных ловушек для заряженных частиц. Рассматривается их устройство, принцип работы, преимущества и недостатки, области применения. На основе обзора научно-технической литературы по вопросам разработки и использования динамических ионных ловушек в масс-спектрометрии, изучения отечественного и зарубежного опыта выпуска и эксплуатации гиперболоидных масс-анализаторов сделаны выводы о существующих проблемах в данной сфере.

Большинство современных динамических масс-анализаторов при работе используют «буферный» газ, что вносит дополнительные конструктивные элементы в устройство приборов, усложняет процесс их обслуживания, увеличивает стоимость. Анализ показывает, что существуют возможности упрощения электродной системы гиперболоидных масс-спектрометров с сохранением приемлемых аналитических характеристик.

Актуальной задачей является создание предпосылок для дальнейшего развития динамической масс-спектрометрии в области ионных ловушек с целью упрощения конструкции электродных систем приборов и улучшения их потребительских свойств. Современные методы исследования работы динамических ионных ловушек основаны преимущественно на моделировании и численном решении уравнений движения заряженных частиц в электрических полях с помощью ЭВМ, что существенно увеличивает скорость, объём и точность обработки данных. Следовательно, компьютерное моделирование

полезно использовать как одно из эффективных средств решения поставленной задачи.

Вторая глава посвящена рассмотрению процессов разделения заряженных частиц по массам в трёхмерных монополярных анализаторах с квадратичным распределением потенциала и разработке численных моделей для этих процессов.

Известно, что движение заряженных частиц в трёхмерных линейных ВЧ полях по координатам г и г описывается двумя дифференциальными уравнениями Матье. Показано, что в окрестностях границы первой зоны стабильности а0(<7) существуют неотрицательные решения уравнений Матье нулевого порядка сеq), свойства которых могут быть использованы для разработки метода разделения ионов по массам вдоль одной координаты в монополярных ВЧ полях с квадратичным распределением потенциала.

Т/2 Т/2

V,

Практический интерес представляет разделение заряженных частиц по массам в трехмерном монополярном гиперболоидном масс-анапизаторе при импульсном питающем напряжении прямоугольной формы с частотной развёрткой масс. На рисунке 1 приведены характерные траектории ионов с параметрами а и q в окрестностях границы стабильности a0(q). которые показывают возможность осуществления разделения ионов по массам в монополярном пространстве 0<r<rCi. с квадратичным распределением ВЧ потенциала.

Для оценки аналитических свойств и расчета формы аппаратной функции масс-анапизатора с одномерным монополярным разделением ионов по удельному заряду elm достаточно знать поведение огибающих траекторий заряженных частиц, которые находятся с помощью метода характерных решений. Огибающие траектории ионов в окрестностях границы стабильности a0(q) описываются выражением

= ЛсЬ(со,л) + Ssh(co,/7), т > ти, [Z2(/i) = /icos(c)jij) + #sin(co,/7), т < та,

где постоянные А, В определяются начальными координатами и скоростями ионов, СО) и а)2 - зависят от параметров а и q. Используя выражения для огибающих траекторий, можно аналитическими или численными методами решать задачи, возникающие при анализе процесса разделения ионов по массам в монополярных гиперболоидных анализаторах.

Представление о разрешающей способности и чувствительности монополярного одномерного масс-анализатора дают области удержания ионов (рисунок 2). Замкнутый характер областей удержания соответствует ограниченной протяженности массовых пиков по шкале масс. Это является важным свойством одномерного масс-анализатора, вытекающим из особенностей одномерного разделения ионов по массам в монополярном ВЧ поле при фазовом вводе ионов.

Л'

0.15 \ 1 \\

/г,-боо / / 0,10 \\ \\ \\ V

/ н / / ' I/ /V ''' 0.05 и --— V 2 V у ■^ч V \ V \\м * V

-105 -0.310 ' 0 0,3-10' 105 ДА/ Рисунок 3 - Массовые пики одномерного монополярного масс-анализатора: У=250 В, лс=10, сгг 1,2; Х=0,327; 1,2- фазы ввода ^о,=0, ^о2=я/2; сплошная линия - расчет по формулам, пунктир - моделирование

Компьютерное моделирование монополярных гиперболоидных масс-анализаторов заключалось в расчете траекторий движения 5-103 заряженных частиц с равномерно распределенным в объеме Дг=±0,1го, Дг=0Лг0| начальными координатами и тепловыми начальными скоростями, распределенными по нормальному закону. По траекториям ионов строились массовые пики и

определялись аналитические параметры анализатора п и К0. Результаты аналитических расчетов и численного моделирования, представленные на рисунке 3, позволяют выделить важные свойства одномерного разделения ионов по массам в монополярных линейных электрических ВЧ полях:

- строго ограниченную протяженность массовых пиков;

- в 2-3 раза более высокую скорость анализа ионов по массам в монополярном гиперболоидном анализаторе по сравнению с другими квадру-польными приборами.

Третья глава посвящена компьютерному моделированию электрических полей в монополярных гиперболоидных масс-анализаторах. Моделирование позволило определить оптимальную геометрию электродной системы прибора и оценить погрешность распределения потенциала в областях точного и нелинейного полей.

Рисунок 4 - Монополярные анализаторы с трёхмерным квадратичным распределением потенциала с экранирующим электродом: а - гиперболоидный конденсатор; б - монополярная ионная ловушка

Трёхмерное линейное электрическое поле в монополярном пространстве может быть образовано в анализаторах с двумя гиперболоидными электродами. Варианты монополярных анализаторов показаны на рисунке 4. В гиперболоидном конденсаторе реализуется монополярный режим разделения ионов по массам по одной координате в первой зоне стабильности при глу-

бине колебаний с„<2.7. а в монополярной ионной ловушке внешний фазовый ввод ионов через отверстие в кольцевом электроде.

Оптимизация геометрических и электрических параметров монополярных гиперболоидных анализаторов осуществлялась с помощью компьютерного моделирования электрических полей при ограниченных размерах электродов. Степень линейности электрического поля оценивалась по нормированному отклонению 6„ распределения потенциала от квадратичного в рабочих областях анализаторов. Точность расчетов, которая оценивалась путём решения тестовых задач, составила Ш"7. Распределение погрешности 5Ф в рабочей области анализатора типа монополярной ионной ловушки приведено на рисунке 5. При оптимальных значениях геометрических и электрических параметров гиперболоидных монополя и конденсатора отклонения распределения потенциала в рабочей области от квадратичного не превышают величины оф<10^, что соответствует разрешающей способности /?>103.

симости от координаты г в области точного поля в различных сечениях г монополярной ионной ловушки

Простота конструкции монополярной ионной ловушки с внешним вводом ионов позволяет улучшить технологические и эксплуатационные характеристики масс-анализатора в целом, эффективно решить проблему ввода и

вывода ионов, ослабить процесс образования диэлектрических пленок на по-леобразующих электродах.

Четвёртая глава посвящена исследованию масс-селективных свойств монополярной ионной ловушки с учётом мультипольных отклонений поля.

В масс-анализаторе типа ионной ловушки с ограниченной плоскостью ;=0 дополнительные отклонения поля от линейного возникают из-за отверстия в кольцевом электроде (рисунок 4, б). Рабочая область в таком анализаторе состоит из области точного поля /о|<г<-о! и области нелинейного поля 0<г<гО|. Траектории движения заряженных частиц в монополярной ионной ловушке исследовались с учётом мультипольных отклонений поля с порядком р=3...6. Траектории ионов в слабонелинейных полях рассчитывались путём численного решения системы нелинейных дифференциальных уравнений 2-го порядка

где ДФ(г, г) - функция отклонения потенциала от квадратичного.

В ВЧ полях с мультипольными составляющими нестабильность траекторий ионов в строгом смысле может нарушаться. В этом случае полезно использовать понятие условно нестабильных ионов с массой т>тс, где тс -масса ионов с периодическими траекториями в нелинейном поле. В слабонелинейном поле масса тс является функцией координат ионов при р>2. При этом граница стабильности я0(<7) также становится зависимой от координаты .. Для каждого значения координаты г можно определить текущее значение массы тХ-), соответствующее периодической траектории

(2)

г у-Л

тЛ=)=т« \+АР{р-О

ч

V-01 У

/

где Ар - мультипольный коэффициент.

Параметр тс при сопоставлении с массой т анализируемых ионов позволяет определять тенденции развития колебательных процессов при добавлении к линейному полю мультипольных составляющих различного порядка и знака.

По результатам компьютерного моделирования сформулированы закономерности поведения траекторий ионов в окрестности границы а0(д) в слабонелинейных ВЧ полях.

1. Для ионов тяжелых масс с увеличением уровня нелинейных искажений и увеличением порядка р скорость нарастания огибающих траекторий уменьшается, и селективные свойства масс-анализаторов ухудшаются.

2. Масса тс ионов с периодическими траекториями не зависит от глубины колебаний, а является функцией начальных координат.

3. Траектории заряженных частиц с массами т>т0 в слабонелинейных полях сАр>0 строго говоря не являются ограниченными.

Результаты моделирования на ЭВМ массовых пиков монополярных ги-перболоидных масс-анализаторов показали, что из-за слабонелинейных отклонений поля возникают:

- смещения положения пиков по шкале масс;

- изменения интенсивности и ширины массовых пиков.

В монополярной ионной ловушке возможен режим внешнего ввода ионов через отверстие в кольцевом электроде. Ионы образуются в пространстве между кольцевым и корректирующим электродами и вводятся в анализатор путем ускорения с последующим захватом ВЧ полем. Определены условия и оптимальные параметры напряжений на электродах анализатора во время ввода и захвата. Наиболее благоприятные фазы ввода £<н=0 или £02=л/2.

Результаты моделирования (рисунок 6) показали, что форма массовых пиков монополярной ионной ловушки при изменении амплитуды питающего напряжения остается постоянной, а интенсивность массовых пиков с увеличением врастёт до пороговых значений Кпор, а при 1*>УП0р изменяется незначительно. Это является полезным свойством монополярного масс-

анализатора, так как при ограниченных амплитудах ВЧ питающего напряжения достигается предельная для каждого режима масс-разделения ионов чувствительность.

Рисунок 6 - Зависимости относительной интенсивности массовых пиков монополярной ионной ловушки с внешним вводом ионов от амплитуды ВЧ напряжения: 1,2- результаты моделирования и эксперимента

В пятой главе приведены результаты исследования экспериментального масс-анапизатора типа монополярной ионной ловушки. Достоверность результатов, полученных аналитическим путём и при численном моделировании, была проверена при исследовании экспериментального масс-анализатора с внутренним и внешним вводом ионов. Структурная схема экспериментального прибора показана на рисунке 7.

Гиперболоидная электродная система изготавливалась из нержавеющей стали на станках с ЧПУ с применением электрофизических методов обработки. Сборка электродной части масс-анализатора осуществлялась в лабораторных условиях с точностью 20...40 мкм при размерах электродов 0=80 мм. Под действием ленточного пучка электронов осуществлялась генерация ионов с энергиями до 100 эВ. Импульсное питание масс-анализатора (К=210 В) с частотной разверткой масс до 1 МГц имеет стабильность параметров ВЧ напряжения не хуже 10°.

По результатам обработки экспериментальных спектров в режиме внешнего ввода ионов получена зависимость относительной чувствительности анализатора от амплитуды ВЧ напряжения, которая хорошо согласуется с результатами моделирования (рисунок 6).

Рисунок 7 - Структурная схема экспериментальной установки для исследования масс-селективных свойств монополярной ионной ловушки с внешним

вводом ионов

т, а.е.м.

с.н,

с.н.

с.н.

С.Н.

I

60 70 80 90 1011

от, а.е.м.

б

Рисунок 8 - Обзорные спектры: а - остаточной атмосферы; монополярная ионная ловушка с внутренним вводом при >.=0,32; лс=25; /?о.5= • 400; б - товарного бензина нефтеперерабатывающего завода; монополярная ионная ловушка с внешним вводом при >.=0,2; /?с=25; /?0,5=200

На рисунке 8 показаны спектры в двух режимах работы монополярной ионной ловушки - с внутренним и внешним вводом ионов. Разрешение в первом случае составило Л0,5=1400, во втором - /?о,5=200.

На основе монополярной ионной ловушки разработан экспериментальный масс-спектрометр, который прошел испытания в тресте "Сургут нефте-геофизика" как прибор для газового каротажа процесса бурения нефтяных скважин.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Исследован способ разделения заряженных частиц по массам вдоль одной координаты в монопольных ВЧ полях с трехмерным квадратичным распределением потенциала при фазовом вводе ионов, позволяющий существенно (в 2-3 раза) повысить скорость и эффективность квадрупольных масс-анализаторов.

2. Созданы трёхмерные компьютерные модели монополярных гипербо-лоидных масс-анализаторов ионов и оптимизированы их геометрические и электрические параметры.

3. Разработан и исследован монополярный масс-анализатор типа ионной ловушки с улучшенными конструкторско-технологическими характеристиками, с внешним фазовым вводом ионов. Достигнутая точность поля в рабочей области анализатора составила б^-Ю"4, что соответствует разрешающей способности Л> 1,5-103.

4. Разработан и испытан в условиях длительного производственного эксперимента трехмерный гиперболоидный масс-анализатор типа монополярной ионной ловушки с внешним фазовым вводом ионов с увеличенным более чем на порядок сроком службы без профилактики и высокой эффективностью масс-анализа при ограниченных амплитудах К<120 В импульсного ВЧ питающего напряжения.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах

1. Мамонтов Е.В., Дятлов Р.Н. Способ разделения заряженных частиц по удельному заряду и устройство для его осуществления // Патент на изобретение №2276426 от 14.12.2004.

2. Мамонтов Е.В., Гуров B.C., Филипов И.В., Дятлов Р.Н. Способ разделения заряженных частиц по удельному заряду и устройство для его осуществления // Патент на изобретение №2293396 от 03.08.2005.

3. Мамонтов Е.В., Гуров B.C., Филипов И.В., Дятлов Р.Н. Время-пролетное разделение ионов по удельному заряду в ВЧ полях с квадратичным распределением потенциала //ЖТФ.- 2007.- Т.77.- Вып.7.- С.139-142.

4. Мамонтов Е.В., Гуров B.C., Дятлов Р.Н. Масс-селективный анализатор на трехмерном гиперболоидном монополе / Тезисы к докл. II съезда ВМСО//Москва, 2005.

5. Дятлов Р.Н. Моделирование молекулярного потока и распределение давления в вакуумной камере монополярной ионной ловушке с внешним вводом ионов // Межвузовский сборник научных работ "Информационные технологии в электронике". Рязань, РГРТА, 2005.

6. Дятлов Р.Н. Трехмерный анализатор с квадратичным распределением потенциала для времяпролетного масс-спектрометра // Рязань, Сборник научных статей. Рязань, РГРТА, 2005.

7. Дятлов Р.Н. Исследование влияния конструкции анализатора монополярного масс-спектрометра на распределение искажений в полевом пространстве детектора // Межвузовский сборник. Рязань, РГРТА, 2006.

8. Дятлов Р.Н. Влияние энергии влета заряженных частиц на разрешающую способность времяпролетного масс-спектрометра с трехмерным квадратичным распределением потенциала // Сборник научных статей. Рязань, РИ(ф)МГОУ, 2009.

Дятлов Роман Николаевич

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МАСС-АНАЛИЗАТОРА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ ТИПА МОНОПОЛЯРНОЙ ИОННОЙ

ЛОВУШКИ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 13.05.2010. Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага ксероксная. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 75 экз.

Рязанский государственный радиотехнический университет. 390005, Рязань, ул. Гагарина, 59/1.

Введение

Глава 1. Обзор литературы по динамическим и статическим ионным ловушкам для заряженных частиц

1.1 Классификация существующих типов ионных ловушек для заряженных частиц

1.2 Принципы фокусировки и захвата заряженных частиц в дву- и трехмерных квадрупольных полях

1.3 Двумерный квадруполь (фильтр масс)

1.4 Гиперболоидная квадрупольная ионная ловушка

1.5 Гиперболоидная ионная ловушка как масс-спектрометр

1.6 Динамическая квадрупольная линейная ионная ловушка

1.7 Выводы и постановка задачи

Глава 2. Моделирование процессов разделения ионов по массам в монополярных ВЧ полях с квадратичным распределением потенциала

2.1 Монополярные колебания ионов в ВЧ полях с квадратичным распределением потенциала

2.2 Одномерное разделение ионов по массам в монополярных гипер-болоидных анализаторах с импульсным ВЧ питанием

2.3 Моделирование аппаратной функции монополярного гиперболо-идного масс-анализатора ионов

2.4 Аналитические свойства монополярных гиперболоидных масс-анализаторов ионов

2.5 Выводы к главе 2

Глава 3. Моделирование электрических полей в монополярных гипер-болоидных масс-анализаторах ионов

3.1 Монополярные гиперболоидные масс-анализаторы ионов

3.2 Оптимизация параметров монополярных гиперболоидных анализаторов

3.3 Оптимизация параметров гиперболоидных масс-анализаторов типа монополярной ионной ловушки

3.4 Выводы к главе 3

Глава 4. Разделение ионов по массам в монополярных гиперболоидных масс-анализаторах с нелинейными отклонениями поля

4.1 Особенности траекторий движения ионов в монополярных гиперболоидных масс-анализаторах со слаболинейными отклонениями поля ---------------------------------------------------------------------------------—„„.

4.2 Аналитические параметры монополярных гиперболоидных масс-анализаторов со слабонелинейными отклонениями поля

4.3 Разделение ионов по массам в гиперболоидном анализаторе типа монополярной ионной ловушки

4.4 Монополярная ионная ловушка с внешним вводом ионов

4.5 Выводы к главе 4

Глава 5. Экспериментальный масс-спектрометр на монополярной ионной ловушке

5.1 Описание экспериментальной установки

5.2 Результаты исследования экспериментальной монополярной ионной ловушки

5.3 Выводы к главе 5

Масс-спектрометрические методы исследования состава вещества основываются на различиях в траекториях движения заряженных частиц с неодинаковым удельным зарядом 2=е1т, где ей т - заряд и масса анализируемой частицы, в электростатических и магнитных полях. Масс-селективные свойства обнаруживаются при движении ионов как в статических, так и в переменных магнитных и электрических полях и, соответственно, существуют масс-спектрометры статического и динамического типов. В данной работе рассматривается прибор динамического типа на основе монополярной ионной ловушки, в котором масс-селективное разделение ионов происходит под действием линейных высокочастотных (ВЧ) электрических полей. Траектории заряженных частиц в ВЧ полях имеют колебательный характер, что позволяет при ограниченных размерах масс-анализаторов удерживать в их рабочем объёме ионы достаточно длительное время и получать высокие масс-селективные свойства приборов.

Актуальность работы. Масс-спектрометрические приборы на основе ионных ловушек (ИЛ) широко используются для исследования и серийных анализов вещества в науке, технике и производстве. Наиболее сложными и ответственными элементами гиперболоидных масс-спектрометров являются анализаторы и устройства их ВЧ питания. Простые электродные системы более технологичны при изготовлении, сборке и эксплуатации, а также имеют меньшую стоимость. Поэтому актуальной является задача разработки простых, двухэлектродных масс-анализаторов ионов и исследования их аналитических и эксплуатационных характеристик. В работе на основе углубленного изучения свойств решений уравнений Матье-Хилла предлагается и исследуется новый способ разделения заряженных частиц по массам в монополярных гиперболоидных анализаторах с целью создания эффективного масс-спектрометрического прибора нового типа.

Целью диссертационной работы является разработка и исследование способа масс-разделения ионов в монополярных ВЧ полях с трёхмерным квадратичным распределением потенциала и создание экспериментального образца масс-анализатора типа монополярной ионной ловушки. Для достижения этой цели требуется решить несколько взаимосвязанных задач, основными из которых являются:

- исследование механизма разделения ионов по массам вдоль одной координаты в монополярных ВЧ полях с квадратичным распределением потенциала;

- создание компьютерной модели масс-анализатора типа монополярной ионной ловушки для оптимизации его геометрических и электрических параметров;

- разработать электродные системы для формирования монополярных полей с трехмерным квадратичным распределением потенциала, оптимизировать их параметры и оценить аналитические свойства;

- исследовать распределения потенциала в гиперболоидных системах с ограниченными размерами электродов и оценить влияние нелинейных отклонений поля на аналитические параметры трехмерных монополярных анализаторов;

- разработать методы внешнего ввода ионов в масс-анализаторы типа монополярной ионной ловушки и определить оптимальные условия захвата ионов;

- исследовать и разработать экспериментальный масс-анализатор типа монополярной ионной ловушки, определить аналитические возможности и потребительские характеристики.

Научная новизна выполненных исследований заключается в том, что:

- показана возможность использования однополярных колебаний ионов в ВЧ полях с квадратичным распределением потенциала в окрестностях границы первой зоны стабильности для разделения заряженных частиц по удельному заряду;

- исследован механизм разделения ионов по массам вдоль одной координаты в монополярных линейных ВЧ полях;

- разработана компьютерная модель масс-анализатора типа монополярной ионной ловушки и оптимизированы её геометрические и электрические параметры;

- разработаны численные модели процессов внутреннего и внешнего фазового ввода ионов в масс-анализатор типа монополярной ионной ловушки;

- экспериментально определены аналитические и эксплуатационные характеристики монополярных гиперболоидных анализаторов с внутренним и внешним фазовым вводом ионов.

Научно-практическая ценность результатов работы заключается в следующем:

- создании компьютерной модели процессов разделения ионов по массам в трёхмерных монополярных линейных ВЧ полях;

- разработке масс-анализатора заряженных частиц типа монополярной ионной ловушки;

- исследовании и разработке экспериментального масс-спектрометра нового типа на основе монополярной ионной ловушки.

Реализация результатов работы:

1. На основе монополярной ионной ловушки разработан экспериментальный масс-спектрометр, который прошел испытания в тресте "Сургут нефтегеофизика" как прибор для газового каротажа в процессе бурения нефтяных скважин.

2. Результаты диссертационной работы использованы в ООО «Шиб-болет» при разработке конструкции, технологии изготовления и сборки опытного образца масс-спектрометрического прибора с монополярной ионной ловушкой.

3. Результаты исследований используются в научно-исследовательском и учебном процессах: научная составляющая - дальнейшее совершенствование, создание и изучение компьютерных и экспериментальных моделей анализаторов; учебная составляющая - в Рязанском политехническом институте РИ(ф)МГОУ в лекционном курсе по дисциплине «Нетрадиционные методы обработки материалов» приводится в пример технология изготовление электродной системы анализатора ионной ловушки электрофизическими методами.

Достоверность результатов подтверждается:

- экспериментальными данными тестирования опытного образца анализатора типа монополярной ионной ловушки и сравнением их с результатами аналитических расчетов и численного моделирования;

- повторяемостью полученных результатов при многократных экспериментах и моделировании;

- сопоставлением результатов моделирования и экспериментов с литературными данными.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на втором съезде ВМСО в докладе авторов Е.В. Мамонтов, B.C. Гуров, Р.Н. Дятлов на тему «Масс-селективный анализатор на трехмерном гиперболоидном монополе», Москва, 2005. А также на межвузовской научно-технической конференции РГРТА, Рязань, 2005.

По материалам диссертации опубликовано 8 работ, из них 2 патента.

Научные положения и результаты, выносимые на защиту

1. Свойства неотрицательности периодических решений нулевого порядка уравнений Матье-Хилла позволяют осуществлять масс-разделение ионов в монополярных ВЧ полях с трёхмерным квадратичным распределением потенциала в масс-анализаторах из двух гиперболоидных электродов.

2. Аппаратная функция гиперболоидных масс-анализаторов типа монополярной ионной ловушки строго ограниченна по нулевому уровню с шириной, обратно пропорциональной квадрату числа периодов ВЧ поля, и интенсивностью, обратно пропорциональной числу периодов ВЧ поля.

3. При оптимальных геометрических и электрических параметрах монополярной ионной ловушки относительное отклонение распределения потенциала от квадратичного в рабочей области не превышает величины

-4

2-10 , что соответствует достижимой разрешающей способности масс-анализатора ^=1500.

4. Зависимость чувствительности монополярной ионной ловушки с внешним фазовым вводом ионов от амплитуды питающего напряжения имеет пороговый характер с величиной порогового напряжения Кпор=120 В, при котором импульсное ВЧ питание гиперболоидных масс-анализаторов с частотной развёрткой масс становится эффективным.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В

СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Мамонтов Е.В., Дятлов Р.Н. Способ разделения заряженных частиц по удельному заряду и устройство для его осуществления // Патент на изобретение №2276426 от 14.12.2004.

2. Мамонтов Е.В., Гуров B.C., Филипов И.В., Дятлов Р.Н. Способ разделения заряженных частиц по удельному заряду и устройство для его осуществления // Патент на изобретение №2293396 от 03.08.2005.

3. Мамонтов Е.В., Гуров B.C., Филипов И.В., Дятлов Р.Н. Время-пролетное разделение ионов по удельному заряду в ВЧ полях с квадратичным распределением потенциала // ЖТФ.- 2007.- Т.77,- Вып.7.- С. 139-142.

4. Мамонтов Е.В., Гуров B.C., Дятлов Р.Н. Масс-селективный анализатор на трехмерном гиперболоидном монополе / Тезисы к докл. II съезда ВМСО // Москва, 2005.

5. Р. Н. Дятлов. Моделирование молекулярного потока и распределение давления в вакуумной камере монополярной ионной ловушке с внешним вводом ионов // Рязань, Межвузовский сборник научных работ "Информационные технологии в электронике", РГРТА, 2005.

6. Р.Н. Дятлов. Трехмерный анализатор с квадратичным распределением потенциала для времяпролетного масс-спектрометра // Рязань, Сборник научных статей РГРТА, 2005.

7. Р. Н. Дятлов. Исследование влияния конструкции анализатора монополярного масс-спектрометра на распределение искажений в полевом пространстве детектора // Рязань, Межвузовский сборник РГРТА, 2006.

8. Дятлов Р.Н. Влияние энергии влета заряженных частиц на разрешающую способность времяпролетного масс-спектрометра с трехмерным квадратичным распределением потенциала // Сборник научных статей, Рязань, РИ(ф)МГОУ, 2009.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Предложен и исследован способ разделения заряженных частиц по массам вдоль одной координаты в монопольных ВЧ полях с трехмерным квадратичным распределением потенциала при фазовом вводе ионов, позволяющий существенно (в 2-КЗ раза) повысить скорость и эффективность квад-рупольных масс-анализаторов.

2. Созданы трёхмерные компьютерные модели различных модификаций электродных систем монополярных гиперболоидных масс-анализаторов с целью автоматизации процессов их проектирования и оптимизации параметров.

3. Разработан монополярный гиперболоидный масс-анализатор типа ионной ловушки с улучшенными конструкторско-технологическими характеристиками, с вводом ионизирующих электронов без образования диэлектрических пленок на электродах. Оптимизированы геометрические и электрические параметры анализаторов, достигнута точность поля в рабочей области 8<2-10"4.

4. Разработан и испытан в условиях длительного производственного эксперимента трехмерный гиперболоидный масс-анализатор типа монополярной ионной ловушки с внешним фазовым вводом ионов с увеличенным более чем на порядок сроком службы без профилактики и высокой эффективностью масс-анализа при ограниченных амплитудах У< 120 В импульсного ВЧ питающего напряжения.

1. Пауль В.Г. Электромагнитные ловушки для заряженных и нейтральных частиц. / Нобелевская лекция // Стокгольм, 08.12.1989.- УФН.- 1990.160. В.12-С. 109-127.

2. March R.E., Hygehes R.J. Quadrupole Storage Mass // New York. John Wiley.- 1989.-P.456.

3. Марк-Лахлан H. В. Теория и приложения функций Матье,- М.: Изд-воИЛ, 1953.-475 с.

4. Dawson Р.Н. // Quadrupole Mass Spectrometry and Its Applica-tion//Amsterdam.- Elsevier.- 1976

5. March R.E., Hygehes R.J. Quadrupole Storage Mass Spectrometry // New York. John Wiley .- 1989.- 460p.

6. Dehmelt H. // Adv. At. Molec. Phys. 1967 V.3

7. R. G. Cooks, G. L. Glish, S. A. McLuckey, R. E. Kaiser, Chemical & Engineering News, 1991, 69, 26.

8. J. Am. Soc. Mass Spectrom., 2002, 13, № 5.

9. J. Am. Soc. Mass Spectrom., 2002, 13, № 6.

10. Rettinghaus G.//Zs. angew. Phys. 1967 Bd. 22 S. 321

11. German Patent Nr. 944 900, USA Patent 2939958

12. Busch F., von Paul W.//Zs. Phys. 1961 Bd. 164 S. 58013. http://www.labdepot.ru

13. Raymond E. March//Quadrupole Ion Trap Mass Spectrometry, 2nd Edition, 200515. http://www.varianinc.ru/msms.html

14. D.J. Douglas, M. Sudakov, Tandem mass filter with improved resolution, UBC Disclosure, 03.03.2001

15. Jürgen Gross. Mass Spectrometry A Textbook. Hardcover, 536 Pages First Edition, 2002 ISBN: 3-540-40739-1

16. Веренчиков А.Н. Времяпролетная масс-спектрометрия биополимеров на основе планарных многоотражательных анализаторов, автореферат дис. док. физ-мат. наук, Институт аналитического приборостроения Российской академии наук, Санкт-Петербург, 2006.

17. Никитина Д.В. Ионные ловушки в динамической масс-спектрометр ии: дис. канд. физ.-мат. наук : 01.04.04 СПб., 2006 165 с. РГБ ОД, 61:07-1/25920. www.textronica.com21. http://ru. wikipedia.org/wiki/Иoннo-циклoтpoннaялoвyшкa

18. Penning F.M. // Physica 1936 V.3 P. 873

19. Graff G., Kleempt E., Werth G. // Zs. Phys 1969 Bd. 222 S. 201

20. Van Dyck R.S., Schwinberg P.B., Dehmelt H.G. // Phys. Lett. 1977 V.38 P.31025. www.lcms.ru26. www.thermo.com

21. The Orbitrap: a new mass spectrometer. Journal of Mass Spectrometry, Volume 40, Issue 4, Pages 430-443, 2005; Qizhi Hu, Robert J. Noll, Hongyan Li, Alexander Makarov, Mark Hardman, R. Graham Cooks

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

23. Мамонтов E.B., Ивлев Д.А. Способ разделения ионов по удельному заряду и устройство для его осуществления // Патент на изобретение № 2159481 от 13.04.1999

24. Шеретов Э.П., Колотилин Б.И., Тереньтьев В.И., Сафронов М.П., Метод характерных решений уравнений Хилла и его использование в теории квадрупольных масс-спектрометров // Д.- Наука.- 1974.- С.272

25. Мамонтов Е.В. Экспериментальный масс-анализатор ионов // Изв. РАН.- 2003,- Т.67.- №9.- С.1338-1340

26. Шеретов Э.П., Колотилин Б.И. Новый трехмерный квадрупольный масс-спектрометр с непосредственным вводом ионов // Письма в ЖТФ.-1975.- Т.1.- Вып.З.- С.149-152

27. Шеретов Э.П., Мамонтов Е.В., Сафронов М.П., Борисовский А.П., Банин В.И., Черданов С.А. Способы развертки спектра масс в гиперболоид-ном масс-спектрометре // А.С.- № 1453476 от 09.01.1987

28. Колотилин Б.И. Масс-спектрометры типа "Трехмерная ловушка" / Дис. д.т.н. //Рязань.- 1997.- 529с.

29. Колотилин Б.И. Масс-спектрометры типа "Трехмерная ловушка" / Дис. д.т.н. // Рязань.- 1997.- 529с.

30. Мамонтов Е.В., Ивлев Д.А. Оптимизация параметров одномерного однополярного масс-спектрометра / Межвуз. сб. научн. техн. трудов "Электроника и информационные технологии" // Рязань.- 1998,- С.40-43

31. Шеретов Э.П. Основы теории, исследование и разработка гиперболо-идных масс-спектрометров / Дис. докт. техн. наук // М.- 1980. 398 с.

32. Сафонов М.П. Исследование сортировки заряженных частиц в ВЧ электрических полях и разработка анализатора масс типа трехмерной ионной ловушки с гиперболоидной электродной системой / Дис. к.т.н. // Рязань.-1980.- 207с.

33. March R.E., Hygehes R.J. Quadrupole Storage Mass Spectrometry // New York. John Wiley .- 1989.- 460p.

34. Слабоденюк Г.И. Квадрупольные масс-спектрометры // M.: Атомиз-дат.- 1974.-272с.

35. Paul W., Steinwedel Н. Apparatus for separating charged particles of different specific charges. German Patent 944.900.- 1953. Patent Number 2,939,952. -7 June 1960

36. Dawson P.H., Whetten N.R. Quadrupoles, monopoles and ion traps // Res. Dev.- 1969.- 19(2).- P46-96

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

38. Е. V. Mamontov, Yury A., Yudaev. Computer simulation of system of Electrodes in a Dynamic Mass Spectrometer / Abstracts 14th IMSC // Helsinki.-1997.-P. 202.

39. Мамонтов E.B., Ивлев Д.А. Одномерный гиперболоидный масс-спектрометр на усеченной ловушке для научных космических исследований / Тез. докл. 2-ой Международной научно-тех. конф. Космонавтика. Радиоэлектроника. Геоинформатика" // Рязань.- 1998. С.58

40. March R.E., Hygehes R.J. Quadrupole Storage Mass // New York. John Wiley.- 1989.- P.456

41. Шайдуров Владимир Викторович Многосеточные методы конечных элементов. - М.: Наука, 1989. - 288 с.

42. Meluckey S.A., Van Berkel G.I., Georinger D.E., Glish G.L. Ion Trap Mass spectrometry of Externally Generated Ions // Anal. Chem.- 1994.- V.66.-№13.- P.689-696

43. Мамонтов E.B., Ивлев Д.А. Монополярный гиперболоидные масс-спектрометры ионов // Изв. РАН. Сер. Физическая.- 2000.- Т.64.- №7.-С.1340-1344

44. Амосов А.А., Дубинский Ю.А., Копченова Н.В. Вычислительные методы для инженеров. М.: Высш. шк., 1994. 544 с.

45. Мамонтов Е.В., Кирюшин Д.В. Расчет формы массовых пиков гипер-болоидных масс-спектрометров с одномерной однополярной сортировкой ионов // ЖТФ.- 1999.- Т.69.- Вып.2.- С. 103-106

46. Мамонтов Е.В., Дятлов Р.Н. Способ разделения заряженных частиц по удельному заряду и устройство для его осуществления // Патент на изобретение №2276426 от 14.12.2004

47. Мамонтов Е.В., Ивлев Д.А. Монополярный гоперболоидный масс-спектрометр с одномерной сортировкой ионов // Вестник РГРТА.- 1999.-Вып.6.- С 68-74

48. Норри, Д. Фриз, Ж. Де. Введение в метод конечных элементов. М.: Мир, 1981.

49. Мамонтов Е.В., Ивлев Д.А. Гиперболоидный масс-спектрометр на усеченной ловушке // Письма в ЖТФ.- 1999.- Т.24.- Вып. 10.- С.51-56

50. Мамонтов Е.В. Монополярная ионная ловушка с внешним вводом ионов // Изв. РАН.- 2003.- Т.67.- №9.- С. 1338-1340

51. Борисовский А.П., Мамонтов Е.В. Генератор развертки спектра масс для ГМС типа трехмерной ловушки / Методы и аппаратура для анализа вещества для космических исследований. Межвуз. сб. // Рязань.- 1986.- С. 107

52. Шеретов Э.П., Колотилин Б.И., Мамонтов Е.В., и д.р. Исследование возможности создания ГМС для исследования космоса с космического аппарата / Отчет о НИР №ГР01860109781 // Рязань.- 1989.- 140с.

53. Шеретов Э.П., Колотилин Б.И., Мамонтов Е.В., и д.р. Разработка ГМС типа 3-х мерной ловушки для исследования газового состава собственной внешней атмосферы изделий в натуральных условиях / Отчет о НИР №ГР01870000920//Рязань.- 1991.- 162с.

54. Шеретов Э.П., Колотилин Б.И., Рожков О.В., Мамонтов Е.В., Весел-кин Н.В., Овчинников С.П., Малютин А.Е. Хромато-масс-спектрометрический модуль / Конверсия. 1996 №6 // Конверсия вузовской науки "Экологические технологии" и оборудование.- С. 15-17

55. Шеретов Э.П., Мамонтов Е.В. Экономичный генератор для гипербо-лоидного масс-спектрометра / Научное приборостроение: Межвуз. сб. научн. трудов //Рязань.- 1996.- С.116-120

56. Мамонтов Е.В. Синтезатор частоты для гиперболоидного масс-спектрометра / Научное приборостроение: Межвуз. сб. научн. трудов // Рязань." 1997.- С.66-70

57. Колотилин Б.И., Мамонтов Е.В., Брыков А.В., Шеретов Э.П. Экспериментальное исследование работы квадрупольного фильтра масс с импульсным "ЕС-сигналом" / Научное приборостроение: Межвуз. сб. научн. трудов // Рязань.- 1997.- С.3-13

58. Ernst P., Sheretov, Boris I., Kolotilin, Nikolay V., Vesyolkin. Result and Perspectives of RF-Signal Implementation in Quadrupole Mass-Spectrometers / Abstracts 14 th IMSC // Helsinki.- 1997.- P.80

59. Колотилин Б.И., Мамонтов E.B., Веселкин H.B., Брыков A.B., Шере-тов Э.П. Генератор ВЧ квадрупольного фильтра масс для космических исследований / Научное приборостроение: Межвуз. сб. научн. трудов // Рязань.-1997.-С.130-139

60. Мамонтов Е.В., Ивлев Д.А. О влиянии нестабильностей ВЧ питающего напряжения на аналитические параметры ГМС с одномерной монополярной сортировкой ионов / Межвуз. сб. научн. трудов "Электроника и информационные технологии" // Рязань.- 1998

61. Мамонтов Е.В. Генераторы для импульсного питания гиперболоид-ных масс-спектрометров // ПТЭ.- 1999.- №4.- С. 103-106

62. Гуров B.C., Колотилин Б.И., Мамонтов Е.В., Веселкин Н.В., Дубков М.В., Борисовский А.П. Система импульсного высокочастотного питания для гиперболоидных масс-анализаторов космических аппаратов // ПТЭ. 2008. -№3. - С.102-105

63. Толстогузов А.Б., Мамонтов Е.В. Система регистрации для ионно-зондового микроанализатора // ПТЭ. 1996. - №5. — С. 106-109

64. Мамонтов Е.В., Филипов И.В. Способ масс-селективного анализа ионов по времени пролета и устройство для его осуществления // Патент на изобретение № 2327245 от 03.05.2006

65. Шеретов Э.П., Мамонтов Е.В. Способ питания анализатора гипербо-лоидного масс-спектрометра и гиперболоидный масс-спектрометр // Патент №2010392 от 30.03.1994

66. Шеретов Э.П., Мамонтов Е.В., Сафронов М.П., Борисовский А.П., Банин В.И., Черданов С.А. Способы развертки спектра масс в гиперболоид-ном масс-спектрометре // А.С.- № 1453476 от 09.01.1987

67. Весёлкин Н.В. Особенности движения заряженных частиц в импульсных электрических полях, создаваемых гиперболоидными электродными системами и разработка масс-спектрометра с импульсным питанием. / Дис. к.т.н // Рязань 1985. - 149 с.

68. Stephen A. Lammert, Final Report: Advanced Ion Trap Mass Spectrometry Program // Oak Ridge National Laboratory, Chemical Sciences Division, 2002. -p. 60.

69. Christopher G. Herbert, Robert A.W. Johnstone, Mass Spectrometry Basics // CRC PRESS, New-York, Washington, D.C. p.498.

70. Guangxiang Wu, R. Graham Cooks and Zheng Ouyang, Ion Trajectory Simulation for Electrode Configurations with Arbitrary Geometries // Department of Chemistry, Purdue University, West Lafayette, Indiana, USA, 2006. p. 13 c.

71. Philip S.H. Wong, R. Graham Cooks, Ion Trap Mass Spectrome-try//Bioanalytical Systems West Lafayette, 2005. p. 8 c.

72. Susan Fischer , Ken Hawick , Paul Coddington, Ion Trapping Simulation Using High-Performance Fortran// A 1994 NPAC REU Project. p. 15 c.

73. Трубицын А.А. Моделирование ионно-оптических систем для масс-спектрометров с квадрупольным фильтром масс // ЖТФ. Т.73, вып. 6.- С. 136-137, 2003.

74. Ouyang Z.; Gao L.; Fico M.; Chappell W.J.; Noll R.J.; Cooks R.G., Qua-drupole ion traps and trap arrays: geometry, material, scale, performance. European journal of mass spectrometry (Chichester, England), 2007; 13(1): 13-8.

75. Lammert, S.A., et al. 2001. "Optimization and performance of a Toroidal Ion Trap Mass Spectrometer." Int. Journal Mass Spectrom. 212 (1-3), 25-40.

76. March, R.E. and Todd, J.F.J., Practical Aspects of Ion Trap Mass Spectrometry , CRC Press, Boca Raton, FL, 1995.

77. Stephen A. Lammert, Improved Performance Obtained On The Toroid Ion Trap Mass Analyzer Using Asymmetric Electrodes/VChemical and Analytical Sciences Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, 2008. p. 2.

78. Londry, F. A.; Alfred, R. L.; March, R. E. Computer Simulation of SingleIon Trajectories in Paul-Type Ion Traps. Int. J. Mass Spectrom. 1993, 4, 687-705.

79. Ding, L.; Sudakov, M.; Kumashiro, S. A Simulation Study of the Digital Ion Trap Mass Spectrometer. Int. J. Mass Spectrom. 2002, 221, 117-138.

80. Wu, G.; Cooks, R. G.; Ouyang, Z. Geometry Optimization for the Cylindrical Ion Trap: Field Calculations, Simulations, and Experiments. Int. J. Mass Spectrom. 2005, 241, 119-132.

81. Forbes, M. W.; Sharifi, M.; Croley, T.; Lausevic, Z.; March, R. E. Simulation of Ion Trajectories in a Quadrupole Ion Trap: A Comparison of Three Simulation Programs. J. Mass Spectrom. 1999, 34, 1219-1239.

82. Bui, H. A.; Cooks, R. G. Windows Version of the Ion Trap Simulation Program ITSIM: A Powerful Heuristic and Predictive Tool in Ion Trap Mass Spectrometry. J. Mass Spectrom. 1998, 33, 297-304.

83. Reiser, H.-P.; Julian, R. K.; Cooks, R. G. A Versatile Method of Simulation of the Operation of Ion Trap Mass Spectrometers. Int. J. Mass Spectrom. 1992, 121,49-63.

84. Plass, W. R.; Li, H.; Cooks, R. G. Theory, Simulation, and Measurement of Chemical Mass Shifts in RF Quadrupole Ion Traps. Int. J. Mass Spectrom. 2003, 228, 237-267.

85. Badman, E. R.; Johnson, R. C.; Plass, W. R.; Cooks, R. G. A Miniature Cylindrical Quadrupole Ion Trap: Simulation and Experiment. Anal. Chem. 1998, 70,4896-4901.

86. Trapped Charged Particles and Fundamental Interactions Series: Lecture Notes in Physics , Vol. 749, Blaum, K.; Herfurth, F. (Eds.), 2008, VIII, p. 125.

87. Von Busch F., Paul W. Phus. 1961. Vol. 164. p. 581.

88. J. Franzen. Mass selective instability scan with multipole superposition. International Journal of Mass Spectrometry and Ion Processes. №125. 1993. P. 165

89. Джейрам P. Масс-спектрометрия // M.: Мир.- 1969.- 252 с.

90. Шеретов Э. П., Колотилин Б. И. // ЖТФ. 1978 №7. С. 1354.

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

92. Власова Б.А., Зарубин B.C., Кувыркин Г.Н. Приближенные методы математической физики: Учеб. для вузов / Под. ред. B.C. Зарубина, А.П. Крищенко. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. - 700 с. (Сер. Математика в техническом университете; Вып. XIII).

93. Бате К., Вилсон Е., Численные методы анализа и метод конечных элементов. Стройиздат, М., 1982. 448.

94. Бенерджи П., Баттерфилд Р. Метод граничных элементов в прикладных науках: Пер. с англ.- М.: Мир, 1984.- 494 с.

95. Бреббия К. и др. Методы граничных элементов: Пер. с англ. М.: Мир, 1987. - 524 е., ил.

96. Метод конечных элементов: Учеб. пособие для вузов I Под ред. П. М. Варвака.— Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1981.— 176 с.

97. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы: Пер. с англ. — М.: Мир, 1984.

98. Деклу Ж. Метод конечных элементов: Пер. с франц. — М.: Мир, 1976.

99. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике — М.: Мир, 1975.

100. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация: Пер. с англ. — М.: Мир, 1986.инженерных задачах: Пер. с англ. — М.: Мир, 1990. 303 с, ил.

101. Митчелл Э., Уэйт Р. Метод конечных элементов для уравнений с частными производными: Пер. с англ. М.: Мир, 1981.

102. Стренг Г.,Фикс Дж. Теория метода конечных элементов: Пер. с англ. М.: Мир, 1977.

103. Сьярле Ф. Метод конечных элементов для эллиптических задач: Пер. с англ. М.: Мир, 1980.

104. Носач В.В. Решение задач аппроксимации с помощью персональных компьютеров. — М.: МИКАП, 1994. — 382 с: ил. 78.

105. Сегерлинд JI. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979. -392 с.

106. Сильвестр П., Феррари Р. Метод конечных элементов для радиоинженеров и инженеров-электриков: Пер. с англ. М.: Мир, 1998.