Квадрупольный фильтр масс высокого разрешения

Квадрупольный фильтр масс (КФМ) может работать в ряде областей стабильности. На анализаторах с цилиндрическими электродами наиболее перспективной для практического использования является третья зона стабильности, когда реализуется повышенная разрешающая способность, достаточная для разделения дублета ионов CO⁺ и N₂⁺ (R_0.5=2500) и ArO⁺ и  Fe+ (R_0.5=4000). Рабочая область стабильности, где возможна настройка разрешающей способности, показана на рисунке.

Координаты вершины M: q_m=3.2308 и a_m=3.1643 является рабочей, поскольку возможна настройка разрешающей способности R путем изменения наклона линии a=2λq. При этом теоретическое значение R=q/Δq=0.170/(λ-λ_m), где λ_m=a_m/2q_m=0.48972.

В эксперименте используется фильтр масс с длиной и диаметром цилиндрических электродов 300мм и 8мм, соответственно. При этом, между источником ионов (ионизация электронным ударом) и квадрупольным фильтром размещены 30мм префильтры (фильтры Брубакера).

Конструктивный параметр блока стержней γ=r/r₀ =1.125.  Зная координаты рабочей вершины M, можно определить требуемые значения постоянного напряжения U и амплитуды V переменного напряжения, исходя из определения параметров a и q: a=8eU/(mΩ²r₀²); q=4eV/(mΩ²r₀²). Требуемая удельное постоянное напряжение на единицу массы M равно: U/M=(a_mπ²f²r₀²)/(2eN_A)≅2.047В/а.е.м.; V/M=(q_mπ²f²₀²)/(2eN_A)≅4.181В/а.е.м. Таким образом, на диапазон масс 1–500а.е.м. требуемые постоянное и амплитуда переменных ВЧ напряжений составляют U≅1025В и V≅2090В при f=1 МГц.