В соответствии с назначением регистрирующей аппаратуры в КМ – усиливать и отображать спектр масс, то есть периодически повторяющуюся последовательность электрических видеоимпульсов разной амплитуды и регулируемой длительности — она должна обладать: 1) достаточной полосой пропускания, которую можно было бы регулировать в зависимости от вида сигнала, то есть длительности отдельных импульсов спектра масс: 2) необходимым динамическим диапазоном, обеспечивающим неискажённое усиление и отображение импульсов с разными амплитудами в пределах динамического диапазона КМ. Кроме того, коэффициент передачи УПТ и всей регистрирующей части КМ должен быть достаточно стабилен.
Минимальная и максимальная полосы пропускания определяются соответственно минимальной и максимальной скоростями регистрации спектра масс и :
и . (155)
Так, при а.е.м./с и а.е.м. кГц; а при а.е.м./с и а.е.м. Гц. Динамический диапазон КМ может быть порядка . Ни усилитель, за исключением логарифмического, ни индикаторное устройство, работающее в линейном режиме, не способны перекрыть такой большой динамический диапазон. Это означает, что коэффициент усиления сигнала в ВЭУ, УПТ (при стандартных индикаторных устройствах типа осциллографов или самописцев) должен регулироваться. Так как линейное усилительное устройство с постоянным коэффициентом усиления обладает динамическим диапазоном (в данном случае способностью усиливать сигнал без искажений) не более 100, для перекрытия диапазона в необходимо иметь возможность изменять усиление ВЭУ и УПТ в сумме на шесть порядков. Усиление ВЭУ может плавно (или ступенчато) регулироваться примерно в 300 – 500 раз. Остаются ещё четыре порядка, которые должны обеспечиваться регулировкой усиления в усилителе или индикаторных устройствах. При малых скоростях регистрации и использовании в качестве индикатора самописцев (типа КСП-4) с нерегулируемым коэффициентом передачи для перекрытия необходимых четырёх порядков по усилению можно использовать делитель напряжения на выходе УПТ или предусмотреть возможность коммутации входного сопротивления УПТ. Изменение полосы пропускания входных цепей УПТ в последнем случае не имеет значения, так как применяемые самопишущие потенциометры, как правило, узкополосные устройства, и возможное расширение полосы пропускания УПТ при уменьшении его входного сопротивления не изменит общей полосы пропускания. При высоких скоростях регистрации и использовании в качестве индикатора НЧ осциллографа (например, С1-19Б) полосу пропускания всей регистрирующей части определяет входная цепь УПТ: входное сопротивление и шунтирующая его паразитная входная ёмкость . При этом согласно (76)
. (156)
Заметим, что скорость регистрации и, следовательно, полоса пропускания, при которой обеспечивается максимальное отношение сигнала к шуму при отсутствии заметных искажений сигнала, тоже могут изменяться на четыре порядка, то есть требования к коммутации согласуются по диапазону изменяемых при этом величин с возможным диапазоном изменения скоростей регистрации. Абсолютное значение минимального входного сопротивления УПТ определяется максимальным усиливаемым в УПТ входным напряжением и максимальным входным током ВЭУ. Если А, а В (УПТ на транзисторах с электрометрическим каскадом на входе), то
Ом. (157)
При этом необходимо соблюдать требование, накладываемое на полосу пропускания регистрирующей части, то есть первого из двух условий выражения (155), которое с учётом (156) можно преобразовать к виду:
. (158)
В нашем случае при а.е.м., а.е.м./сек и Ф, согласно (158), Ом, то есть результат расчёта по формуле (158) не противоречит результату расчёта на (158). Максимально допустимое значение входного сопротивления УПТ после определения по (157) или (158)
, (159)
то есть в нашем случае Ом.
Таким образом, при максимальной скорости регистрации входное сопротивление УПТ увеличивать нельзя, оно должно быть минимальным. Поэтому обеспечивать усиление и отображение сигналов в нужном динамическом диапазоне можно только с помощью делителей во входных цепях УПТ осциллографа. (В осциллографе С1-19Б, например, имеется возможность деления входного сигнала ступенчато и плавно максимум в 10000 раз).
Стабильность усиления и погрешности отображения усиленного сигнала должны быть в пределах, заданных требованиям на КМ.
11. Особенности работы однопольного
масс-спектрометра (ОМ)
О возможности построения ОМ впервые было сообщено в работе [10]. Эта возможность возникает благодаря одному существенному различию между проекциями траектории иона в анализаторе КМ на плоскости xz и yz. Сравнивая выражения (41) и (42), нетрудно заметить, что если x-параметр траектории со временем, т.е. при изменении величины , изменяет свой знак через каждый период электрического ВЧ-поля, то у-параметр изменяет свой знак через интервал времени в 1/ раз больший, чем х-параметр. Это различие обусловлено присутствием в формуле дополнительного сомножителя cos и отсутствием его в (42). Отмеченное различие между х- и у-параметрами траектории иона означает, что при благоприятных фазе и начальных условиях влета иона в анализатор он в течение интервала времени
(160) находится в полупространстве с у1>0.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.