Ionisyklotroniloukku

Ionisyklotroniloukku on massaspektrometrian massa-analysaattorin muunnelma , joka perustuu ionisyklotroniresonanssin periaatteeseen . Magneettikenttä pitää ioneja Penningin ansassa , ja ne liikkuvat ympyrässä Lorentzin voiman vaikutuksesta . Ensimmäisessä vaiheessa ionit viedään ansaan ja lukitaan jatkuvaan sähkökenttään, mikä luo niille sähköstaattisen kaivon. Sitten ionit innostuvat. Kun ionit joutuvat alttiiksi tietyn radiotaajuisen sähköstaattisen kentän (tai monia eri taajuuksia sisältävän pulssin) vaikutuksille, ionit alkavat absorboida energiaa ja vähitellen kasvattaa pyörimissädettä, kunnes ne törmäävät ansan seinään (jos siellä on ilmaisin eli kuolleista tuleva virta havaitaan ionien seinillä, silloin tällaista laitetta kutsutaan omegatroniksi ). Jos ionien indusoima varaus havaitaan loukun varrelle asennetuilla levyillä, niin laitetta kutsutaan jo ionisyklotroniresonanssimassaspektrometriksi, jossa on Fourier-muunnos . Jälkimmäisessä tapauksessa ionien indusoima varaus digitoidaan ja tallennetaan signaaliksi, minkä jälkeen suoritetaan tämän signaalin Fourier-muunnos sen taajuuskomponenttien tunnistamiseksi. Taajuudet liittyvät tiukasti ionin massan ( m ) suhteeseen sen varaukseen ( z ), joten m / z -suhde on helppo määrittää.

Kuinka se toimii

Ioni-syklotroniresonanssi-ilmiö liittyy ionien liikkumiseen magneettikentässä. Staattisessa ja tasaisessa magneettikentässä olevat ionit liikkuvat ympyrää Lorentzin voiman vaikutuksesta. Sykliseen liikkeeseen voi liittyä tasaista aksiaalista liikettä, joka muodostaa kierreportaat, tai kenttään nähden kohtisuorassa liikkeessä, kuten sähkö- tai gravitaatiokentän läsnä ollessa, muodostaen sykloidin . Tämän syklotroniliikkeen kulmataajuus (ω = 2π f ) tietyllä magneettikentällä B määritetään kaavalla

\omega ={\frac {ZeB}{m)),

missä on ionin varaus, on alkuvaraus ja on ionin massa . $Z$ $e$ $m$

Näin ollen samalla taajuudella oleva sähkövaraus resonoi ionin kanssa, jonka arvo on yhtä suuri kuin $f$ $m/z$

{\frac {m}{z}}={\frac {eB}{2\pi f)).

Penning-loukku käyttää vahvaa yhtenäistä aksiaalista magneettikenttää rajoittamaan ioneja säteittäissuunnassa ja kvadrupolisähkökenttää aksiaalisesti. Staattinen sähköpotentiaali syntyy kolmen elektrodin avulla : renkaan ja kahden kupin muotoisen sulkuelektrodin avulla.