Ion ciklotron csapda

Az ionciklotroncsapda egy tömegspektrometriás tömegelemző egy változata , amely az ionciklotron rezonancia elvén alapul . Az ionokat egy Penning - csapdában tartja egy mágneses tér , amely a Lorentz-erő hatására körben mozog . Az első lépésben ionokat vezetnek be egy csapdába, és állandó elektromos mezőbe zárják, így elektrosztatikus kutat hoznak létre számukra. Az ionokat ezután gerjesztik. Adott rádiófrekvenciás (vagy sokféle frekvenciát tartalmazó impulzus) elektrosztatikus tér hatásának kitéve az ionok elkezdenek energiát elnyelni, és fokozatosan növelik a forgási sugarat, amíg össze nem ütköznek a csapda falával (ha ott van detektor , azaz a holtakból érkező áramot az ionok falán észlelik, akkor az ilyen eszközt omegatronnak nevezik ). Ha az ionok által indukált töltést a csapda mentén elhelyezett lemezeken detektáljuk, akkor a készüléket már Fourier-transzformációs ionciklotron-rezonancia tömegspektrométernek nevezik . Ez utóbbi esetben az ionok által indukált töltést digitalizáljuk és jelként rögzítjük, majd ennek a jelnek a Fourier-transzformációját hajtjuk végre a frekvenciakomponensek azonosítására. A frekvenciák szorosan összefüggenek az ion tömegének ( m ) és töltésének ( z ) arányával, így az m / z arány könnyen meghatározható.

Hogyan működik

Az ion-ciklotron rezonancia jelensége az ionok mágneses térben való mozgásával függ össze. A statikus és egyenletes mágneses térben lévő ionok a Lorentz-erő hatására körben mozognak . A ciklikus mozgást egyenletes axiális mozgás kísérheti, amely csigalépcsőt képez, vagy a mezőre merőleges mozgás, például elektromos vagy gravitációs tér jelenlétében, cikloidot képezve . Ennek a ciklotron mozgásának szögfrekvenciáját (ω = 2π f ) adott B mágneses térre a képlet határozza meg

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

ahol az ion töltése , az elemi töltés és az ion tömege . $Z$ $e$ $m$

Így egy ugyanolyan frekvenciájú elektromos töltés rezonál egy ionnal, amelynek értéke egyenlő $f$ $m/z$

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

A Penning csapda erős egyenletes axiális mágneses mezőt használ az ionok sugárirányú korlátozására, és egy kvadrupól elektromos mezőt a tengelyirányú korlátozásra. A statikus elektromos potenciált három elektróda hozza létre : egy gyűrű és két csésze alakú blokkoló elektróda.