Ионная ловушка

Ионно-циклотронная ловушка пердставляет собой один из вариантов масс-анализатора в масс-спектрометрии, в основе которого лежит принцип ионно-циклотронного резонанса. Ионы удерживаются в ловушке Пеннинга, двигаясь по кругу. При действии электростатическим полем с заданной радиочастотой, ионы начинают поглощать энергию и постепенно увеличивать радиус вращения до тех пор, пока не столкнутся со стенкой ловушки, где и располагается детектор. Таким образом ионы с разной массой детектируются в разное время.

Принцип работы

Явления ионно-циклотронного резонанса связаено с движением ионов в магнитном поле. Ионы в статическом и однородном магнитном поле под дейтсвием силы Лоренца будут двигаться по окружности. Циклическое движение может сопровождаться однородным аксиальным движением, образуя спираль, или же движением перпендикулярным полю, например в присутствии электрического или гравитационного поля, образуя циклоид. Угловая частота (ω = 2π f)этого циклотронного движения для заданного магнитного поля В определяется по форумле:

$\omega=\frac{zeB}{m}$.

где z — алгебраическая сумма положительных и отрицательных зарядов, е — элементарный заряд и m — масса иона.

Таким образом электрический заряд с такой же частотой f будет резонировать с ионом, имеющим значение m/z:

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

В ловушке Пеннинга используется сильное гомогенное аксиальное магнитное поле для удерживания ионов радиально, и квадрупольное электрическое поле для аксиального удерживания. Статический электрический потенциал генерируется посредством трех электродов: кольца и двух запирающих электродов чашеобразной формы.

Достоинства

Разрешение масс пропорционально точности измерения частоты. Поскольку частоту можно измерить очень точно, то при глубоком вакууме (давление меньше 1*Е-10 мбар)можно достичь разрешения более 1 000 000.

Недостатки

• Дороговизна
• Большие габариты прибора
• Высокое энергопотребление
• Необходимость очень глубокого вакуума