Capcană cu ciclotron ionic

O capcană cu ciclotron ionic este o variație a unui analizor de masă în spectrometria de masă , care se bazează pe principiul rezonanței ciclotronului ionic . Ionii sunt ținuți într- o capcană Penning de un câmp magnetic , mișcându-se într-un cerc sub influența forței Lorentz . La primul pas, ionii sunt introduși într-o capcană și blocați într-un câmp electric constant, creând pentru ei un puț electrostatic. Ionii sunt apoi excitați. Când sunt expuși la un câmp electrostatic cu o anumită frecvență radio (sau un impuls care conține multe frecvențe diferite), ionii încep să absoarbă energie și cresc treptat raza de rotație până când se ciocnesc de peretele capcanei (dacă acolo este amplasat un detector ). , adică curentul de la morți este detectat pe pereții ionilor, atunci un astfel de dispozitiv se numește omegatron ). Dacă sarcina indusă de ioni este detectată pe plăcile instalate de-a lungul capcanei, atunci dispozitivul este deja numit spectrometru de masă cu rezonanță ciclotron ionic cu transformată Fourier . În acest din urmă caz, sarcina indusă de ioni este digitizată și înregistrată ca semnal, apoi se realizează transformarea Fourier a acestui semnal pentru a identifica componentele sale de frecvență. Frecvențele sunt strâns legate de raportul dintre masa unui ion ( m ) și sarcina sa ( z ), astfel încât raportul m / z este ușor de determinat.

Cum funcționează

Fenomenul de rezonanță ion-ciclotron este asociat cu mișcarea ionilor într-un câmp magnetic. Ionii într-un câmp magnetic static și uniform se mișcă într-un cerc sub acțiunea forței Lorentz . Mișcarea ciclică poate fi însoțită de mișcare axială uniformă, formând o scară în spirală, sau de mișcare perpendiculară pe câmp, cum ar fi în prezența unui câmp electric sau gravitațional, formând un cicloid . Frecvența unghiulară (ω = 2π f ) a acestei mișcări ciclotronului pentru un câmp magnetic dat B este determinată de formula

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

unde este sarcina ionului, este sarcina elementară și este masa ionului. $Z$ $e$ $m$

Astfel, o sarcină electrică cu aceeași frecvență va rezona cu un ion având o valoare egală cu $f$ $m/z$

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

Capcana Penning folosește un câmp magnetic axial uniform puternic pentru a limita ionii în direcția radială și un câmp electric cvadrupol pentru a limita axial. Potențialul electric static este generat prin intermediul a trei electrozi : un inel și doi electrozi de blocare în formă de cupă.