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实验室分析仪器--傅里叶变换离子回旋共振结构原理

2022.1.26

傅里叶变换离子回旋共振( FT-ICR)的分析室是一个置于均匀(超导)磁场中的立方空腔。离子沿平行于磁场的方向进入分析室,加在垂直于磁场的捕集电极上的低直流电压形成一个静电场将离子拘禁于室中。在磁场的作用下,离子在垂直于磁场的圆形轨道上作回旋运动;回旋频率(w)仅与磁场强度(B)和离子的质荷比(m/z)有关,即

w=1.537×107× zB/m

 

式中各量的单位分别是,ω:赫兹(Hz),B:特斯拉(T),m:原子质量单位(u)。由于离子的回旋频率与其速度无关,一组在不同空间位置上m/x值相同而速度不同的离子将以同一频率运动,离子的速度只影响其轨道半径。

 

通过发射电极向离子加一个射频电场;若射频电压的频率正好与离子回旋的频率相同,离子将共振吸收能量,使其运动轨道半径和运动速度逐渐稳步增大,但频率仍然不变。当一组离子达到同步回旋之后,在接收电极上将产生镜像电流。两个接收电极通过一个电阻与地相接;当在其间回旋的离子离开第一个电极而接近第二个电极时,外部电路中的电子受正离子的电场吸引而向第二个电极集中。在离子回旋的另半周,外电路的电子向反方向运动。这样在电阻的两端形成了一个很小的交变电流,其频率与离子回旋的频率相同。因此,根据镜像电流的频率最终可以计算出离子的质量。


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