Joncyklotronfälla

En joncyklotronfälla är en variant av en massanalysator inom masspektrometri , som bygger på principen om joncyklotronresonans . Jonerna hålls i en Penning-fälla av ett magnetfält som rör sig i en cirkel under påverkan av Lorentz-kraften . I det första steget införs joner i en fälla och låses i ett konstant elektriskt fält, vilket skapar en elektrostatisk brunn för dem. Jonerna exciteras sedan. När de utsätts för ett elektrostatiskt fält med en given radiofrekvens (eller en puls som innehåller många olika frekvenser) börjar jonerna absorbera energi och ökar gradvisrotationsradie tills de kolliderar med fällans vägg (om en detektor är placerad där , d.v.s. en ström detekteras från joner som har dött på väggarna, då kallas en sådan anordning omegatron ). Om laddningen som induceras av joner detekteras på plattor installerade längs fällan, kallas enheten redan en joncyklotronresonansmasspektrometer med Fourier-transform . I det senare fallet digitaliseras laddningen som induceras av jonerna och registreras som en signal, sedan utförs Fouriertransformeringen av denna signal för att identifiera dess frekvenskomponenter. Frekvenser är nära relaterade till förhållandet mellan en jons massa ( m ) och dess laddning ( z ), så förhållandet m / z är lätt att bestämma.

Hur det fungerar

Fenomenet joncyklotronresonans är associerat med jonernas rörelse i ett magnetfält. Joner i ett statiskt och enhetligt magnetfält rör sig i en cirkel under påverkan av Lorentzkraften . Cyklisk rörelse kan åtföljas av enhetlig axiell rörelse, som bildar en spiraltrappa, eller av rörelse vinkelrätt mot fältet, såsom i närvaro av ett elektriskt eller gravitationsfält, som bildar en cykloid . Vinkelfrekvensen (ω = 2π f ) för denna cyklotronrörelse för ett givet magnetfält B bestäms av formeln

där  är laddningen av jonen,  är den elementära laddningen och  är massan av jonen.

Således kommer en elektrisk laddning med samma frekvens att resonera med en jon som har ett värde lika med

Penningfällan använder ett starkt enhetligt axiellt magnetfält för att begränsa joner i radiell riktning och ett fyrpoligt elektriskt fält för att begränsa axiellt. Den statiska elektriska potentialen genereras med hjälp av tre elektroder : en ring och två skålformade blockeringselektroder.