Ion cyklotron fælde
En ioncyklotronfælde er en variation af en masseanalysator inden for massespektrometri , som er baseret på princippet om ioncyklotronresonans . Ionerne holdes i en Penning-fælde af et magnetfelt , der bevæger sig i en cirkel under indflydelse af Lorentz-kraften . I det første trin indføres ioner i en fælde og låses i et konstant elektrisk felt, hvilket skaber en elektrostatisk brønd for dem. Ionerne exciteres derefter. Når de udsættes for et elektrostatisk felt med en given radiofrekvens (eller en puls, der indeholder mange forskellige frekvenser), begynder ionerne at absorbere energi og øger gradvist rotationsradius , indtil de kolliderer med fældens væg (hvis en detektor er placeret der) , dvs. strømmen fra de døde detekteres på væggene af ioner, så kaldes en sådan enhed en omegatron ). Hvis ladningen induceret af ioner detekteres på plader installeret langs fælden, kaldes enheden allerede et ioncyklotronresonansmassespektrometer med Fourier-transformation . I sidstnævnte tilfælde bliver ladningen induceret af ionerne digitaliseret og registreret som et signal, derefter udføres Fourier-transformationen af dette signal for at identificere dets frekvenskomponenter. Frekvenser er tæt forbundet med forholdet mellem en ions masse ( m ) og dens ladning ( z ), så m / z -forholdet er let at bestemme.
Sådan virker det
Fænomenet ion-cyclotron resonans er forbundet med bevægelsen af ioner i et magnetfelt. Ioner i et statisk og ensartet magnetfelt bevæger sig i en cirkel under påvirkning af Lorentz-kraften . Cyklisk bevægelse kan ledsages af ensartet aksial bevægelse, der danner en vindeltrappe, eller af bevægelse vinkelret på feltet, såsom i nærværelse af et elektrisk eller gravitationsfelt, der danner en cykloid . Vinkelfrekvensen (ω = 2π f ) af denne cyklotronbevægelse for et givet magnetfelt B bestemmes af formlen
hvor er ladningen af ionen, er den elementære ladning , og er massen af ionen.
En elektrisk ladning med samme frekvens vil således give resonans med en ion med en værdi lig med
Penning-fælden bruger et stærkt ensartet aksialt magnetfelt til at begrænse ioner i radial retning og et quadrupol elektrisk felt til at begrænse aksialt. Det statiske elektriske potentiale genereres ved hjælp af tre elektroder : en ring og to kopformede blokeringselektroder.