“Ионная ловушка” представляет из себя цилиндр из электродов, внутри которого
создаются электрические и магнитные поля, в которых вращаются ионы исследуемого
вещества. По частотам вращения ионов можно определить их точную массу. В этом
процессе важно, чтобы ионы вращались предсказуемо. А для этого электрическое поле,
которое создаёт ловушка своими электродами должно быть специальной формы. Такое
поле называют гармонизированным, а ловушки ловушками с динамической
гармонизацией.
Первая динамически гармонизованная ловушка (DHC) была изобретена в 2011 году
профессором Центра Сколтеха по научным и инженерным вычислительным технологиям
для задач с большими массивами данных (CDISE) Евгением Николаевым. Она так
называется, потому что в реальности поле в ней не гармонично, но ионам кажется, что
оно такое - из-за их быстрого вращения. Ловушка DHC -- лучшая ловушка на данный
момент по точности определения спектра, поэтому она активно используется в масс-
спектрометрах, применяемых в исследованиях, так как там особенно важна большая
точность. Она установлена в масс-спектрометре с самым сильным магнитным полем в
Национальной лаборатории сильных магнитных полей, в Таллахасси, США.
Точность измерения масс должна линейно расти с ростом магнитного поля. Магниты с
сверхсильным магнитным полем стоят десятки миллионов долларов. В реальности
оказалось, что точность при увеличении величины магнитного поля, к сожалению, растет
не линейно, а намного медленнее ожидаемого.
Ученые предположили, что это связано с недостатком вакуума в ловушке даже при
использовании самых совершенных насосов. И разработали ловушку открытого типа,
открытую с обоих концов, что позволяет беспрепятственно откачивать остаточные газы из
нее для поддержания необходимого вакуума. Ловушку назвали Zig-Zag Cell.
«Сейчас в нашей лаборатории создаётся этот прибор "в железе". На нём мы проведём
эксперименты и проверим, были ли верны наши предположения. Но если они верны -
тогда созданная ловушка снова вернёт линейную зависимость точности измерения масс-
спектра от магнитного поля, что даст лучшую точность при очень больших магнитных
полях. А поскольку точность и так растёт с ростом поля, это означает, что ловушка
потенциально позволит создать самый точный из всех существующих масс-
спектрометров», – рассказывает аспирант Сколтеха Антон Лиознов.
По словам руководителя исследования профессора Евгения Николаева, масс-
спектрометры с новым типом ловушки позволят повысить точность анализа
биологических образцов и таких сложных смесей, как нефть, где уже удается обнаружить
до 400 тысяч различных соединений.
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
