WO2016108463A1 - Mass spectrometer and method for controlling electron beam injection thereof - Google Patents

Mass spectrometer and method for controlling electron beam injection thereof Download PDF

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WO2016108463A1
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signal
reference waveform
generating
square wave
ion trap
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PCT/KR2015/013436
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Inventor
김승용
양모
김현식
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한국기초과학지원연구원
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes

Definitions

  • the present invention relates to a mass spectrometry method of a mass spectrometer, and more particularly, to a mass spectrometer that maximizes the amount of electrons injected into an ion trap following injection of an electron beam and a method of controlling electron beam injection thereof.
  • the mass spectrometer has a function of separating ionized molecules having masses having different charge ratios, and can measure respective ion currents.
  • the mass spectrometer may be classified into various forms according to a method of separating ions.
  • One such mass spectrometer is a mass spectrometer that analyzes mass using an ion trap.
  • a mass spectrometer may use a cold electron ionization source source as an ionization source for mass analysis, and inject an electron beam generated through the cold electron ionization source source into an ion trap.
  • the injected electron beams collide with the sample in the ion trap to generate ion molecules, and the mass spectrometer performs mass analysis using the generated ion molecules.
  • the number of ion molecules generated and the precision of mass spectrometry may be improved.
  • the positive and negative voltages periodically applied to the RF (Radio Frequency) electrodes included in the ion trap some of the electrons are pushed out of the ion trap.
  • the mass spectrometer needs to be controlled to inject a large amount of electrons into the ion trap according to the electron beam injection in order to improve the accuracy of the mass spectrometry.
  • the mass spectrometer includes a reference waveform generator for generating a reference waveform signal having one of a square wave and a sine wave, a waveform generator for generating a synchronization signal synchronized with the reference waveform signal, and an RF from the reference waveform signal.
  • An RF module generates a voltage signal, applies the RF voltage signal to the RF electrode inside the ion trap, and operates an ultraviolet (UV) diode for generating an electron beam injected into the ion trap according to an input control signal.
  • An electron beam generator for controlling, and a control circuit for generating the control signal using the square wave signal.
  • the waveform generator converts the reference waveform signal into a square wave type synchronization signal synchronized with the reference waveform signal if the reference waveform signal is a sine wave, and if the reference waveform signal is a square wave shape, The reference waveform signal is converted into a synchronization signal in the form of a square wave synchronized with the reference waveform signal.
  • the synchronization signal is a signal whose voltage level for controlling the operation of the UV diode is adjusted.
  • the reference waveform signal has a single frequency in the range of about 1 MHz (MHz) to about 10 MHz.
  • control circuit generates the control signal for on or off operation of the UV diode within a time period during which RF trapping is performed.
  • the square wave constituting the control signal is equal to the on time of the UV diode, and the pulse width of the sync signal is in the range of about 1 microsecond (usec) to about 50 milliseconds (msec). Is set.
  • control signal is a signal synchronized with the waveform of the RF voltage signal applied to the RF electrode.
  • the ion trap module including the ion trap, the ion trap module for separating the ion molecules generated by colliding the sample injected with the electron beam to the outside of the ion trap by the mass using the RF voltage signal, the ion And a detector for detecting ions that have escaped to the outside of the trap, and a data analyzer for mass spectrometry of the detected ions.
  • Electron beam injection control method of a mass spectrometer comprises the steps of: generating a reference waveform signal having one of a square wave and a sine wave, generating a synchronization signal synchronized with the reference waveform signal, based on the reference waveform signal Generating an RF voltage signal applied to an RF electrode inside the ion trap, applying the generated RF voltage signal to the RF electrode, generating a control signal using the synchronization signal, and the control signal And controlling the operation of an ultraviolet (UV) diode to produce an electron beam injected into the ion trap.
  • UV ultraviolet
  • the generating of the synchronization signal may include converting the reference waveform signal into a square wave type synchronization signal synchronized with the reference waveform signal if the reference waveform signal is a sine wave, and the reference waveform signal is a square wave. And converting the reference waveform signal into a square wave shaped synchronization signal synchronized with the reference waveform signal.
  • the synchronization signal is a signal whose voltage level is adjusted for the operation of the UV diode.
  • the reference waveform signal has a single frequency in the range of about 1 MHz (MHz) to about 10 MHz.
  • the square wave constituting the control signal is equal to the on time of the ultraviolet (UV) diode, and the pulse width of the control signal is in the range of about 1 microsecond (usec) to about 50 milliseconds (msec). It is set to a value.
  • generating the control signal includes generating the control signal within a time period during which RF trapping is performed.
  • control signal is a signal whose waveform is synchronized with the RF voltage signal.
  • the mass spectrometer of the present invention controls the operation of an ultraviolet (UV) diode for generating an electron beam by using a signal synchronized with a signal applied to an RF (RF) electrode, and thus the amount of electrons injected into the ion trap following electron beam injection. Can be maximized.
  • the mass spectrometer can also improve the precision of mass spectrometry by maximizing the amount of electrons injected into the ion trap.
  • 1 illustratively shows a mass spectrometer using a cold electron ionization source
  • FIG. 2 is a diagram exemplarily illustrating an effect of an electric field formed on an electron depending on a voltage applied to an RF electrode of an ion trap;
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a second signal and a third signal shown in FIG. 4 by way of example
  • FIG. 6 is a diagram illustrating another signal generated by the waveform generator of FIG.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a fifth signal and a sixth signal illustrated in FIG. 6;
  • FIG. 9 is a diagram exemplarily illustrating the improvement of the electron current efficiency according to the electron beam generation control of the mass spectrometer according to the present invention.
  • FIG. 3 shows the best mode for carrying out the invention.
  • the present invention provides a mass spectrometer that maximizes the amount of electrons injected into the ion trap through control of the electron beam.
  • the mass spectrometer will be described based on a mass spectrometer using a cold electron ionization source.
  • the cold electron ionization source source is described for convenience of description, and may be utilized in mass spectrometers using other source sources.
  • FIG. 1 is an illustration of a mass spectrometer using a cold electron ionization source source.
  • the mass spectrometer 100 includes an electron beam generator 110, a channeltorn electron multiplier (CEM) 120, an ion trap module 130, and a detector 140.
  • CEM channeltorn electron multiplier
  • the electron beam generator 110 includes a cold electron ionization source source. Accordingly, the electron beam generator 110 may include an ultraviolet (hereinafter referred to as 'UV') diode 111, and the UV diode 111 may constitute a cold electron ionization source source.
  • the electron beam generator 110 may generate electrons, that is, electron beams, used as ion source sources through the operation control of the UV diode 111.
  • the electron beam generator 110 outputs the generated electron beam to the amplified electrons through the electron amplifier 120.
  • the electron amplifier 120 provides a path for applying the electron beam to the ion trap module 130.
  • the electronic amplifier 120 may have a shape such as a funnel that concentrates and injects electrons into the ion trap, and may have an amplifying function.
  • an amplifying device may be further positioned between the electron beam generator 110 and the electron amplifier 120.
  • the ion trap module 130 collides with a sample previously injected according to the application of the electron beam to generate ion molecules.
  • the injected sample is a sample for mass analysis, and may include various forms such as a solid, a liquid, or a gas.
  • the ion trap module 130 includes a lens 131, an ion trap 132, and an ion filter 133.
  • the lens 131 prevents the loss of electrons and adjusts the amount of electrons concentrated in the ion trap 132.
  • the ion trap 132 provides a space for trapping the ion molecules generated by the collision of the sample and the electron beam, and separates the ion molecules by mass. To this end, the ion trap 120 receives an RF voltage signal and separates the ion molecules to the outside by the RF voltage signal.
  • a quadrupole ion filter may be used as the ion filter 133.
  • the ion filter 133 emits electrons to the outside of the ion trap 132 by the applied voltage, and may remove noise by preventing secondary ionization.
  • the detector 140 detects ion molecules that are separated from the ion trap module 130.
  • the structure of the mass spectrometer having the cold electron ionization source source is not limited to the structure described as illustratively.
  • FIG. 2 is a diagram exemplarily illustrating an effect of an electric field formed on an electron according to a voltage applied to an RF electrode of an ion trap.
  • the ion trap 132 includes ion trap electrodes 1321, which are ground electrodes, and RF electrodes 1322 to which an RF (hereinafter, referred to as 'RF') voltage is applied.
  • (a) shows the electrical force (or electrical influence) 213 applied to the electron 11 when a positive voltage is applied to the RF electrodes 1322.
  • an electric force in a direction in which electrons flow into the ion trap 132 increases.
  • (b) shows the electrical force (or electrical influence) 214 applied to the electron 12 when a negative voltage is applied to the RF electrodes 1322.
  • the electric force in the direction of pushing electrons out of the ion trap 132 increases.
  • a loss of electrons injected into the ion trap 132 occurs.
  • the present invention proposes a mass spectrometer for injecting electrons, ie, injecting electron beams, in synchronization with positive and negative changes in a square wave or sine wave signal applied to the RF electrodes 1322.
  • the proposed mass spectrometer can prevent a loss due to electron injection in a situation such as when a negative voltage is applied to the RF electrodes 1322.
  • FIG. 3 is a view illustratively showing a mass spectrometer according to the present invention.
  • the mass spectrometer 300 includes a control circuit 310, a reference waveform generator 320, a waveform generator 330, an RF module 340, an electron beam generator 350, an ion trap module 360, Detector 370, and data analyzer 380.
  • the electron beam generator 350 includes a UV diode 351 for generating an electron beam.
  • the UV diode 351 may include a UV light emitting diode (LED).
  • the control circuit 310 may be implemented as a field programmable gate array (FPGA).
  • the control circuit 310 controls the operation of the reference waveform generator 320 to generate a reference waveform signal having one of a square wave and a sinusoidal wave.
  • the control circuit 310 When a reference waveform signal having a square wave shape is input to the waveform generator 330, the control circuit 310 operates the waveform generator 330 to generate a synchronization signal having a voltage level for controlling the operation of the UV diode 351. To control.
  • the control circuit 310 controls an operation of converting the reference waveform signal into a synchronization signal having a square wave shape.
  • the control circuit 330 controls the operation of the waveform generator 330 to have a voltage level for the operation control of the UV diode 351 to the voltage level of the synchronization signal converted into the square wave form.
  • control circuit 310 controls the timing of the on or off of the operation of the UV diode 351 for generating the electron beam based on the synchronization signal output from the waveform generator 330.
  • the synchronization signal is a signal synchronized with a square wave or sinusoidal signal generated by the reference waveform generator 320.
  • the control signal 310 controls a time point and a period in which a control signal for controlling the operation of the UV diode 351 is generated from the synchronization signal.
  • the reference waveform generator 320 may be implemented as a Direct Digital Synthesis (DDS) Integrated Circuit (IC).
  • the reference waveform generator 320 generates a reference waveform signal for generating an RF voltage signal, for example, a square wave or sinusoidal reference waveform signal under the control of the control circuit 310, and converts the reference waveform signal into the RF module 340. And output to the waveform generator 330.
  • the reference waveform generator 320 may generate a reference waveform signal to correspond to a frequency band set under the control of the control circuit 310.
  • the reference waveform signal may have a single frequency in the range of about 1 MHz (MHz) to about 10 MHz.
  • the waveform generator 330 is synchronized with the reference waveform signal from the reference waveform signal under the control of the control circuit 310, and generates a synchronization signal composed of square waves having the same frequency.
  • the synchronization signal has a pulse width equal to the ON time of the UV diode 351, and the pulse width has a value ranging from about 1 microsecond (usec) to about 50 milliseconds (msec).
  • the waveform generator 330 When the waveform generator 330 receives the reference waveform signal in the form of a square wave, the waveform generator 330 adjusts the voltage level of the reference waveform signal in the form of a square wave to generate a synchronization signal. For example, when the voltage level of the reference waveform signal is about 1.5V, the voltage level may be adjusted to about 10V for the operation of the UV diode 351.
  • the waveform generator 330 When the waveform generator 330 receives the sinusoidal reference waveform signal, the waveform generator 330 converts the sinusoidal reference waveform signal into a square wave form and generates a synchronization signal by adjusting the voltage level. For example, when the waveform generator 320 receives a sinusoidal waveform during an on operation time according to the enable operation control of the control circuit 310, and the input waveform is larger than 0 volts (V) through a comparator or the like. If the comparison voltage is set to be turned off when it is smaller than ON and 0V, a synchronized signal (square wave) synchronized with the reference waveform signal (that is, the sine wave) is generated.
  • V 0 volts
  • the sync signal generated by the waveform generator 320 has the same frequency as the reference waveform signal.
  • the waveform generator 320 generates a synchronization signal synchronized with the waveform of the RF voltage signal in the electron beam generator 350.
  • the waveform generator 322 outputs a synchronization signal to the control circuit 310, so that the timing of the on or off operation of the operation of the UV diode 351 inside the electron beam generator 350 may be controlled by the RF voltage signal output from the RF module 340. Are synchronized to.
  • the RF module 340 generates an RF voltage signal based on the reference waveform signal, and applies the RF voltage signal to the RF electrode inside the ion trap module 360. At this time, the RF voltage signal has a positive voltage and a negative voltage based on the reference waveform signal.
  • the electron beam generator 350 controls the on or off timing of the operation of the UV diode 351 by the control signal output through the control circuit 310. Through this, the electron beam generator 350 may generate an electron beam, and injects the generated electron beam into the ion trap in the ion trap module 360.
  • the ion trap module 360 may have a structure similar to the ion trap module 130 of FIG. 1, and a detailed description of the ion trap module 360 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. At this time, the ion trap module 360 separates the ion molecules generated through the collision of the sample previously injected with the electron beam to the outside by applying the RF voltage signal.
  • the detector 370 detects ion molecules that are separated from the ion trap of the ion trap module 360.
  • the detector 370 outputs the detection result of detecting the ion molecules to the data analyzer 380.
  • the data analyzer 380 mass analyzes the ion molecules using the detection results of the ion molecules.
  • the analysis result received by the data analyzer 380 may be in spectral form.
  • the data analyzer 380 may measure the mass of the ionized sample through spectral analysis.
  • the present invention controls the operation of the UV diode 351 using a square wave signal synchronized to a sinusoidal signal for generation of an RF voltage signal through the waveform generator 322.
  • the electron beam injected into the ion trap and the RF voltage signal applied to the RF electrode of the ion trap are synchronized with each other, thereby maximizing the amount of electrons injected into the ion trap according to the electron beam injection.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a signal generated by the waveform generator of FIG. 3.
  • the first signal 410 is a pulse signal as a signal for operating the UV diode 351 for generating an existing electron beam.
  • the second signal 420 is a sinusoidal reference waveform signal generated by the reference waveform generator 321 and includes an RF trapping section and an RF scanning section.
  • the RF trapping section is a section in which a sinusoidal reference waveform signal having a constant amplitude is output
  • the RF scanning section is a section in which a sinusoidal reference waveform signal having a gradually increasing amplitude is output.
  • the third signal 430 is a signal generated by the waveform generator 300 to control the operation timing of the UV diode 351 on or off within the operation period 431 of the UV diode 351.
  • the square wave signal section 431 is an operation section of the UV diode 351.
  • control circuit 310 controls the waveform generator 330 to generate a control signal for operating the UV diode 351 within the RF trapping period of the reference waveform signal having a sinusoidal wave form. .
  • the present invention uses the third signal 430 synchronized with the waveform of the RF voltage signal applied to the RF electrode instead of the first signal 410 in the operation of the UV diode 351, thereby injecting into the ion trap. The loss of electrons is reduced.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a second signal and a third signal illustrated in FIG. 4.
  • a second signal 420 which is a sinusoidal reference waveform signal
  • a third signal 430 which is a synchronization signal in the form of a square wave synchronized with the second signal 420, are illustrated.
  • the third signal 430 has a high voltage in a section where the second signal 420 is greater than 0V, and the third signal 430 has a low voltage in a section where the second signal 420 is less than 0V.
  • the third signal 430 is composed of a square wave signal having the same period and timing as synchronized with the second signal 420.
  • the square wave 432 constituting the third signal 430 is the same as the ON time of the UV diode 351, and the pulse width 432 of the third signal 430 in the square wave form is about 1 microsecond (usec). ) Can be set to a value in the range of about 50 milliseconds (msec).
  • FIG. 6 is a diagram illustrating another signal generated by the waveform generator of FIG. 3.
  • the fourth signal 510 is a pulse signal as a signal for operating the UV diode 351 for generating an existing electron beam.
  • the fifth signal 520 is a square wave shaped reference waveform signal generated by the reference waveform generator 321, and is composed of an RF trapping section and an RF scanning section.
  • the RF trapping section is a section in which a reference waveform signal in the form of a square wave having a constant amplitude is output
  • the RF scanning section is a section in which a reference waveform signal in the form of a square wave having a gradually increasing amplitude is output.
  • the sixth signal 530 is a signal generated by the waveform generator 330 to control the operation timing of the UV diode 351 on or off within the operation period 531 of the UV diode 351. This is a synchronization signal composed of square waves.
  • control circuit 310 outputs a control signal controlling the output time point and the output section 531 of the sixth signal 530 to the UV diode 351.
  • the output section 531 of the control signal is an operating section of the UV diode 351.
  • control circuit 310 controls the waveform generator 330 to generate a control signal for operating the UV diode 351 within the RF trapping period of the reference waveform signal having a square wave shape.
  • the present invention uses the sixth signal 530 synchronized with the waveform of the RF voltage signal applied to the RF electrode instead of the fifth signal 510 in the operation of the UV diode 351, thereby injecting into the ion trap. The loss of electrons is reduced.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a fifth signal and a sixth signal illustrated in FIG. 6.
  • a fifth signal 520 that is a reference waveform signal in the form of a square wave and a sixth signal 530 that is a synchronization signal in the form of a square wave synchronized to the fifth signal 520 are illustrated.
  • the sixth signal 530 is a signal generated by adjusting the voltage level of the fifth signal 520. Therefore, the sixth signal 530 is composed of a square wave signal having the same period and timing in synchronization with the fifth signal 520.
  • the square wave 532 constituting the sixth signal 530 is the same as the ON time of the UV diode 351, and the pulse width 532 of the sixth signal 530 in the square wave form is about 1 microsecond (usec). ) Can be set to a value in the range of about 50 milliseconds (msec).
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an operation of the mass spectrometer of FIG. 3.
  • the mass spectrometer 300 generates a reference waveform signal.
  • the reference waveform signal is a signal having one of a square wave and a sinusoidal wave (S110).
  • the reference waveform signal is provided to the RF module 330 for generation of an RF voltage signal applied from the RF module 330 to the RF electrode in the ion trap module 360 (ie, the ion trap).
  • the mass analyzer 300 generates a synchronous signal having a square wave shape having the same period and timing as the sinusoidal signal using the reference waveform signal (S120).
  • the mass spectrometer 300 generates a synchronization signal by converting a sinusoidal reference waveform signal into a square wave signal synchronized with the sinusoidal signal.
  • the mass spectrometer 300 generates a synchronization signal having a voltage level for UV diode operation through control of the voltage level.
  • the mass spectrometer 300 generates a control signal for turning on or off the operation of the UV diode 351 by using a square wave-shaped synchronization signal (S130).
  • the mass spectrometer 300 controls to turn on or off the operation of the UV diode 351 by using the control signal (S140).
  • the mass spectrometer 300 injects the electron beam generated through the UV diode 351 into the ion trap and ends (S150).
  • FIG. 9 is a diagram exemplarily illustrating the improvement of the electron current efficiency according to the electron beam generation control of the mass spectrometer according to the present invention.
  • ion trap electrodes 1321 which are ground electrodes constituting an ion trap, are illustrated.
  • the ion trap electrode located on the front surface is called an input electrode and the ion trap electrode located on the back surface is called an output electrode based on the direction in which the electron beam is incident. At this time, the electron current value is measured based on the input electrode and the output electrode.
  • (a) shows the measured electronic current value when controlling the UV diode operation using a control signal that is not synchronized with the RF voltage signal.
  • the results of measuring the electronic signals at the input and output electrodes 611 (about 5V / div), 612 (about 1V / div), and 613 (about 100mV / div) are shown.
  • (b) shows the measured electronic current value when controlling the UV diode operation using a control signal synchronized with the RF voltage signal.
  • the results of measuring the electronic signals at the input and output electrodes 621 (about 5V / div), 622 (about 1V / div), and 623 (about 100mV / div) are shown.
  • an electron current value of about 70% is increased at the input electrode and an electron current value of about 40% is increased at the output electrode.
  • the mass spectrometer proposed in the present invention is used to control the operation of a UV diode for generating an electron beam by using a signal synchronized with an RF voltage signal applied into an ion trap.
  • the mass analyzer may minimize the loss due to the electron beam injection.
  • the mass spectrometer of the present invention can further improve the accuracy of mass spectrometry by controlling the operation of the UV diode using a signal synchronized with the waveform of the RF voltage signal.
  • the present invention relates to a mass spectrometry method of a mass spectrometer, and more particularly, to a mass spectrometer that maximizes the amount of electrons injected into an ion trap following injection of an electron beam and a method of controlling the electron beam injection thereof.

Abstract

The present invention relates to electron beam injection control of a mass spectrometer. A mass spectrometer of the present invention comprises: a reference waveform generator for generating a reference waveform signal having a square wave or sine wave form; a waveform generator for generating a synchronization signal which is synchronized with the reference waveform signal; an RF module for generating an RF voltage signal from the reference waveform signal and applying an RF voltage signal to an RF electrode inside an ion trap; an electron beam generator for controlling the operation of an ultraviolet (UV) diode used for generating an electron beam to be injected inside the ion trap according to a control signal to be inputted; and a control circuit for generating the control signal using a square wave signal.

Description

질량 분석기 및 그것의 전자빔 주입을 제어하는 방법Mass spectrometer and how to control its electron beam injection
본 발명은 질량 분석기의 질량 분석 방법에 관한 것으로, 특히 전자빔의 주입에 따른 이온 트랩 내에 주입되는 전자의 양을 최대화하는 질량 분석기 및 그것의 전자빔 주입을 제어하는 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a mass spectrometry method of a mass spectrometer, and more particularly, to a mass spectrometer that maximizes the amount of electrons injected into an ion trap following injection of an electron beam and a method of controlling electron beam injection thereof.
질량 분석기는 전하비가 다른 질량을 갖는 이온화된 분자를 분리할 수 있는 기능을 갖고, 각각의 이온 전류를 측정할 수 있다. 또한, 질량 분석기는 이온을 분리하는 방법에 따라 다양한 형태로 구분될 수 있다.The mass spectrometer has a function of separating ionized molecules having masses having different charge ratios, and can measure respective ion currents. In addition, the mass spectrometer may be classified into various forms according to a method of separating ions.
이와 같은, 질량 분석기들 중 하나로, 이온 트랩을 이용하여 질량을 분석하는 질량 분석기가 있다. 이러한 질량 분석기는 질량 분석을 위해서 이온화원으로 냉전자 이온화 소스원을 사용할 수 있으며, 냉전자 이온화 소스원을 통해 발생된 전자빔을 이온 트랩으로 주입한다. 이때, 주입된 전자빔은 이온 트랩 내의 시료와의 충돌을 일으켜 이온 분자를 생성하고, 질량 분석기는 생성된 이온 분자를 이용하여 질량 분석을 한다.One such mass spectrometer is a mass spectrometer that analyzes mass using an ion trap. Such a mass spectrometer may use a cold electron ionization source source as an ionization source for mass analysis, and inject an electron beam generated through the cold electron ionization source source into an ion trap. In this case, the injected electron beams collide with the sample in the ion trap to generate ion molecules, and the mass spectrometer performs mass analysis using the generated ion molecules.
전자빔의 효율적인 발생에 따라 이온 분자의 생성 개수와 질량 분석의 정밀도가 향상될 수 있다. 하지만, 이온 트랩에 포함된 알에프(RF: Radio Frequency) 전극에 주기적으로 인가되는 양과 음의 전압으로 인해, 전자의 일부가 이온 트랩의 외부로 밀려나는 현상이 발생한다.According to the efficient generation of the electron beam, the number of ion molecules generated and the precision of mass spectrometry may be improved. However, due to the positive and negative voltages periodically applied to the RF (Radio Frequency) electrodes included in the ion trap, some of the electrons are pushed out of the ion trap.
이와 같이, 질량 분석기에서 전자가 이온 트랩 외부로 밀려나면 질량 분석의 정밀도가 저하된다. 따라서, 질량 분석기는 질량 분석의 정밀도 향상을 위해 전자빔 주입에 따른 이온 트랩 내에 많은 양의 전자를 주입되도록 제어해야 할 필요성이 있다.As such, when electrons are pushed out of the ion trap by the mass spectrometer, the accuracy of the mass spectrometry decreases. Therefore, the mass spectrometer needs to be controlled to inject a large amount of electrons into the ion trap according to the electron beam injection in order to improve the accuracy of the mass spectrometry.
본 발명의 목적은 전자빔 주입에 따른 이온 트랩 내 주입되는 전자의 양을 최대화하는 질량 분석기 및 그것의 전자빔 주입 제어 방법을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a mass spectrometer and a method for controlling electron beam injection thereof for maximizing the amount of electrons injected in an ion trap according to electron beam injection.
본 발명에 따른 질량 분석기는 구형파와 정현파 중 하나의 형태를 갖는 기준 파형 신호를 생성하는 기준 파형 생성기, 상기 기준 파형 신호에 동기화된 동기 신호를 생성하는 파형 생성기, 상기 기준 파형 신호로부터 알에프(RF) 전압 신호를 생성하고, 상기 RF 전압 신호를 상기 이온 트랩 내부의 RF 전극으로 인가하는 RF 모듈, 입력되는 제어 신호에 따라 상기 이온 트랩 내부로 주입되는 전자빔의 생성을 위한 자외선(UV) 다이오드의 동작을 제어하는 전자빔 생성기, 및 상기 구형파 신호를 이용하여 상기 제어 신호를 발생하는 제어 회로를 포함한다.The mass spectrometer according to the present invention includes a reference waveform generator for generating a reference waveform signal having one of a square wave and a sine wave, a waveform generator for generating a synchronization signal synchronized with the reference waveform signal, and an RF from the reference waveform signal. An RF module generates a voltage signal, applies the RF voltage signal to the RF electrode inside the ion trap, and operates an ultraviolet (UV) diode for generating an electron beam injected into the ion trap according to an input control signal. An electron beam generator for controlling, and a control circuit for generating the control signal using the square wave signal.
이 실시예에 있어서, 상기 파형 생성기는 상기 기준 파형 신호가 정현파 형태이면, 상기 기준 파형 신호를 상기 기준 파형 신호에 동기된 구형파 형태의 동기 신호로 변환하고, 상기 기준 파형 신호가 구형파 형태이면, 상기 기준 파형 신호를 상기 기준 파형 신호에 동기된 구형파 형태의 동기 신호로 변환한다.In the present embodiment, the waveform generator converts the reference waveform signal into a square wave type synchronization signal synchronized with the reference waveform signal if the reference waveform signal is a sine wave, and if the reference waveform signal is a square wave shape, The reference waveform signal is converted into a synchronization signal in the form of a square wave synchronized with the reference waveform signal.
이 실시예에 있어서, 상기 동기 신호는 상기 UV 다이오드의 동작 제어를 위한 전압 레벨이 조절된 신호이다.In this embodiment, the synchronization signal is a signal whose voltage level for controlling the operation of the UV diode is adjusted.
이 실시예에 있어서, 상기 기준 파형 신호는 약 1 메가헤르쯔(MHz) 내지 약 10MHz 범위 내의 단일 주파수를 갖는다.In this embodiment, the reference waveform signal has a single frequency in the range of about 1 MHz (MHz) to about 10 MHz.
이 실시예에 있어서, 상기 제어 회로는 알에프 트랩핑(RF trapping)을 수행하는 시구간 내에서 상기 UV 다이오드의 온 또는 오프 동작을 위한 상기 제어 신호를 발생한다.In this embodiment, the control circuit generates the control signal for on or off operation of the UV diode within a time period during which RF trapping is performed.
이 실시예에 있어서, 상기 제어 신호를 구성하는 구형파는 상기 UV 다이오드의 온 시간과 동일하며, 상기 동기 신호의 펄스폭은 약 1마이크로초(usec) 내지 약 50밀리초(msec) 범위의 값으로 설정된다.In this embodiment, the square wave constituting the control signal is equal to the on time of the UV diode, and the pulse width of the sync signal is in the range of about 1 microsecond (usec) to about 50 milliseconds (msec). Is set.
이 실시예에 있어서, 상기 제어 신호는 상기 RF 전극에 인가되는 상기 RF 전압 신호의 파형에 동기화된 신호이다.In this embodiment, the control signal is a signal synchronized with the waveform of the RF voltage signal applied to the RF electrode.
이 실시예에 있어서, 상기 이온 트랩을 포함하고, 상기 전자빔과 주입된 시료를 충돌시켜 생성된 이온 분자를 상기 RF 전압 신호를 이용하여 질량에 따라 상기 이온 트랩 외부로 이탈시키는 이온 트랩 모듈, 상기 이온 트랩 외부로 이탈된 이온을 검출하는 검출기, 및 상기 검출된 이온을 질량 분석하는 데이터 분석기를 더 포함한다.In this embodiment, the ion trap module including the ion trap, the ion trap module for separating the ion molecules generated by colliding the sample injected with the electron beam to the outside of the ion trap by the mass using the RF voltage signal, the ion And a detector for detecting ions that have escaped to the outside of the trap, and a data analyzer for mass spectrometry of the detected ions.
본 발명에 따른 질량 분석기의 전자빔 주입 제어 방법은 구형파와 정현파 중 하나의 형태를 갖는 기준 파형 신호를 생성하는 단계, 상기 기준 파형 신호에 동기화된 동기 신호를 생성하는 단계, 상기 기준 파형 신호에 근거하여 이온 트랩 내부의 알에프(RF) 전극에 인가되는 RF 전압 신호를 생성하고, 생성된 RF 전압 신호를 상기 RF 전극에 인가하는 단계, 상기 동기 신호를 이용하여 제어 신호를 발생하는 단계, 및 상기 제어 신호에 따라 상기 이온 트랩 내부로 주입되는 전자빔의 생성을 위한 자외선(UV) 다이오드의 동작을 제어하는 단계를 포함한다.Electron beam injection control method of a mass spectrometer according to the present invention comprises the steps of: generating a reference waveform signal having one of a square wave and a sine wave, generating a synchronization signal synchronized with the reference waveform signal, based on the reference waveform signal Generating an RF voltage signal applied to an RF electrode inside the ion trap, applying the generated RF voltage signal to the RF electrode, generating a control signal using the synchronization signal, and the control signal And controlling the operation of an ultraviolet (UV) diode to produce an electron beam injected into the ion trap.
이 실시예에 있어서, 상기 동기 신호를 생성하는 단계는 상기 기준 파형 신호가 정현파 형태이면, 상기 기준 파형 신호를 상기 기준 파형 신호에 동기된 구형파 형태의 동기 신호로 변환하고, 상기 기준 파형 신호가 구형파 형태이면, 상기 기준 파형 신호를 상기 기준 파형 신호에 동기된 구형파 형태의 동기 신호로 변환하는 단계를 포함한다.In the present embodiment, the generating of the synchronization signal may include converting the reference waveform signal into a square wave type synchronization signal synchronized with the reference waveform signal if the reference waveform signal is a sine wave, and the reference waveform signal is a square wave. And converting the reference waveform signal into a square wave shaped synchronization signal synchronized with the reference waveform signal.
이 실시예에 있어서, 상기 동기 신호는 상기 UV 다이오드의 동작을 위한 전압 레벨이 조절된 신호이다.In this embodiment, the synchronization signal is a signal whose voltage level is adjusted for the operation of the UV diode.
이 실시예에 있어서, 상기 기준 파형 신호는 약 1 메가헤르쯔(MHz) 내지 약 10MHz 범위 내의 단일 주파수를 갖는다.In this embodiment, the reference waveform signal has a single frequency in the range of about 1 MHz (MHz) to about 10 MHz.
이 실시예에 있어서, 상기 제어 신호를 구성하는 구형파는 자외선(UV) 다이오드의 온 시간과 동일하며, 상기 제어 신호의 펄스폭은 약 1마이크로초(usec) 내지 약 50밀리초(msec) 범위의 값으로 설정된다.In this embodiment, the square wave constituting the control signal is equal to the on time of the ultraviolet (UV) diode, and the pulse width of the control signal is in the range of about 1 microsecond (usec) to about 50 milliseconds (msec). It is set to a value.
이 실시예에 있어서, 상기 제어 신호를 발생하는 단계는 RF 트랩핑(RF trapping)을 수행하는 시구간 내에서 상기 제어 신호를 발생하는 단계를 포함한다.In this embodiment, generating the control signal includes generating the control signal within a time period during which RF trapping is performed.
이 실시예에 있어서, 상기 제어 신호는 상기 RF 전압 신호에 파형이 동기화된 신호이다.In this embodiment, the control signal is a signal whose waveform is synchronized with the RF voltage signal.
본 발명의 질량 분석기는 알에프(RF) 전극에 인가되는 신호에 동기화된 신호를 이용하여 전자빔의 생성을 위한 자외선(UV) 다이오드의 동작을 제어함에 따라 전자빔 주입에 따른 이온 트랩 내 주입되는 전자의 양을 최대화할 수 있다. 또한, 질량 분석기는 이온 트랩 내 주입되는 전자 양을 최대화함으로써, 질량 분석의 정밀도를 향상시킬 수 있다.The mass spectrometer of the present invention controls the operation of an ultraviolet (UV) diode for generating an electron beam by using a signal synchronized with a signal applied to an RF (RF) electrode, and thus the amount of electrons injected into the ion trap following electron beam injection. Can be maximized. The mass spectrometer can also improve the precision of mass spectrometry by maximizing the amount of electrons injected into the ion trap.
도 1은 냉전자 이온화 소스원을 사용한 질량 분석기를 예시적으로 도시한 도면,1 illustratively shows a mass spectrometer using a cold electron ionization source;
도 2는 이온 트랩의 RF 전극에 인가되는 전압에 따라 형성된 전기장이 전자에 미치는 영향을 예시적으로 도시한 도면,2 is a diagram exemplarily illustrating an effect of an electric field formed on an electron depending on a voltage applied to an RF electrode of an ion trap;
도 3은 본 발명에 따른 질량 분석기를 예시적으로 도시한 도면,3 shows an exemplary mass spectrometer according to the present invention;
도 4는 도 3의 파형 생성기를 통해 생성된 신호을 예시적으로 도시한 도면,4 exemplarily illustrates a signal generated by the waveform generator of FIG. 3;
도 5는 도 4에 도시된 제 2 신호와 제 3 신호를 예시적으로 도시한 도면,FIG. 5 is a diagram illustrating a second signal and a third signal shown in FIG. 4 by way of example;
도 6은 도 3의 파형 생성기를 통해 생성된 다른 신호를 예시적으로 도시한 도면,6 is a diagram illustrating another signal generated by the waveform generator of FIG.
도 7은 도 6에 도시된 제 5 신호와 제 6 신호를 예시적으로 도시한 도면,FIG. 7 is a diagram illustrating a fifth signal and a sixth signal illustrated in FIG. 6;
도 8은 도 3의 질량 분석기의 동작을 예시적으로 도시한 도면, 및8 shows an exemplary operation of the mass spectrometer of FIG. 3; and
도 9는 본 발명에 따른 질량 분석기의 전자빔 생성 제어에 따른 전자 전류 효율 향상을 예시적으로 도시한 도면이다.9 is a diagram exemplarily illustrating the improvement of the electron current efficiency according to the electron beam generation control of the mass spectrometer according to the present invention.
본 발명의 실시를 위한 최선의 형태를 보여주는 도면은 도 3이다.Figure 3 shows the best mode for carrying out the invention.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않도록 하기 위해 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that in the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted so as not to obscure the gist of the present invention.
본 발명은 전자빔의 제어를 통해 이온 트랩으로 주입되는 전자의 양을 최대화하는 질량 분석기를 제공한다. 하기에서 질량 분석기는 냉전자 이온화 소스원을 이용한 질량 분석기를 기준으로 설명하기로 한다. 하지만, 냉전자 이온화 소스원은 설명의 편의를 위하여 기술된 것으로, 다른 소스원을 이용하는 질량 분석기에 활용될 수도 있다.The present invention provides a mass spectrometer that maximizes the amount of electrons injected into the ion trap through control of the electron beam. In the following, the mass spectrometer will be described based on a mass spectrometer using a cold electron ionization source. However, the cold electron ionization source source is described for convenience of description, and may be utilized in mass spectrometers using other source sources.
도 1은 냉전자 이온화 소스원을 사용한 질량 분석기를 예시적으로 도시한 도면이다.1 is an illustration of a mass spectrometer using a cold electron ionization source source.
도 1을 참조하면, 질량 분석기(100)는 전자빔 생성기(110), 전자 증폭기(CEM: Channeltorn Electron Multiplier)(120), 이온 트랩 모듈(130), 및 검출기(140)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the mass spectrometer 100 includes an electron beam generator 110, a channeltorn electron multiplier (CEM) 120, an ion trap module 130, and a detector 140.
전자빔 생성기(110)는 냉전자 이온화 소스원을 포함하고 있다. 이에, 전자빔 생성기(110)는 자외선(이하 'UV'라 칭하기로 함) 다이오드(111)를 포함하며, UV 다이오드(111)는 냉전자 이온화 소스원을 구성할 수 있다. 전자빔 생성기(110)는 UV 다이오드(111)의 동작 제어를 통해 이온 소스원으로 사용되는 전자, 즉 전자빔을 생성할 수 있다. 전자빔 생성기(110)는 생성된 전자빔을 전자 증폭기(120)를 통하여 증폭된 전자로 출력한다.The electron beam generator 110 includes a cold electron ionization source source. Accordingly, the electron beam generator 110 may include an ultraviolet (hereinafter referred to as 'UV') diode 111, and the UV diode 111 may constitute a cold electron ionization source source. The electron beam generator 110 may generate electrons, that is, electron beams, used as ion source sources through the operation control of the UV diode 111. The electron beam generator 110 outputs the generated electron beam to the amplified electrons through the electron amplifier 120.
전자 증폭기(120)는 전자빔을 이온 트랩 모듈(130)로 인가되도록 하는 경로를 제공한다. 전자 증폭기(120)는 이온 트랩 내부로 전자를 집중하여 주입하는 깔대기와 같은 형상을 가지고 있으며, 증폭 기능을 가질 수 있다. 이때, 전자빔 생성기(110)와 전자 증폭기(120) 사이에는 증폭 소자가 추가로 위치할 수도 있다.The electron amplifier 120 provides a path for applying the electron beam to the ion trap module 130. The electronic amplifier 120 may have a shape such as a funnel that concentrates and injects electrons into the ion trap, and may have an amplifying function. In this case, an amplifying device may be further positioned between the electron beam generator 110 and the electron amplifier 120.
이온 트랩 모듈(130)은 전자빔의 인가에 따라 미리 주입된 시료와의 충돌하여 이온 분자를 생성한다. 여기서, 주입된 시료는 질량 분석을 위한 시료로서, 고체, 액체, 또는 기체와 같은 다양한 형태를 포함할 수 있다. 이온 트랩 모듈(130)은 렌즈(131), 이온 트랩(132), 및 이온 필터(133)를 포함한다.The ion trap module 130 collides with a sample previously injected according to the application of the electron beam to generate ion molecules. Here, the injected sample is a sample for mass analysis, and may include various forms such as a solid, a liquid, or a gas. The ion trap module 130 includes a lens 131, an ion trap 132, and an ion filter 133.
렌즈(131)는 전자의 손실을 방지하며, 이온 트랩(132)의 내부로 집중되는 전자의 양을 조절한다.The lens 131 prevents the loss of electrons and adjusts the amount of electrons concentrated in the ion trap 132.
이온 트랩(132)은 시료와 전자빔의 충돌에 의해 발생된 이온 분자들을 가두는 공간을 제공하고, 질량에 따라 분리하여 이온 분자를 이탈시킨다. 이를 위해, 이온 트랩(120)은 RF 전압 신호를 입력받고, RF 전압 신호에 의해 이온 분자를 외부로 이탈시킨다.The ion trap 132 provides a space for trapping the ion molecules generated by the collision of the sample and the electron beam, and separates the ion molecules by mass. To this end, the ion trap 120 receives an RF voltage signal and separates the ion molecules to the outside by the RF voltage signal.
이온 필터(133)는 일예로, 사중극자 이온 필터(Quadrupole ion filter)가 사용될 수 있다. 이때, 이온 필터(133)는 인가되는 전압에 의해 전자가 이온 트랩(132) 외부로 방출시키며, 이차 이온화 현상 등의 방지를 통해 잡음(noise)을 제거할 수도 있다.For example, a quadrupole ion filter may be used as the ion filter 133. In this case, the ion filter 133 emits electrons to the outside of the ion trap 132 by the applied voltage, and may remove noise by preventing secondary ionization.
검출기(140)는 이온 트랩 모듈(130)로부터 이탈된 이온 분자를 검출한다.The detector 140 detects ion molecules that are separated from the ion trap module 130.
여기서, 냉전자 이온화 소스원을 갖는 질량분석기의 구조를 예시적으로 설명한 것으로 설명된 구조로 한정되지 않는다.Here, the structure of the mass spectrometer having the cold electron ionization source source is not limited to the structure described as illustratively.
도 2는 이온 트랩의 RF 전극에 인가되는 전압에 따라 형성된 전기장이 전자에 미치는 영향을 예시적으로 도시한 도면이다.2 is a diagram exemplarily illustrating an effect of an electric field formed on an electron according to a voltage applied to an RF electrode of an ion trap.
도 2를 참조하면, 이온 트랩(132)은 접지 전극인 이온 트랩 전극들(1321)과 알에프(이하 'RF'라 칭하기로 함) 전압이 인가되는 RF 전극들(1322)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the ion trap 132 includes ion trap electrodes 1321, which are ground electrodes, and RF electrodes 1322 to which an RF (hereinafter, referred to as 'RF') voltage is applied.
(a)는 RF 전극들(1322)에 양(+)의 전압이 인가될 때, 전자(11)에 인가되는 전기적인 힘(또는, 전기적인 영향)(213)이 도시된다. 이때, RF 전극들(1322)에 양의 전압이 인가될 때, 이온 트랩(132) 내부로 전자가 유입되는 방향으로의 전기적인 힘이 증가한다.(a) shows the electrical force (or electrical influence) 213 applied to the electron 11 when a positive voltage is applied to the RF electrodes 1322. At this time, when a positive voltage is applied to the RF electrodes 1322, an electric force in a direction in which electrons flow into the ion trap 132 increases.
(b)는 RF 전극들(1322)에 음(-)의 전압이 인가될 때의 전자(12)에 인가되는 전기적인 힘(또는, 전기적인 영향)(214)이 도시된다. 이때, RF 전극들(1322)에 음의 전압이 인가될 때, 이온 트랩(132) 외부로 전자를 밀어내는 방향으로의 전기적인 힘이 증가한다. 이때, 이온 트랩(132)으로 주입되는 전자의 손실이 발생한다.(b) shows the electrical force (or electrical influence) 214 applied to the electron 12 when a negative voltage is applied to the RF electrodes 1322. At this time, when a negative voltage is applied to the RF electrodes 1322, the electric force in the direction of pushing electrons out of the ion trap 132 increases. At this time, a loss of electrons injected into the ion trap 132 occurs.
이를 위해, 본 발명은 RF 전극들(1322)에 인가되는 구형파(squire wave) 또는 정현파(sine wave) 신호의 양과 음의 변화에 동기되어 전자를 주입, 즉 전자빔을 주입하는 질량 분석기를 제안한다. 이를 통해, 제안된 질량 분석기는 RF 전극들(1322)에 음의 전압 인가될 때와 같은 상황에서 전자 주입에 따른 손실을 방지할 수 있다.To this end, the present invention proposes a mass spectrometer for injecting electrons, ie, injecting electron beams, in synchronization with positive and negative changes in a square wave or sine wave signal applied to the RF electrodes 1322. Through this, the proposed mass spectrometer can prevent a loss due to electron injection in a situation such as when a negative voltage is applied to the RF electrodes 1322.
도 3은 본 발명에 따른 질량 분석기를 예시적으로 도시한 도면이다.3 is a view illustratively showing a mass spectrometer according to the present invention.
도 3을 참조하면, 질량 분석기(300)는 제어 회로(310), 기준 파형 생성기(320), 파형 생성기(330), RF 모듈(340), 전자빔 생성기(350), 이온 트랩 모듈(360), 검출기(370), 및 데이터 분석기(380)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the mass spectrometer 300 includes a control circuit 310, a reference waveform generator 320, a waveform generator 330, an RF module 340, an electron beam generator 350, an ion trap module 360, Detector 370, and data analyzer 380.
여기서, 전자빔 생성기(350)는 전자빔 발생을 위한 UV 다이오드(351)를 포함한다. 예를 들면, UV 다이오드(351)는 UV 유기발광다이오드(LED: Light Emitting Diode)를 포함할 수 있다.Here, the electron beam generator 350 includes a UV diode 351 for generating an electron beam. For example, the UV diode 351 may include a UV light emitting diode (LED).
제어 회로(310)는 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA: Field Programmable Gate Array)로 구현될 수 있다. 제어 회로(310)는 구형파와 정현파 중 하나의 형태를 갖는 기준 파형 신호를 생성하도록 기준 파형 생성기(320)의 동작을 제어한다.The control circuit 310 may be implemented as a field programmable gate array (FPGA). The control circuit 310 controls the operation of the reference waveform generator 320 to generate a reference waveform signal having one of a square wave and a sinusoidal wave.
파형 생성기(330)로 구형파 형태를 갖는 기준 파형 신호가 입력되면, 제어 회로(310)는 UV 다이오드(351)의 동작 제어를 위한 전압 레벨을 갖는 동기 신호를 생성하도록 파형 생성기(330)의 동작을 제어한다.When a reference waveform signal having a square wave shape is input to the waveform generator 330, the control circuit 310 operates the waveform generator 330 to generate a synchronization signal having a voltage level for controlling the operation of the UV diode 351. To control.
파형 생성기(330)로 구형파 형태를 갖는 기준 파형 신호가 입력되면, 제어 회로(310)는 기준 파형 신호를 구형파 형태의 동기 신호로 변환하는 동작을 제어한다. 이때, 제어 회로(330)는 구형파 형태로 변환된 동기 신호의 전압 레벨을 UV 다이오드(351)의 동작 제어를 위한 전압 레벨을 갖도록 파형 생성기(330)의 동작을 제어한다.When a reference waveform signal having a square wave shape is input to the waveform generator 330, the control circuit 310 controls an operation of converting the reference waveform signal into a synchronization signal having a square wave shape. At this time, the control circuit 330 controls the operation of the waveform generator 330 to have a voltage level for the operation control of the UV diode 351 to the voltage level of the synchronization signal converted into the square wave form.
또한, 제어 회로(310)는 파형 생성기(330)로부터 출력되는 동기 신호에 근거하여 전자빔의 생성을 위한 UV 다이오드(351) 동작의 온(on) 또는 오프(off)의 타이밍을 제어하는 제어 신호를 생성한다. 여기서, 동기 신호는 기준 파형 생성기(320)에서 생성된 구형파 또는 정현파 신호에 동기된 신호이다. 이를 통해, 제어 신호(310)는 동기 신호로부터 UV 다이오드(351)의 동작 제어를 위한 제어 신호가 발생되는 시점과 구간을 제어한다.In addition, the control circuit 310 controls the timing of the on or off of the operation of the UV diode 351 for generating the electron beam based on the synchronization signal output from the waveform generator 330. Create Here, the synchronization signal is a signal synchronized with a square wave or sinusoidal signal generated by the reference waveform generator 320. In this way, the control signal 310 controls a time point and a period in which a control signal for controlling the operation of the UV diode 351 is generated from the synchronization signal.
기준 파형 생성기(320)는 디디에스(DDS: Direct Digital Synthesis) 집적 회로(IC: Integrated Circuit)로 구현될 수 있다. 기준 파형 생성기(320)는 제어 회로(310)의 제어에 따라 RF 전압 신호의 생성을 위한 기준 파형 신호, 일예로 구형파 또는 정현파 형태의 기준 파형 신호를 생성하고, 기준 파형 신호를 RF 모듈(340)과 파형 발생기(330)로 출력한다. 또한, 기준 파형 생성기(320)는 제어 회로(310)의 제어에 따라 설정된 주파수 대역에 대응되도록 기준 파형 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 기준 파형 신호는 약 1 메가헤르쯔(MHz) 내지 약 10MHz 범위 내의 단일 주파수를 가질 수 있다.The reference waveform generator 320 may be implemented as a Direct Digital Synthesis (DDS) Integrated Circuit (IC). The reference waveform generator 320 generates a reference waveform signal for generating an RF voltage signal, for example, a square wave or sinusoidal reference waveform signal under the control of the control circuit 310, and converts the reference waveform signal into the RF module 340. And output to the waveform generator 330. In addition, the reference waveform generator 320 may generate a reference waveform signal to correspond to a frequency band set under the control of the control circuit 310. For example, the reference waveform signal may have a single frequency in the range of about 1 MHz (MHz) to about 10 MHz.
파형 생성기(330)는 제어 회로(310)의 제어에 따라 기준 파형 신호로부터 기준 파형 신호와 동기되고, 동일한 주파수의 구형파로 구성된 동기 신호를 생성한다. 이때, 동기 신호는 UV 다이오드(351)의 온(ON) 시간과 동일한 펄스폭을 갖고, 펄스폭은 약 1마이크로초(usec)에서 약 50밀리초(msec)의 범위의 값을 갖는다.The waveform generator 330 is synchronized with the reference waveform signal from the reference waveform signal under the control of the control circuit 310, and generates a synchronization signal composed of square waves having the same frequency. At this time, the synchronization signal has a pulse width equal to the ON time of the UV diode 351, and the pulse width has a value ranging from about 1 microsecond (usec) to about 50 milliseconds (msec).
파형 생성기(330)는 구형파 형태의 기준 파형 신호를 수신하면, 구형파 형태의 기준 파형 신호의 전압 레벨을 조절하여 동기 신호를 생성한다. 예를 들어, 기준 파형 신호의 전압 레벨이 약 1.5V일 경우, UV 다이오드(351)의 동작을 위해 약 10V로 전압 레벨을 조절할 수 있다.When the waveform generator 330 receives the reference waveform signal in the form of a square wave, the waveform generator 330 adjusts the voltage level of the reference waveform signal in the form of a square wave to generate a synchronization signal. For example, when the voltage level of the reference waveform signal is about 1.5V, the voltage level may be adjusted to about 10V for the operation of the UV diode 351.
파형 생성기(330)는 정현파 형태의 기준 파형 신호를 수신하면, 정현파 형태의 기준 파형 신호를 구형파 형태로 변환하고, 전압 레벨의 조절을 통해 동기 신호를 생성한다. 예를 들면, 파형 생성기(320)는 제어 회로(310)의 인에이블 동작 제어에 따라 온 동작하는 시간 동안 정현파 파형을 입력받고, 입력된 파형을 비교기 등을 통해 0볼트(V)보다 큰 경우에는 온, 0V보다 작은 경우에는 오프되도록 비교 전압을 설정하면 기준 파형 신호(즉, 정현파)에 따른 동기된 동기 신호(구형파)가 생성된다. When the waveform generator 330 receives the sinusoidal reference waveform signal, the waveform generator 330 converts the sinusoidal reference waveform signal into a square wave form and generates a synchronization signal by adjusting the voltage level. For example, when the waveform generator 320 receives a sinusoidal waveform during an on operation time according to the enable operation control of the control circuit 310, and the input waveform is larger than 0 volts (V) through a comparator or the like. If the comparison voltage is set to be turned off when it is smaller than ON and 0V, a synchronized signal (square wave) synchronized with the reference waveform signal (that is, the sine wave) is generated.
파형 생성기(320)에서 생성된 동기 신호는 기준 파형 신호와 동일한 주파수를 갖는다.The sync signal generated by the waveform generator 320 has the same frequency as the reference waveform signal.
이를 통해, 파형 생성기(320)는 전자빔 생성기(350)에서 RF 전압 신호의 파형에 동기화된 동기 신호를 생성한다. 파형 생성기(322)는 동기 신호를 제어 회로(310)로 출력함으로써, 전자빔 생성기(350) 내부의 UV 다이오드(351) 동작의 온 또는 오프 동작의 타이밍은 RF 모듈(340)에서 출력되는 RF 전압 신호에 동기화된다.Through this, the waveform generator 320 generates a synchronization signal synchronized with the waveform of the RF voltage signal in the electron beam generator 350. The waveform generator 322 outputs a synchronization signal to the control circuit 310, so that the timing of the on or off operation of the operation of the UV diode 351 inside the electron beam generator 350 may be controlled by the RF voltage signal output from the RF module 340. Are synchronized to.
RF 모듈(340)은 기준 파형 신호에 근거한 RF 전압 신호를 생성하고, RF 전압 신호를 이온 트랩 모듈(360) 내부의 RF 전극으로 인가한다. 이때, RF 전압 신호는 기준 파형 신호에 근거한 양(+)의 전압과 음(-)의 전압을 갖는다.The RF module 340 generates an RF voltage signal based on the reference waveform signal, and applies the RF voltage signal to the RF electrode inside the ion trap module 360. At this time, the RF voltage signal has a positive voltage and a negative voltage based on the reference waveform signal.
전자빔 생성기(350)는 제어 회로(310)를 통해 출력된 제어 신호에 의해 UV 다이오드(351) 동작의 온 또는 오프 타이밍을 제어한다. 이를 통해, 전자빔 생성기(350)는 전자빔을 생성할 수 있고, 생성된 전자빔을 이온 트랩 모듈(360) 내의 이온 트랩으로 주입한다.The electron beam generator 350 controls the on or off timing of the operation of the UV diode 351 by the control signal output through the control circuit 310. Through this, the electron beam generator 350 may generate an electron beam, and injects the generated electron beam into the ion trap in the ion trap module 360.
이온 트랩 모듈(360)은 도 1의 이온 트랩 모듈(130)과 유사한 구조를 가질 수 있으며, 이온 트랩 모듈(360)에 대한 상세한 설명은 도 1과 도 2를 참조한다. 이때, 이온 트랩 모듈(360)은 미리 주입된 시료와 전자빔의 충돌을 통해 발생된 이온 분자를 RF 전압 신호의 인가에 의해 외부로 이탈시킨다.The ion trap module 360 may have a structure similar to the ion trap module 130 of FIG. 1, and a detailed description of the ion trap module 360 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. At this time, the ion trap module 360 separates the ion molecules generated through the collision of the sample previously injected with the electron beam to the outside by applying the RF voltage signal.
검출기(370)는 이온 트랩 모듈(360)의 이온 트랩으로부터 이탈된 이온 분자를 검출한다. 검출기(370)는 이온 분자를 검출한 검출 결과를 데이터 분석기(380)로 출력한다.The detector 370 detects ion molecules that are separated from the ion trap of the ion trap module 360. The detector 370 outputs the detection result of detecting the ion molecules to the data analyzer 380.
데이터 분석기(380)는 이온 분자의 검출 결과를 이용하여 이온 분자를 질량 분석한다. 예를 들면, 데이터 분석기(380)에서 수신한 분석 결과는 스펙트럼 형태가 될 수 있다. 데이터 분석기(380)는 스펙트럼 분석을 통해 이온화된 시료의 질량을 측정할 수 있다.The data analyzer 380 mass analyzes the ion molecules using the detection results of the ion molecules. For example, the analysis result received by the data analyzer 380 may be in spectral form. The data analyzer 380 may measure the mass of the ionized sample through spectral analysis.
본 발명은 파형 생성기(322)를 통해 RF 전압 신호의 생성을 위한 정현파 신호에 동기화된 구형파 신호를 이용하여 UV 다이오드(351)의 동작을 제어한다. 이를 통해, 이온 트랩 내부에 주입되는 전자빔과 이온 트랩의 RF 전극에 인가되는 RF 전압 신호가 상호 간에 동기되어, 전자빔 주입에 따라 이온 트랩 내로 주입되는 전자의 양을 최대화할 수 있다.The present invention controls the operation of the UV diode 351 using a square wave signal synchronized to a sinusoidal signal for generation of an RF voltage signal through the waveform generator 322. Through this, the electron beam injected into the ion trap and the RF voltage signal applied to the RF electrode of the ion trap are synchronized with each other, thereby maximizing the amount of electrons injected into the ion trap according to the electron beam injection.
도 4는 도 3의 파형 생성기를 통해 생성된 신호를 예시적으로 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a signal generated by the waveform generator of FIG. 3.
도 4를 참조하면, 제 1 신호(410)는 기존의 전자빔 발생을 위한 UV 다이오드(351)를 동작시키기 위한 신호로서 펄스 신호이다.Referring to FIG. 4, the first signal 410 is a pulse signal as a signal for operating the UV diode 351 for generating an existing electron beam.
제 2 신호(420)는 기준 파형 생성기(321)에서 생성된 정현파 형태의 기준 파형 신호이며, RF 트랩핑 구간과 RF 스캐닝 구간으로 구성되어 있다. RF 트랩핑 구간은 일정하게 유지되는 진폭을 갖는 정현파 형태의 기준 파형 신호가 출력되는 구간이며, RF 스캐닝 구간은 점차 증가하는 진폭을 갖는 정현파 형태의 기준 파형 신호가 출력되는 구간이다.The second signal 420 is a sinusoidal reference waveform signal generated by the reference waveform generator 321 and includes an RF trapping section and an RF scanning section. The RF trapping section is a section in which a sinusoidal reference waveform signal having a constant amplitude is output, and the RF scanning section is a section in which a sinusoidal reference waveform signal having a gradually increasing amplitude is output.
제 3 신호(430)는 UV 다이오드(351)의 동작 구간(431) 내에서 UV 다이오드(351)의 동작 타이밍을 온(ON) 또는 오프(OFF) 제어하기 위해 파형 생성기(300)에서 생성되는 신호로서, 구형파로 구성된 구형파 신호이다. 구형파 신호 구간(431)은 UV 다이오드(351)의 동작 구간이다.The third signal 430 is a signal generated by the waveform generator 300 to control the operation timing of the UV diode 351 on or off within the operation period 431 of the UV diode 351. As a square wave signal composed of square waves. The square wave signal section 431 is an operation section of the UV diode 351.
특히, 본 발명에서 제안된 제어 회로(310)는 정현파 형태를 갖는 기준 파형 신호의 RF 트랩핑 구간 내에서 UV 다이오드(351)를 동작시키기 위한 제어 신호를 발생할 수 있도록 파형 생성기(330)를 제어한다.In particular, the control circuit 310 proposed in the present invention controls the waveform generator 330 to generate a control signal for operating the UV diode 351 within the RF trapping period of the reference waveform signal having a sinusoidal wave form. .
이와 같이, 본 발명은 UV 다이오드(351)의 동작에 제 1 신호(410) 대신에 RF 전극에 인가되는 RF 전압 신호의 파형에 동기화된 제 3 신호(430)를 사용함으로써, 이온 트랩 내부로 주입되는 전자의 손실이 감소한다.As described above, the present invention uses the third signal 430 synchronized with the waveform of the RF voltage signal applied to the RF electrode instead of the first signal 410 in the operation of the UV diode 351, thereby injecting into the ion trap. The loss of electrons is reduced.
도 5는 도 4에 도시된 제 2 신호와 제 3 신호를 예시적으로 도시한 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a second signal and a third signal illustrated in FIG. 4.
도 5를 참조하면, 정현파 형태의 기준 파형 신호인 제 2 신호(420)와 제 2 신호(420)에 동기화된 구형파 형태의 동기 신호인 제 3 신호(430)가 도시된다.Referring to FIG. 5, a second signal 420, which is a sinusoidal reference waveform signal, and a third signal 430, which is a synchronization signal in the form of a square wave synchronized with the second signal 420, are illustrated.
이때, 제 2 신호(420)가 0V보다 큰 구간에서 제 3 신호(430)는 하이 전압을 갖고, 제 2 신호(420)가 0V보다 작은 구간에서 제 3 신호(430)는 로우 전압을 갖는다. 이를 통해, 제 3 신호(430)는 제 2 신호(420)에 동기화되어 주기와 타이밍이 동일한 구형파 신호로 구성된다.In this case, the third signal 430 has a high voltage in a section where the second signal 420 is greater than 0V, and the third signal 430 has a low voltage in a section where the second signal 420 is less than 0V. As a result, the third signal 430 is composed of a square wave signal having the same period and timing as synchronized with the second signal 420.
여기서, 제 3 신호(430)를 구성하는 구형파(432)는 UV 다이오드(351)의 온 시간과 동일하며, 구형파 형태의 제 3 신호(430)의 펄스폭(432)은 약 1마이크로초(usec)에서 약 50밀리초(msec) 범위의 값으로 설정될 수 있다.Here, the square wave 432 constituting the third signal 430 is the same as the ON time of the UV diode 351, and the pulse width 432 of the third signal 430 in the square wave form is about 1 microsecond (usec). ) Can be set to a value in the range of about 50 milliseconds (msec).
도 6은 도 3의 파형 생성기를 통해 생성된 다른 신호를 예시적으로 도시한 도면이다. 6 is a diagram illustrating another signal generated by the waveform generator of FIG. 3.
도 6을 참조하면, 제 4 신호(510)는 기존의 전자빔 발생을 위한 UV 다이오드(351)를 동작시키기 위한 신호로서 펄스 신호이다.Referring to FIG. 6, the fourth signal 510 is a pulse signal as a signal for operating the UV diode 351 for generating an existing electron beam.
제 5 신호(520)는 기준 파형 생성기(321)에서 생성된 구형파 형태의 기준 파형 신호이며, RF 트랩핑 구간과 RF 스캐닝 구간으로 구성되어 있다. RF 트랩핑 구간은 일정하게 유지되는 진폭을 갖는 구형파 형태의 기준 파형 신호가 출력되는 구간이며, RF 스캐닝 구간은 점차 증가하는 진폭을 갖는 구형파 형태의 기준 파형 신호가 출력되는 구간이다.The fifth signal 520 is a square wave shaped reference waveform signal generated by the reference waveform generator 321, and is composed of an RF trapping section and an RF scanning section. The RF trapping section is a section in which a reference waveform signal in the form of a square wave having a constant amplitude is output, and the RF scanning section is a section in which a reference waveform signal in the form of a square wave having a gradually increasing amplitude is output.
제 6 신호(530)는 UV 다이오드(351)의 동작 구간(531) 내에서 UV 다이오드(351)의 동작 타이밍을 온(ON) 또는 오프(OFF) 제어하기 위해 파형 생성기(330)에서 생성되는 신호로서, 구형파로 구성된 동기 신호이다.The sixth signal 530 is a signal generated by the waveform generator 330 to control the operation timing of the UV diode 351 on or off within the operation period 531 of the UV diode 351. This is a synchronization signal composed of square waves.
이때, 제어 회로(310)는 제 6 신호(530)의 출력 시점과 출력 구간(531)을 제어한 제어 신호를 UV 다이오드(351)로 출력한다.In this case, the control circuit 310 outputs a control signal controlling the output time point and the output section 531 of the sixth signal 530 to the UV diode 351.
따라서, 제어 신호의 출력 구간(531)은 UV 다이오드(351)의 동작 구간이다.Therefore, the output section 531 of the control signal is an operating section of the UV diode 351.
특히, 본 발명에서 제안된 제어 회로(310)는 구형파 형태를 갖는 기준 파형 신호의 RF 트랩핑 구간 내에서 UV 다이오드(351)를 동작시키기 위한 제어 신호를 발생할 수 있도록 파형 생성기(330)를 제어한다.In particular, the control circuit 310 proposed in the present invention controls the waveform generator 330 to generate a control signal for operating the UV diode 351 within the RF trapping period of the reference waveform signal having a square wave shape. .
이와 같이, 본 발명은 UV 다이오드(351)의 동작에 제 5 신호(510) 대신에 RF 전극에 인가되는 RF 전압 신호의 파형에 동기화된 제 6 신호(530)를 사용함으로써, 이온 트랩 내부로 주입되는 전자의 손실이 감소한다.As such, the present invention uses the sixth signal 530 synchronized with the waveform of the RF voltage signal applied to the RF electrode instead of the fifth signal 510 in the operation of the UV diode 351, thereby injecting into the ion trap. The loss of electrons is reduced.
도 7은 도 6에 도시된 제 5 신호와 제 6 신호를 예시적으로 도시한 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating a fifth signal and a sixth signal illustrated in FIG. 6.
도 7을 참조하면, 구형파 형태의 기준 파형 신호인 제 5 신호(520)와 제 5 신호(520)에 동기화된 구형파 형태의 동기 신호인 제 6 신호(530)가 도시된다.Referring to FIG. 7, a fifth signal 520 that is a reference waveform signal in the form of a square wave and a sixth signal 530 that is a synchronization signal in the form of a square wave synchronized to the fifth signal 520 are illustrated.
이때, 제 6 신호(530)는 제 5 신호(520)의 전압 레벨 조절을 통해 생성된 신호이다. 그러므로, 제 6 신호(530)는 제 5 신호(520)에 동기화되어 주기와 타이밍이 동일한 구형파 신호로 구성된다.In this case, the sixth signal 530 is a signal generated by adjusting the voltage level of the fifth signal 520. Therefore, the sixth signal 530 is composed of a square wave signal having the same period and timing in synchronization with the fifth signal 520.
여기서, 제 6 신호(530)를 구성하는 구형파(532)는 UV 다이오드(351)의 온 시간과 동일하며, 구형파 형태의 제 6 신호(530)의 펄스폭(532)은 약 1마이크로초(usec)에서 약 50밀리초(msec) 범위의 값으로 설정될 수 있다.Here, the square wave 532 constituting the sixth signal 530 is the same as the ON time of the UV diode 351, and the pulse width 532 of the sixth signal 530 in the square wave form is about 1 microsecond (usec). ) Can be set to a value in the range of about 50 milliseconds (msec).
도 8은 도 3의 질량 분석기의 동작을 예시적으로 도시한 도면이다.8 is a diagram illustrating an operation of the mass spectrometer of FIG. 3.
도 8을 참조하면, 질량 분석기(300)는 기준 파형 신호를 발생한다. 여기서, 기준 파형 신호는 구형파와 정현파 중 하나의 형태를 갖는 신호이다(S110단계). 여기서, 기준 파형 신호는 RF 모듈(330)에서 이온 트랩 모듈(360)(즉, 이온 트랩) 내 RF 전극으로 인가되는 RF 전압 신호의 생성을 위해 RF 모듈(330)로 제공된다.Referring to FIG. 8, the mass spectrometer 300 generates a reference waveform signal. Here, the reference waveform signal is a signal having one of a square wave and a sinusoidal wave (S110). Here, the reference waveform signal is provided to the RF module 330 for generation of an RF voltage signal applied from the RF module 330 to the RF electrode in the ion trap module 360 (ie, the ion trap).
질량 분석기(300)는 기준 파형 신호를 이용하여 정현파 신호와 주기 및 타이밍이 동일한 구형파 형태의 동기 신호를 생성한다(S120단계). 질량 분석기(300)는 정현파 형태의 기준 파형 신호에 대해 정현파 신호에 동기된 구형파 신호로 변환을 통해 동기 신호를 생성한다. 이때, 질량 분석기(300)는 전압 레벨의 제어를 통해 UV 다이오드 동작을 위한 전압 레벨을 갖는 동기 신호를 생성한다.The mass analyzer 300 generates a synchronous signal having a square wave shape having the same period and timing as the sinusoidal signal using the reference waveform signal (S120). The mass spectrometer 300 generates a synchronization signal by converting a sinusoidal reference waveform signal into a square wave signal synchronized with the sinusoidal signal. In this case, the mass spectrometer 300 generates a synchronization signal having a voltage level for UV diode operation through control of the voltage level.
질량 분석기(300)는 구형파 형태의 동기 신호를 이용하여 UV 다이오드(351)의 동작을 온 또는 오프 하기 위한 제어 신호를 생성한다(S130단계).The mass spectrometer 300 generates a control signal for turning on or off the operation of the UV diode 351 by using a square wave-shaped synchronization signal (S130).
질량 분석기(300)는 제어 신호를 이용하여 UV 다이오드(351)의 동작을 온 또는 오프하도록 제어한다(S140단계).The mass spectrometer 300 controls to turn on or off the operation of the UV diode 351 by using the control signal (S140).
질량 분석기(300)는 이온 트랩으로 UV 다이오드(351)를 통해 생성된 전자빔을 주입하고 종료한다(S150단계).The mass spectrometer 300 injects the electron beam generated through the UV diode 351 into the ion trap and ends (S150).
도 9는 본 발명에 따른 질량 분석기의 전자빔 생성 제어에 따른 전자 전류 효율 향상을 예시적으로 도시한 도면이다.9 is a diagram exemplarily illustrating the improvement of the electron current efficiency according to the electron beam generation control of the mass spectrometer according to the present invention.
도 9를 참조하면, 이온 트랩을 구성하는 접지 전극인 이온 트랩 전극들(1321)에서 전자 전류값을 측정한 그래프가 도시된다.Referring to FIG. 9, a graph in which electron current values are measured at ion trap electrodes 1321, which are ground electrodes constituting an ion trap, are illustrated.
이때, 전자빔이 입사되는 방향을 기준으로 앞면에 위치한 이온 트랩 전극을 입력 전극이라하고, 후면에 위치한 이온 트랩 전극을 출력 전극이라 칭하기로 한다. 이때, 입력 전극과 출력 전극을 기준으로 전자 전류값을 측정한다.In this case, the ion trap electrode located on the front surface is called an input electrode and the ion trap electrode located on the back surface is called an output electrode based on the direction in which the electron beam is incident. At this time, the electron current value is measured based on the input electrode and the output electrode.
(a)는 RF 전압 신호와 동기되지 않는 제어 신호를 사용하여 UV 다이오드 동작을 제어할 때, 측정된 전자 전류값이 도시된다. 입력 전극과 출력 전극에서의 전자 신호를 측정한 결과(611(약 5V/div), 612(약 1V/div), 613(약 100mV/div))가 도시된다.(a) shows the measured electronic current value when controlling the UV diode operation using a control signal that is not synchronized with the RF voltage signal. The results of measuring the electronic signals at the input and output electrodes 611 (about 5V / div), 612 (about 1V / div), and 613 (about 100mV / div) are shown.
(b)는 RF 전압 신호와 동기화된 제어 신호를 사용하여 UV 다이오드 동작을 제어할 때, 측정된 전자 전류값이 도시된다. 입력 전극과 출력 전극에서의 전자 신호를 측정한 결과(621(약 5V/div), 622(약 1V/div), 623(약 100mV/div))가 도시된다.(b) shows the measured electronic current value when controlling the UV diode operation using a control signal synchronized with the RF voltage signal. The results of measuring the electronic signals at the input and output electrodes 621 (about 5V / div), 622 (about 1V / div), and 623 (about 100mV / div) are shown.
이를 통해, 입력 전극에서 약 70%의 전자 전류값이 증가하고, 출력 전극에서 약 40%의 전자 전류값이 증가한 것을 확인할 수 있다.As a result, an electron current value of about 70% is increased at the input electrode and an electron current value of about 40% is increased at the output electrode.
본 발명에서 제안된 질량 분석기는 이온 트랩 내부로 인가되는 RF 전압 신호에 동기화된 신호를 이용하여 전자빔 발생을 위한 UV 다이오드의 동작 제어에 이용한다. 이를 통해, 질량 분석기에서 전자빔 주입에 따른 이온 트랩 내로 많은 양의 전자들이 주입될 수 있으므로, 질량 분석기는 전자빔 주입에 따른 손실을 최소화할 수 있다.The mass spectrometer proposed in the present invention is used to control the operation of a UV diode for generating an electron beam by using a signal synchronized with an RF voltage signal applied into an ion trap. As a result, since a large amount of electrons may be injected into the ion trap according to the electron beam injection in the mass spectrometer, the mass analyzer may minimize the loss due to the electron beam injection.
이와 같이, 본 발명의 질량 분석기는 RF 전압 신호의 파형에 동기화된 신호를 이용하여 UV 다이오드의 동작을 제어함으로써, 질량 분석의 정확도를 더욱 향상시킬 수 있다.As such, the mass spectrometer of the present invention can further improve the accuracy of mass spectrometry by controlling the operation of the UV diode using a signal synchronized with the waveform of the RF voltage signal.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be defined by the equivalents of the claims of the present invention as well as the following claims.
본 발명은 질량 분석기의 질량 분석 방법에 관한 것으로, 특히 전자빔의 주입에 따른 이온 트랩 내에 주입되는 전자의 양을 최대화하는 질량 분석기 및 그것의 전자빔 주입을 제어하는 방법을 제공한다.The present invention relates to a mass spectrometry method of a mass spectrometer, and more particularly, to a mass spectrometer that maximizes the amount of electrons injected into an ion trap following injection of an electron beam and a method of controlling the electron beam injection thereof.

Claims (15)

  1. 구형파와 정현파 중 하나의 형태를 갖는 기준 파형 신호를 생성하는 기준 파형 생성기;A reference waveform generator for generating a reference waveform signal having one of a square wave and a sinusoidal wave;
    상기 기준 파형 신호에 동기화된 동기 신호를 생성하는 파형 생성기;A waveform generator for generating a synchronization signal synchronized with the reference waveform signal;
    상기 기준 파형 신호로부터 알에프(RF) 전압 신호를 생성하고, 상기 RF 전압 신호를 상기 이온 트랩 내부의 RF 전극으로 인가하는 RF 모듈;An RF module generating an RF voltage signal from the reference waveform signal and applying the RF voltage signal to an RF electrode inside the ion trap;
    입력되는 제어 신호에 따라 상기 이온 트랩 내부로 주입되는 전자빔의 생성을 위한 자외선(UV) 다이오드의 동작을 제어하는 전자빔 생성기; 및An electron beam generator for controlling an operation of an ultraviolet (UV) diode for generating an electron beam injected into the ion trap according to an input control signal; And
    상기 구형파 신호를 이용하여 상기 제어 신호를 발생하는 제어 회로를 포함하는 질량 분석기.And a control circuit for generating the control signal using the square wave signal.
  2. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 파형 생성기는 상기 기준 파형 신호가 정현파 형태이면, 상기 기준 파형 신호를 상기 기준 파형 신호에 동기된 구형파 형태의 동기 신호로 변환하고, 상기 기준 파형 신호가 구형파 형태이면, 상기 기준 파형 신호를 상기 기준 파형 신호에 동기된 구형파 형태의 동기 신호로 변환하는 질량 분석기.The waveform generator converts the reference waveform signal into a square wave type synchronization signal synchronized with the reference waveform signal if the reference waveform signal is a sinusoidal wave form, and converts the reference waveform signal into the reference waveform signal if the reference waveform signal is a square wave form. Mass spectrometer converts a square wave type synchronization signal synchronized with a waveform signal.
  3. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 동기 신호는 상기 UV 다이오드의 동작 제어를 위한 전압 레벨이 조절된 신호인 질량 분석기.The synchronizing signal is a mass spectrometer which is a signal whose voltage level is adjusted for operation of the UV diode.
  4. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 기준 파형 신호는 약 1 메가헤르쯔(MHz) 내지 약 10MHz 범위 내의 단일 주파수를 갖는 질량 분석기.The reference waveform signal has a single frequency in the range of about 1 MHz (MHz) to about 10 MHz.
  5. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제어 회로는 알에프 트랩핑(RF trapping)을 수행하는 시구간 내에서 상기 UV 다이오드의 온 또는 오프 동작을 위한 상기 제어 신호를 발생하는 질량 분석기.And the control circuit generates the control signal for on or off operation of the UV diode within a time period during which RF trapping is performed.
  6. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제어 신호를 구성하는 구형파는 상기 UV 다이오드의 온 시간과 동일하며, 상기 동기 신호의 펄스폭은 약 1마이크로초(usec) 내지 약 50밀리초(msec) 범위의 값으로 설정되는 질량 분석기.The square wave constituting the control signal is equal to the on time of the UV diode, and the pulse width of the sync signal is set to a value ranging from about 1 microsecond (usec) to about 50 milliseconds (msec).
  7. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제어 신호는 상기 RF 전극에 인가되는 상기 RF 전압 신호의 파형에 동기화된 신호인 질량 분석기.The control signal is a signal synchronized with a waveform of the RF voltage signal applied to the RF electrode.
  8. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 이온 트랩을 포함하고, 상기 전자빔과 주입된 시료를 충돌시켜 생성된 이온 분자를 상기 RF 전압 신호를 이용하여 질량에 따라 상기 이온 트랩 외부로 이탈시키는 이온 트랩 모듈;An ion trap module including the ion trap and separating the ion molecules generated by colliding the electron beam and the injected sample with the mass by using the RF voltage signal;
    상기 이온 트랩 외부로 이탈된 이온을 검출하는 검출기; 및A detector for detecting ions that have escaped outside of the ion trap; And
    상기 검출된 이온을 질량 분석하는 데이터 분석기를 더 포함하는 질량 분석기.And a data analyzer for mass spectrometry of the detected ions.
  9. 질량 분석기의 전자빔 주입 제어 방법에 있어서,In the electron beam injection control method of the mass spectrometer,
    구형파와 정현파 중 하나의 형태를 갖는 기준 파형 신호를 생성하는 단계;Generating a reference waveform signal having one of a square wave and a sinusoidal wave;
    상기 기준 파형 신호에 동기화된 동기 신호를 생성하는 단계;Generating a synchronization signal synchronized with the reference waveform signal;
    상기 기준 파형 신호에 근거하여 이온 트랩 내부의 알에프(RF) 전극에 인가되는 RF 전압 신호를 생성하고, 생성된 RF 전압 신호를 상기 RF 전극에 인가하는 단계;Generating an RF voltage signal applied to an RF electrode inside the ion trap based on the reference waveform signal, and applying the generated RF voltage signal to the RF electrode;
    상기 동기 신호를 이용하여 제어 신호를 발생하는 단계; 및Generating a control signal using the synchronization signal; And
    상기 제어 신호에 따라 상기 이온 트랩 내부로 주입되는 전자빔의 생성을 위한 자외선(UV) 다이오드의 동작을 제어하는 단계를 포함하는 방법.Controlling the operation of an ultraviolet (UV) diode for generating an electron beam injected into the ion trap in accordance with the control signal.
  10. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 동기 신호를 생성하는 단계는Generating the sync signal
    상기 기준 파형 신호가 정현파 형태이면, 상기 기준 파형 신호를 상기 기준 파형 신호에 동기된 구형파 형태의 동기 신호로 변환하고, 상기 기준 파형 신호가 구형파 형태이면, 상기 기준 파형 신호를 상기 기준 파형 신호에 동기된 구형파 형태의 동기 신호로 변환하는 단계를 포함하는 질량 분석기.If the reference waveform signal is a sine wave form, converts the reference waveform signal into a square wave form synchronization signal synchronized with the reference waveform signal. If the reference waveform signal is a square wave form, synchronize the reference waveform signal to the reference waveform signal. And converting the generated square wave into a synchronization signal.
  11. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 동기 신호는 상기 UV 다이오드의 동작을 위한 전압 레벨이 조절된 신호인 질량 분석기.The synchronization signal is a mass spectrometer is a signal whose voltage level for the operation of the UV diode is adjusted.
  12. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 기준 파형 신호는 약 1 메가헤르쯔(MHz) 내지 약 10MHz 범위 내의 단일 주파수를 갖는 방법.Wherein the reference waveform signal has a single frequency in the range of about 1 MHz (MHz) to about 10 MHz.
  13. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 제어 신호를 구성하는 구형파는 자외선(UV) 다이오드의 온 시간과 동일하며, 상기 제어 신호의 펄스폭은 약 1마이크로초(usec) 내지 약 50밀리초(msec) 범위의 값으로 설정되는 방법.The square wave constituting the control signal is equal to the on time of the ultraviolet (UV) diode, and the pulse width of the control signal is set to a value ranging from about 1 microsecond (usec) to about 50 milliseconds (msec).
  14. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 제어 신호를 발생하는 단계는Generating the control signal
    RF 트랩핑(RF trapping)을 수행하는 시구간 내에서 상기 제어 신호를 발생하는 단계를 포함하는 방법.Generating the control signal within a time period during which RF trapping is performed.
  15. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 제어 신호는 상기 RF 전압 신호에 파형이 동기화된 신호인 방법.The control signal is a signal whose waveform is synchronized with the RF voltage signal.
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