Focusing ions at atmospheric pressure using nonlinear DC voltage sequences applied to a stacked ring ion guide

化学 离子 大气压力 戒指(化学) 非线性系统 电压 气象学 电气工程 有机化学 物理 量子力学 工程类
作者
Adam Hollerbach,Yehia M. Ibrahim,Randolph V. Norheim,Thomas O. Metz,Robert G. Ewing
出处
期刊:International Journal of Mass Spectrometry [Elsevier BV]
卷期号:482: 116948-116948
标识
DOI:10.1016/j.ijms.2022.116948
摘要

Many modern ion mobility (IM) and mass spectrometers (MS) operate under low pressure (≤10 Torr) and employ high voltage radiofrequencies (RF) to provide ion confinement. Unfortunately, RF effectiveness drastically decreases as pressure increases, and few techniques for focusing ions at elevated pressures exist. Here we demonstrate a new approach for focusing ions at atmospheric pressure (AP) by applying nonlinear DC voltage sequences following quadratic and power (exponential) functions to a stacked ring ion guide. We used ion trajectory simulations to rigorously explore how ions react to nonlinear electric fields and validate the simulations with a set of ion current measurements performed at AP. Ion trajectory simulations show that ions initially defocus near the entrance of the device but then become intensely focused as they travel through the device. Contour plots for both nonlinear voltage sequences show electric field lines that increasingly curve inwards as a function of distance, resulting in spatial ion focusing. Experimental ion current and spot size measurements were performed at AP using a 10-cm stacked ring ion guide and a segmented Faraday cup detector. Quadratic sequences produced ∼5% smaller spot sizes (∼22.8 mm) and ∼25% higher ion current compared to a linear voltage sequence (∼24.0 mm). Alternatively, power sequences produced ∼64% smaller spot sizes (∼8.7 mm), albeit with ∼10x lower ion current. However, both nonlinear voltage sequences produced similar ion currents at the center of the Faraday cup detector, indicating that higher ion densities are achieved when using nonlinear voltage gradients. These results demonstrate a new way to focus ions at AP, and the capabilities demonstrated here provide fundamental insights on how to keep ions inside analytical devices at elevated pressures without RF. • Voltage sequences followed quadratic and power mathematical functions. • Ion currents and spot sizes were measured at atmospheric pressure (760 Torr). • The signal intensities of TAA cations were improved by up to 50%. • Nonlinear DC voltage gradients create curved contour lines that cause ion focusing.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
英俊的铭的应助被认真的傲柏采纳,获得10
2秒前
英俊的铭的应助被ztx采纳,获得10
3秒前
闲01完成签到 ,获得积分10
3秒前
李健的小迷弟的应助被lixiong采纳,获得10
4秒前
智智完成签到,获得积分10
5秒前
聪慧的正豪完成签到 ,获得积分10
5秒前
John完成签到 ,获得积分10
5秒前
Shuo发布了新的文献求助10
6秒前
大个的应助被danbao采纳,获得10
8秒前
Lily完成签到 ,获得积分10
17秒前
Shuo完成签到,获得积分10
18秒前
害羞秋莲完成签到,获得积分10
18秒前
神马都不懂完成签到,获得积分10
18秒前
hahaha完成签到,获得积分10
19秒前
Fairy完成签到 ,获得积分10
19秒前
19秒前
天天快乐的应助被Lu采纳,获得10
20秒前
11完成签到,获得积分10
21秒前
Acanyi完成签到,获得积分10
21秒前
术语完成签到 ,获得积分10
23秒前
Ak完成签到,获得积分0
24秒前
24秒前
波sir完成签到,获得积分10
25秒前
carolex完成签到 ,获得积分10
26秒前
久之而已完成签到 ,获得积分10
27秒前
27秒前
行走发布了新的文献求助10
27秒前
31秒前
岚落完成签到 ,获得积分10
31秒前
轻松香菇完成签到 ,获得积分10
32秒前
32秒前
闪闪的灵的应助被luogan采纳,获得10
32秒前
逆光完成签到 ,获得积分10
32秒前
科研通AI6.4的应助被DongQiu1993采纳,获得10
32秒前
Eley发布了新的文献求助10
32秒前
Lbc发布了新的文献求助10
33秒前
XKINGLEE完成签到 ,获得积分10
34秒前
俊逸的凝丹完成签到 ,获得积分10
35秒前
大王最厉害啦完成签到,获得积分10
36秒前
包包完成签到,获得积分10
36秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
拉伸高分子熔体中缠结行为的模拟和小角中子散射研究 1080
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
Cellulose and Cellulose Derivatives: Synthesis, Modification and Applications 600
Experimentelle und numerische Modellierung des dynamischen Trag- und Verformungsverhaltens von hochflexiblen Schutzsystemen gegen Steinschlag 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8147479
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9545613
关于积分的说明 21669831
捐赠科研通 7734190
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3423528
关于科研通互助平台的介绍 2548532
邀请新用户注册赠送积分活动 2466496