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Contraventana Bradbury-Nielsen

Vista superior esquemática de una persiana Bradbury-Nielsen con voltajes activados (desviados).

Un obturador Bradbury-Nielsen (o puerta Bradbury-Nielsen ) es un tipo de puerta de iones eléctricos, que fue propuesto por primera vez en un artículo de Norris Bradbury y Russel A. Nielsen, donde lo usaron como filtro de electrones . [1] Hoy en día se utilizan en el campo de la espectrometría de masas , donde se utilizan tanto en espectrómetros de masas TOF como en espectrómetros de movilidad iónica [2] , así como en espectrómetros de masas por transformada de Hadamard (una variante de TOF-MS). [3] [4] El obturador Bradbury-Nielsen es ideal para inyectar pulsos cortos de iones y puede usarse para mejorar la resolución de masa de los instrumentos TOF al reducir el tamaño del pulso inicial en comparación con otros métodos de inyección de iones.

Teoría de operación

El concepto detrás del obturador Bradbury-Nielsen es aplicar un voltaje de alta frecuencia con un desfase de 180° a cables alternos en una rejilla ortogonal a la trayectoria del haz de iones. Esto da como resultado que las partículas cargadas solo pasen directamente a través del obturador en ciertos momentos de la fase de voltaje (φ=nπ/2), cuando la diferencia de potencial entre los cables de la rejilla es cero. En otras ocasiones, el haz de iones se desvía hasta cierto ángulo debido a la diferencia de potencial entre los cables vecinos. Esta deflexión es divergente: los iones que pasan a través de rendijas alternas se desvían en direcciones opuestas. El ángulo de deflexión máximo [4] se puede calcular mediante

tan α = k V p / V 0

donde α es el ángulo de deflexión, k es una constante de deflexión, V p es el voltaje del cable (+V p en un conjunto de cables y -V p en el otro) y V 0 es el voltaje de aceleración de iones en eV. La constante de deflexión k se puede calcular mediante

k = π / 2ln[cuna(πR/2d)]

donde R es el radio del alambre y d es el espaciamiento de los alambres.

Puertas de iones micromecanizadas

Se ha informado de una puerta Bradbury-Nielsen micromecanizada a partir de una oblea de silicio sobre un aislante . [5] [6]

Referencias

  1. ^ Norris E. Bradbury y Russel A. Nielsen (1936). "Valores absolutos de la movilidad de los electrones en el hidrógeno". Revisión física . 49 (5): 388–93. Código bibliográfico : 1936PhRv...49..388B. doi : 10.1103/PhysRev.49.388.
  2. ^ Szumlas, Andrew W; Hieftje, Gary M (2005). "Diseño y construcción de una puerta de iones de alambre interdigitado mecánicamente simple". Rev. Ciencia. Instrumento . 76 (8). AIP. Código Bib : 2005RScI...76h6108S. doi :10.1063/1.2006308. Archivado desde el original el 29 de septiembre de 2011.
  3. ^ Joel R. Kimmel; Friedrich Engelke y Richard N. Zare (2001). "Método novedoso para la producción de puertas Bradbury-Nielson finamente espaciadas". Revisión de Instrumentos Científicos . 72 (12): 4354–4357. Código Bib : 2001RScI...72.4354K. doi :10.1063/1.1416109.
  4. ^ ab Oh Kyu Yoon; Ignacio A. Zuleta; Mateo D. Robbins; Griffin K. Barbula y Richard N. Zare (2007). "Método simple basado en plantillas para producir puertas Bradbury-Nielsen". Revista de la Sociedad Estadounidense de Espectrometría de Masas . 18 (11): 1901-1908. doi : 10.1016/j.jasms.2007.07.030 . PMID  17827033.
  5. ^ Zuleta IA, Barbula GK, Robbins MD, Yoon OK, Zare RN (2007). "Puertas bradbury-nielsen micromecanizadas". Anal. química . 79 (23): 9160–5. doi :10.1021/ac071581e. PMID  17966990.
  6. ^ Patente estadounidense 7176452, Zuleta I., Zare R. y Richard N. Zare, "Dispositivo de modulación de haz microfabricado", expedida el 13 de febrero de 2007, asignada al Patronato de la Leland Stanford Junior University (Palo Alto, CA) 

Ver también