質譜那些事——飛行時間質譜的誕生(一)
飛行時間質譜萌芽于曼哈頓計劃。
在1942-1945年期間,一些科學家意圖設計這樣的系統:一個恒定的加速電壓U,一段真空管提供固定的飛行距離L,利用離子到達探測器時間t的不同來進行質荷比m/z的區分。
原理很簡單,幾個基本公式即可理解:
鑒于保密的原因,這個想法并沒有在科學雜志和ZL文件上廣泛傳播,直到二戰結束。
1946年,世界上第一次關于飛行時間質譜的公開描述出版在Physical Review,W.E.Stephens 提出。
1952年,W.E.Stephens 的TOFZL,初看像電路圖
1954年,Bendix Aviation Corporation(本迪克斯航空公司) 研發部的W.C. Wiley撰寫的TOFZL,看起來也云里霧里
Bendix,何許司也?
通過圖片的描述Bendix應該是做各種關鍵零部件的,其他不了解,畢竟年代久遠,加上隔行如隔山。
1955年,W.C. Wiley發表在Review of Scientific Instrument雜志上的文章“Time-of-Flight Mass Spectrometer with Improved Resolution”,系統討論了飛行時間質譜兩個非常重要的性能參數:靈敏度和分辨率。硬件設計框架如下:
此時TOF相對于當時的磁質譜(四極桿質譜還沒出現),優勢是顯而易見的:
1 幾個毫秒即可獲得質譜圖;
2 每個加速脈沖都可獲得全譜質量數;
3 質量數的準確性要優于當時的磁質譜,畢竟電子回路各種參數控制的方便程度和精度要遠遠優于磁質譜里面狹縫的機械對齊和穩定均一分布的磁場。
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