知识普及：四极离子阱

仪器资料 · 发表于 2019-3-13 16:59:08

知识普及：四极离子阱

四极离子阱是一种使用交变电场来束缚带电粒子的离子阱，也称无线射频（RF）阱或者保罗离子阱。沃尔夫冈·保罗发明了这种装置并因此分享了1989年的诺贝尔物理学奖。它一般用于质谱仪的一个组件或俘获离子量子计算机。

运动学方程

四极场中离子被施加了一个回复力使得它们回到阱的中心，场中的离子的运动由马修方程（Mathieu equation）[4]给出。对于离子阱中带电离子，可列出以下方程：

其中代表x, y, z 坐标，是一个无量纲的参数，由给出，并且和也是无量纲的限制参数。参数是施加在环形电极上的电场频率。应用链式法则，我们可以得出：

将（2）带入马修方程（1），可得：

.

整理上式：

.

由牛顿运动学方程可知，以上的方程代表了施加在离子上的力。该方程可应用Floquet定理解得或用多尺度分析（multiple scale analysis）的标准计算方法得出。[5]粒子动力学和保罗离子阱的带电粒子的时间平均密度也可以通过有质动力的概念得到。

每个维上的力没有耦合。例如，对于作用在离子上的力，在x轴上有：

其中，是四极势，由以下给出：

其中是外加电位， , , 和是权重，还有是尺寸参数常数。为了满足拉普拉斯条件，可由以下给出：

.

对于一个离子阱，和对于一个四极杆质量分析器, 并且有。

转换5式到圆柱坐标，即 , ,和应用勾股定理给出以下：

Diagram of the stability regions of a quadrupole ion trap according to the voltage and frequency applied to the ion trap elements.

施加的电势是RF和DC的组合，由下式给出：

其中 and 是外加频率，单位是赫兹。

将7式带入5式，得：

将8式带入4式，可得：

比较1式和9式的右手项，可得：

和

此外还有，

还有

离子的捕获可以从和空间稳定区域的角度来理解

仪器资料 · 发表于 2019-4-22 07:26:47

這麼好的帖子都沒有人頂！d=====(￣▽￣*)b，我來多頂頂樓主

仪器资料 · 发表于 2019-5-2 01:08:57

么有分，谁能送我点搬砖数值啊::>_<::

仪器资料 · 发表于 2019-5-5 04:38:40

这个資源一般般，不過我喜歡

仪器资料 · 发表于 2019-5-7 19:14:06

這個資源非常需要，支持一起下吧！

仪器资料 · 发表于 2019-5-10 19:36:56

珍惜生命，果断回帖；酌一杯清茶，品一起下吧资源

仪器资料 · 发表于 2019-5-13 10:14:33

确实是难得好帖啊，讓我涕流滿面，頂頂一起下吧先

仪器资料 · 发表于 2019-5-16 07:08:55

珍惜生命，果断回帖；酌一杯清茶，品一起下吧资源

仪器资料 · 发表于 2019-5-19 15:11:20

额，為神馬現在才發現一起下吧的資源啊~@_@

仪器资料 · 发表于 2019-5-22 19:02:44

这个資源一般般，不過我喜歡