Рассматривается теория кругового термического ионизатора. Несмотря на то что две работы с авторским участием Ю.К. Голикова, из которых скомпилирована данная статья, были впервые опубликованы достаточно давно, они по-прежнему сохраняют свое значение. В частности, следует отметить, что характеристики чувствительности термоионизационного источника ионов урана (ЖТФ. 1970. Т. 40, № 7. С. 1534–1536), который использует данную теорию, до сих пор остаются рекордными.

Институт аналитического приборостроения РАН, г. Санкт-Петербург
Контакты: Галль Лидия Николаевна, lngall@narod.ru

В статье в точных математических терминах сформулирована задача оптимального согласования сформированного источником пучка заряженных частиц и диспергирующего элемента и сконструирован класс трехмерных электрических полей аддитивного типа, реализующих ахроматическую фокусировку ленточных пучков в тонком слое возле плоскости симметрии.

Институт аналитического приборостроения РАН, г. Санкт-Петербург (Галль Л.Н.)
Санкт-Петербургский государственный политехнический университет (Голиков Ю.К.)
Контакты: Галль Лидия Николаевна, lngall@narod.ru

В статье определен новый (на тот момент — 1989 г.) класс электростатических полей, в котором осуществляется пространственно-временнáя фокусировка в направлении разделения ионов по времени пролета, проанализированы его свойства. Описывается общий подход к синтезу потенциалов с идеальной пространственно-временнóй фокусировкой, впоследствии с успехом использованный Ю.К. Голиковым при синтезе конкретных конфигураций для многооборотных времяпролетных масс-анализаторов. Поле, рассмотренное в данной работе в качестве основного примера, получило широкую известность в силу использования его впоследствии в новом классе масс-спектрометрических приборов — электростатических ловушках «Орбитрап»™ с Фурье-анализом.

Институт аналитического приборостроения РАН, г. Санкт-Петербург (Галль Л.Н., Печалина Е.Э.)
Санкт-Петербургский политехнический университет (Голиков Ю.К.)
Контакты: Галль Лидия Николаевна, lngall@narod.ru

В этой статье исследуется трехмерное уравнение Лапласа. Используя такие нетрадиционные приемы, как круговые переменные и аддитивно-мультипликативное разделение переменных, удается отыскать новые и физически необычные решения.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет (Голиков Ю.К., Аверин И.А.)
Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург (Аверин И.А.)
Контакты: Аверин Игорь Андреевич, agreer@bk.ru

В статье изложены элементы теории осесимметричной ионной ловушки с квадратичной зависимостью потенциала от одной из координат. Изучена и классифицирована динамика ионов в осесимметричной ловушке в различных режимах.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
Контакты: Соловьев Константин Вячеславович, k-solovyev@mail.ru

В статье развивается аналитический аппарат представления электрических спектрографических сред с гармоническим обобщенно-однородным потенциалом вида

где P, Q, R — однородные по Л. Эйлеру функции с целочисленной кратностью. На базе комплексного потенциала Донкина для однородных функций нулевой кратности строится точный алгоритм синтеза таких потенциалов, содержащих в качестве свободного варьируемого элемента произвольные функции комплексного переменного. Анализируются эквипотенциальные портреты подобных полей и обсуждаются варианты их применения в электронной спектроскопии.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
Контакты: Краснова Надежда Константиновна, n.k.krasnova@mail.ru

В статье исследуется вопрос о влиянии однородного магнитного поля на разрешающую способность квадрупольного масс-спектрометра. Фрагмент магнитного поля в виде короткой магнитной линзы размещается в разных точках канала масс-фильтра. Анализируются ситуации продольного и поперечного магнитного поля.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
(Голиков Ю.К., Краснова Н.К., Соловьев К.В.)
ЗАО «Научные приборы», Санкт-Петербург (Елохин В.А., Николаев В.И.)
Контакты: Краснова Надежда Константиновна, n.k.krasnova@mail.ru

Использование метода осреднения для расчета статических возмущений анализатора Orbitrap позволяет детально изучить влияние различных неточностей изготовления и задания напряжений на частоту осевых колебаний ионов и на разрешение по массам. Показано, что сдвиг электродов относительно друг друга приводит лишь к возмущениям более высокого порядка малости, в то время как неточность изготовления самих электродов и наличие щели для ввода ионов являются ключевыми факторами, определяющими разрешающую способность анализатора. Приведены примеры взаимной компенсации влияния различных отклонений от идеальности поля.

ThermoFisher Scientific, Бремен, Германия (Макаров А.А., Гринфельд Д.Е.)
ИОФРАН, Москва, Россия (Макаров А.А., Монастырский М.А.)
Контакты: Макаров Александр Алексеевич, alexander.makarov@thermofisher.com

Рассмотрены фокусирующие свойства простого времяпролетного масс-спектрометра, ионно-оптический тракт которого не содержит рефлектора ионов. Высокие значения разрешающей способности и чувствительности достигаются тем, что электростатический ускоритель ионных пакетов выполнен в виде системы внешних по отношению к ионному потоку электродов, формирующих неоднородное электростатическое поле, которое наряду с ускорением осуществляет одновременно высококачественную времяпролетную и пространственную фокусировки ионных пакетов непосредственно на входную плоскость детектора ионов.

РГП Институт ядерной физики Министерства индустрии и новых технологий. Алматы, Казахстан (Якушев Е.М., Назаренко Л.М., Алдияров Н.У.)
Алматинский университет энергетики и связи, Казахстан (Бимурзаев С.Б.)
Контакты: Якушев Евгений Михайлович evgeniy.yakushev@inbox.ru

Получены аналитические выражения для двумерного потенциала электростатического поля пятиэлектродного бессеточного зеркала. Проанализированы различные методы расчета траекторий заряженных частиц в таких зеркалах. Рассмотрено поведение пучков и рассчитаны приборные характеристики времяпролетного масс-спектрометра на основе предложенного зеркала.

Актюбинский региональный государственный университет им. К. Жубанова, Актобе, Казахстан
(Спивак-Лавров И.Ф.)
Военный институт Сил воздушной обороны им. Т.Я. Бегельдинова, Актобе, Казахстан (Байсанов О.А.)
Алматинский университет энергетики и связи, Алматы, Казахстан (Сапаргалиев А.А.)
Западно-Казахстанский государственный медицинский университет им. М. Оспанова,
Актобе, Казахстан (Тургамбаева А.У.)
Контакты: Спивак-Лавров Игорь Феликсович, spivakif@rambler.ru

Предложен метод расчета осесимметричных и трансаксиальных полей, основанный на разбиении потенциала на два слагаемых. Основное слагаемое является гармонической функцией двух переменных η = ln (ρ /ρ₀) и z, удовлетворяющей заданным граничным условиям. Гармоническая составляющая потенциала находится аналитически с помощью методов теории функций комплексной переменной. Второе слагаемое является решением неоднородного уравнения с нулевыми граничными условиями Дирихле и может быть найдено численно с необходимой точностью.

Актюбинский региональный государственный университет им. К. Жубанова, г. Актобе, Казахстан
Контакты: Спивак-Лавров Игорь Феликсович, spivakif@rambler.ru

В работе описана техника аналитических вычислений для расчета трехмерных полей системы электродов сложных форм и поля объемного заряда пучков частиц. Дан анализ сингулярностей интегральных представлений потенциала и напряженности поля и приведено решение практической задачи расчета пушки мощного клистрона с плоским пучком.

Институт вычислительных технологий СО РАН, г. Новосибирск
Контакты: Иванов Валентин Яковлевич, vivanov.48@mail.ru

В работе исследуется учет максвелловских поправок для высокочастотных электрических полей с архимедовыми свойствами. Показано, что существуют такие аналитические решения уравнений Максвелла, которые можно использовать для архимедовой транспортировки заряженных частиц. Важным моментом является то, что указанные электромагнитные поля реализуют аналитически точную архимедову транспортировку заряженных частиц, в том числе при наличии и существенном воздействии на движение заряженных частиц добавок к электромагнитному полю, вытекающих из уравнений Максвелла.

Институт аналитического приборостроения РАН, г. Санкт-Петербург
Контакты: Бердников Александр Сергеевич, asberd@yandex.ru

На основе ионно-оптических систем с плоскими дискретными электродами разработана ионная ловушка monotrap с суперпозицией линейных высокочастотных и однородных статических электрических полей с монополярным пространством удержания ионов. С использованием концепции псевдопотенциала исследованы траектории движения во время ввода и удержания ионов. Показано, что свойства monotrap позволяют использовать ее в качестве измерительной ячейки масс-спектрометров с преобразованием Фурье.

Рязанский государственный радиотехнический университет, г. Рязань.
Контакты: Журавлев Владимир Владимирович, vladimir.rgrtu@mail.ru

Исследованы особенности структуры пучка траекторий заряженных частиц в электростатическом поле с точки зрения теории катастроф и характеристик волнового фронта семейства траекторий. Установлены типы каустик вблизи плоскости фокусировки в зависимости от порядка фокусировки. Дана классификация особенностей в терминах теории катастроф.

Институт аналитического приборостроения РАН, г. Санкт-Петербург
Контакты: Щербаков Анатолий Петрович, anpshch@yandex.ru

В настоящее время в большинстве корпускулярно-оптических устройств с магнитным полем используются магниты на основе магнитомягких материалов. Использование же сверхпроводящих магнитов ограничено, как правило, простейшей формой, в которой сечением магнита является окружность. Создание сверхпроводящих магнитных систем более сложной формы может в ряде случаев, особенно в устройствах по управлению пучками легких ионов (с энергиями до нескольких сотен МэВ) для лучевой терапии [1], заменить тяжелые магниты на основе цельных сердечников более легкими и имеющими в пять раз более сильное поле системами на основе сверхпроводящих обмоток, которые, как показано в статье, обладают существенно иными краевыми полями, чем поля традиционных магнитных систем.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
Контакты: Матышев Александр Александрович, a2m2001@mail.ru

Предложен простой и эффективный алгоритм расчета бесселевых функций чисто мнимого индекса (порядка). Указаны физические проблемы, особенно в области корпускулярной оптики, которые аналитически разрешаются с помощью подобных функций.

¹Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
²New Mexico State University, Department of Physics, USA
Контакты: Матышев Александр Александрович, a2m2001@mail.ru

Одной из важных задач при создании биосенсорных и микрофлюидных устройств является контроль качества фиксации чувствительного слоя, необходимый для обеспечения требуемых функциональных характеристик. Среди методов неразрушающего контроля свойств поверхности материалов выгодно выделяются методы оптической спектрофотометрии как простые, надежные и наиболее доступные для исследовательской лаборатории. В работе рассмотрен спектрофотометрический способ контроля соединения тонкой пленки микронных размеров с оптически прозрачной подложкой. Предложенный подход продемонстрирован на примере контроля качества фиксации полиакриламидного геля на поверхности пластины из полиметилметакрилата, которая предварительно была подвергнута химической (или физической) обработке и силанизации.

Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (Посмитная Я.С., Евстрапов А.А.)
Институт аналитического приборостроения РАН, г. Санкт-Петербург (Посмитная Я.С., Евстрапов А.А.)
Контакты: Посмитная Яна Станиславовна, posmitnaya@rambler.ru