Input ion optics of inductively coupled plasma quadrupole mass spectrometers. Part 3. Asymmetrical systems with local arc-shaped ion deflection

Третья часть обзора о входной ионной оптике квадрупольных масс-спектрометров с индуктивно связанной плазмой посвящена асимметричным системам, формирующим своими линзами локальное дугообразное одностороннее отклонение ионов. Рассмотрены устройство и особенности только двух известных к настоящему времени вариантов оптики данного типа: 1 - разработка Айовского университета (Эймс, США), внедренная корпорацией Thermo Jarrell Ash в серийном производстве масс-спектрометров QUADRION и оптико-масс-спектрометров POEMS, позже использованная Токийским технологическим институтом (Япония) для модернизации оптики масс-спектрометров VG PQ2/S/Omega/3 производства Thermo Elemental/Electron; 2 - разработка Атомного исследовательского центра (Бхабха, Индия), отличающаяся типом дефлекторов. Первый вариант был основан на использовании в составе оптики набора параллельных стальных вертикально расположенных пластин, пропускающих ионы через соответственно смещенные по дугообразной траектории отверстия с помощью приложения к пластинам потенциалов постоянного тока разной величины и полярности. Второй вариант отличался применением в качестве дефлекторов трех последовательных горизонтальных линз, каждая из которых состояла из двух противоположных одинаковых частей - активной и пассивной. По вертикали дефлекторы были разделены между собой двумя перегородками, снабженными отверстиями для пропускания ионов. Дугообразное отклонение ионов от оси оптики и обратно, согласованное с расположением вышеназванных отверстий, обеспечивали приложенные к соответствующим активным полулинзам положительные потенциалы постоянного тока разной величины. Обсуждены также способ и устройство эффективного ослабления депрессирующего влияния послескиммерного пространственного матричного заряда посредством его электронного облучения (приоритет Айовского университета). Названа причина достижения этого положительного эффекта - электронная нейтрализация пространственного заряда, значительно ослабляющая радиальные потери ионов аналитов после скиммера и соответственно увеличивающая их транспорт через оптику.The third part of the review about the input ion optics of inductively coupled plasma quadrupole mass spectrometers is devoted to asymmetrical systems with the local one-sided arc-shaped ion deflection. This publication covers only two variants of such ion optics known to date: 1 - design of Iowa State University (Ames, USA) used by Thermo Jarrell Ash Corp. for the serial manufacturing of mass spectrometers QUADRION and optical emission mass spectrometers POEMS, and later for the modification of ion optics of mass spectrometers VG PQ2/S/Omega/3 (Thermo Elemental/Electron) in Tokyo Institute of Technology (Japan); 2 - design of Bhabha Atomic Research Centre (India) with another type of ion deflectors. The first variant is based on the use in the optics the set of parallel vertically mounted stainless steel plates that transmit the ions through the special holes and shift the ions according to the arc-shaped trajectory when applying different direct current voltages with opposite polarity to the plates. The second variant differed in the use of three sequential longitudinal lenses as deflectors. Every one of these lenses was divided into two equal opposite parts - active and passive. Deflectors were separated by the two vertical plates fitted with the special holes for ions transportation along the arc-shaped trajectory when applying to the active parts of the lenses different direct current voltages with positive polarity. The techniques for the reduction of the matrix space charge effects using the supplemental source with electron irradiation of ion beam after skimmer in the optics (priority of Iowa State University) is also discussed

ВХОДНАЯ ИОННАЯ ОПТИКА КВАДРУПОЛЬНЫХ МАСС-СПЕКТРОМЕТРОВ С ИНДУКТИВНО СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМОЙ. ЧАСТЬ 3. АСИМЕТРИЧНЫЕ СИСТЕМЫ С ЛОКАЛЬНЫМ ДУГООБРАЗНЫМ ОТКЛОНЕНИЕМ ИОНОВ

The third part of the review about the input ion optics of inductively coupled plasma quadrupole mass spectrometers is devoted to asymmetrical systems with the local one-sided arc-shaped ion deflection. This publication covers only two variants of such ion optics known to date: 1 – design of Iowa State University (Ames, USA) used by Thermo Jarrell Ash Corp. for the serial manufacturing of mass spectrometers QUADRION and optical emission mass spectrometers POEMS, and later for the  modification of ion optics of mass spectrometers VG PQ2/S/Omega/3 (Thermo Elemental/Electron) in Tokyo Institute of Technology (Japan); 2 – design of Bhabha Atomic Research Centre (India) with another type of ion deflectors. The first variant is based on the use in the optics the set of parallel vertically mounted stainless steel plates that transmit the ions through the special holes and shift the ions according to the arc-shaped trajectory when applying different direct current voltages with opposite polarity to the plates. The second variant differed in the use of three sequential longitudinal lenses as deflectors. Every one of these lenses was divided into two equal opposite parts – active and passive. Deflectors were separated by the two vertical plates fitted with the special holes for ions transportation along the arc-shaped trajectory when applying to the active parts of the lenses different direct current voltages with positive polarity. The techniques for the reduction of the matrix space charge effects using the supplemental source with electron irradiation of ion beam after skimmer in the optics (priority ofIowaStateUniversity) is also discussed.         Keywords: inductively coupled plasma mass-spectrometry, asymmetrical ion optics, arc-shaped ion deflection.(Russian)DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2015.19.2.007 Surikov V.T. Federal State Budget Institute of Science «Institute of Solid State Chemistry of Ural Branch of Russian Academy of Sciences» (ISSC UB RAS), Ekaterinburg, Russian FederationТретья часть обзора о входной ионной оптике квадрупольных масс-спектрометров с индуктивно связанной плазмой посвящена асимметричным системам, формирующим своими линзами локальное дугообразное одностороннее отклонение ионов. Рассмотрены устройство и особенности только двух известных к настоящему времени вариантов оптики данного типа: 1 – разработка Айовского университета (Эймс, США), внедренная корпорацией Thermo Jarrell Ash в серийном производстве масс-спектрометров QUADRION и оптико-масс-спектрометров POEMS, позже использованная Токийским технологическим институтом (Япония) для модернизации оптики масс-спектрометров VG PQ2/S/Omega/3 производства Thermo Elemental/Electron; 2 – разработка Атомного исследовательского центра (Бхабха, Индия), отличающаяся типом дефлекторов. Первый вариант был основан на использовании в составе оптики набора параллельных стальных вертикально расположенных пластин, пропускающих ионы через соответственно смещенные по дугообразной траектории отверстия с помощью приложения к пластинам потенциалов постоянного тока разной величины и полярности. Второй вариант отличался применением в качестве дефлекторов трех последовательных горизонтальных линз, каждая из которых состояла из двух противоположных одинаковых частей – активной и пассивной. По вертикали дефлекторы были разделены между собой двумя перегородками, снабженными отверстиями для пропускания ионов. Дугообразное отклонение ионов от оси оптики и обратно, согласованное с расположением вышеназванных отверстий, обеспечивали приложенные к соответствующим активным полулинзам положительные потенциалы постоянного тока разной величины. Обсуждены также способ и устройство эффективного ослабления депрессирующего влияния послескиммерного пространственного матричного заряда посредством его электронного облучения (приоритет Айовского университета). Названа причина достижения этого положительного эффекта – электронная нейтрализация пространственного заряда, значительно ослабляющая радиальные потери ионов аналитов после скиммера и соответственно увеличивающая их транспорт через оптику.    Ключевые слова: масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой, асимметричная ионная оптика, дугообразное отклонение ионов. DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2015.19.2.00

ВХОДНАЯ ИОННАЯ ОПТИКА КВАДРУПОЛЬНЫХ МАСС-СПЕКТРОМЕТРОВ С ИНДУКТИВНО СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМОЙ. ЧАСТЬ 2. АСИММЕТРИЧНЫЕ СИСТЕМЫ С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ СМЕЩЕНИЕМ ИОНОВ

The published and other information about input ion optics of quadrupole mass spectrometer with inductively coupled plasma are integrated and systematized in this review. This part of review is devoted to asymmetrical optical systems with deflectors for parallel shift of the ion beam. There were revealed the reasons for choosing this optics based on its benefits. All variants of such optics were divided into two chronological groups – before and after their combination with multipole reaction-collision cells. The features of design and functioning of different types of cells and deflectors were discussed. The behavior of extracted plasma particles inside of different parts of optics were also considered. In particular, initial explanation of the positive effect in the soft mode extraction of ions introduced into the optics came under doubts and criticism, so alternative theory was offered instead.Main attention was paid to the сonstruction, positioning and properties of two the above-mentioned chronological groups of optical systems of different mass spectrometers: first (1983-2000 years), used in PMS 100/200/2000, HP 4500, Agilent 7500a/i/s, ICPM 8500, EMS 200 and TS Sola; and second (1999-2014 years), equipped with hexapole cells in Platform ICP/XS, PQExCell, XSeriesI/II, ICP-MS2000, or with octapole cells in model series of Agilent 7500c/cs/ce/cx/7700/8800/7900. There was considered conceptual novelty of triplemultipole mass spectrometer Agilent 8800 ICP-QQQ, which makes possible its outstanding efficiency in the elimination of spectral overlap, improvement the reliability of analytical results and lowering detection limits, confirmed by numerous authors when analyzing the set of difficult samples with complex composition..Keywords: inductively coupled plasma mass-spectrometry, asymmetrical ion optics, deflectors, parallel (off-axis) shift of ions, multipole cells.(Russian)DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2014.18.3.001 Surikov V.T.1 and Pupyshev A.A.2  1Federal State Budget Institute of Science «Institute of Solid State Chemistry of Ural Branch of Russian Academy of Sciences» (ISSC UB RAS), Ekaterinburg, Russian Federation2Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Professional Education «Ural Federal University named after the first President of Russia B.N. Eltsin» (UrFU), Ekaterinburg, Russian Federation Систематизированы литературные и другие сведения о входной ионной оптике квадрупольных масс-спектрометров с индуктивно связанной плазмой. Данная часть обзора посвящена асимметричным системам с отклоняющими устройствами, предназначенными для параллельного смещения потока ионов. Выявлены причины выбора такой оптики и ее преимущества, разобраны варианты ее устройства, которые можно разделить на две хронологические группы – до и после сочетания с мультипольными газопродуваемыми реакционно-столкновительными ячейками. Обсуждены особенности конструкции и функционирования разных типов ячеек, а также ионных дефлекторов. Рассмотрено поведение экстрагированных частиц плазмы внутри разных участков ионной оптики. В частности, критически рассмотрена первоначальная теория, объясняющая природу положительного эффекта мягкого режима экстракции ионов, вводимых в оптику, взамен предложено альтернативное объяснение.Главное внимание уделено конструкции, расположению и cвойствам двух вышеназванных хронологических групп оптики в серийных масс-спектрометрах: ранней (1983-2000 гг.), использованной в PMS 100/200/2000, HP 4500, Agilent 7500a/i/s, ICPM 8500, EMS 200 и TS Sola; последующей (1999-2014 гг.), снабженной гексапольными ячейками в Platform ICP/XS, PQExCell, XSeriesI/II, ICP-MS 2000 или октапольными ячейками в модельном ряду Agilent 7500c/cs/ce/cx/7700/8800/7900. Рассмотрена концептуальная новизна ионной оптики трехмультипольного масс-спектрометра Agilent 8800 ICP-QQQ, принципиально отличающейся размещением перед октапольной ячейкой предварительного квадруполя, что обеспечило наилучшую  в настоящее время эффективность по избавлению от спектральных наложений, повышению достоверности получаемых результатов и улучшению пределов обнаружения, подтвержденную многочисленными авторами на примере анализа множества разнообразных проб сложного состава.  Ключевые слова: масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой, асимметричная ионная оптика, дефлекторы, параллельное смещение ионов, мультипольные ячейкиDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2014.18.3.001

Formation of professional competences of bachelors in the execution of final qualification work

The aim of this article is to provide a modern level of development of economic and organizational issues in the final qualifying works for preparation of bachelors vocational training specialization «Technology and equipment of mechanical engineering» and formation of the appropriate competencies. The maximum approximation of the educational environment to the conditions of the real production will allow to carry out the competence of practice-oriented approach in the training of highly qualified specialists for the Russian machinebuilding.Целью данной статьи является обеспечение современного уровня разработки экономических и организационных вопросов в ВКР при подготовке бакалавров профессионального обучения профилизации «Технологии и оборудование машиностроения» и формирование соответствующих компетенций. Максимальное приближение образовательной среды к условиям реального производства позволит осуществить компетентностный практико-ориентированный подход в подготовке высококвалифицированных специалистов для российского машиностроения

Дослідження професійної думки фахівців фармації щодо розвитку фармацевтичного забезпечення населення України

Aim. To research some ways of further development of pharmaceutical support of the population by studying the professional opinion of pharmacy specialists. Materials and methods. Specially designed questionnaires were used for the study; the data were analyzed using the formal-logical method, system analysis, the analogy and comparison method. Results. The study involved 112 respondents; among them pharmacists aged 30-35 and the work experience of more than 5 years dominated. The studies showed that for further development of pharmaceutical support of the population pharmacy specialists specified the following areas: improving pharmacy network activities, restoring the production function in pharmacies, providing social protection for pharmacy specialists, and personnel issues. Conclusions. The sociological survey has been conducted among pharmacy employees; the socio-demographic characteristics of the pharmacy staff and the attitude of employees to the social protection provision have been described. It has been determined that for the further development of pharmaceutical support of the population in Ukraine it is advisable to rely on the aspects studied by us in the following areas: improving pharmacy networks, restoring the production function in pharmacies, strengthening social protection of pharmacy specialists both on the part of the employer and public pharmaceutical organizations. It has been found that for further improvement of the pharmacy business in Ukraine, fruitful cooperation is necessary at all levels of pharmacy management and individual sections of public healthcare facilities and medical institutions with mandatory consideration of the professional opinion of healthcare providers and relying on it when forming priorities for further development of pharmaceutical support the population in Ukraine. It will allow to effectively maintain the prestige of pharmacy as a sector of the healthcare industry.Мета – дослідження шляхів подальшого розвитку фармацевтичного забезпечення населення шляхом вивчення професійної думки фахівців фармації. Матеріали та методи. Для дослідження використовували спеціально розроблені анкети-опитувальники, дані аналізували формально-логічним методом. Застосовували також системний аналіз, метод аналогії і порівняння. Результати дослідження. Для дослідження було залучено 112 респондентів, серед яких домінували фармацевти (провізори) віком 30-35 років, зі стажем роботи понад 5 років. Дослідження засвідчили, що для подальшого розвитку фармацевтичного забезпечення (ФЗ) населення фахівці фармації (ФФ) вбачають такі напрями: упорядкування діяльності аптечних мереж, відновлення виробничої функції в аптеках, забезпечення соціального захисту ФФ, кадрові питання. Висновки. Проведено соціологічне дослідження серед працівників аптеки, описано соціально-демографічні характеристики колективу аптечного закладу та ставлення працівників до забезпечення соціального захисту. Визначено, що для подальшого розвитку ФЗ населення в Україні доцільно враховувати опрацьовані нами аспекти за напрямами: упорядкування діяльності мереж аптечних закладів, відновлення виробничої функції в аптеках, посилення соціального захисту ФФ як з боку роботодавця, так і з боку громадських фармацевтичних організацій. З’ясовано, що для подальшого удосконалення аптечної справи в Україні необхідна плідна співпраця на усіх рівнях управління фармацією і окремих ланках ФЗ населення та медичних закладів з обов’язковим врахуванням професійної думки ФФ, на яку треба спиратись під час формування першочергових завдань розвитку ФЗ населення в Україні, що дозволить ефективно підтримувати престижність фармації як сектора галузі охорони здоров’я

Formation, accumulation and development of human capital in the modern conditions

Purpose: The aim of the study is to identify trends in the formation of human capital. Design/Methodology/Approach: The theoretical and methodological basis of the research is the scientific works of domestic and foreign scientists in the field of labor economics, human capital and management. Historical, statistical, economic and social sources of information were used to approach the subject under modern conditions. Findings: It was revealed that in the rural and urban areas the reproduction of human resources is carried out at various rates. The demographic factors influencing the reproduction of labor resources in the Russian Federation were analyzed. Practical implications: The authors substantiated the conclusions that the existence of problems in the development of rural territories is the result of the insufficient effectiveness of the measures taken by state authorities in the agrarian sphere. Originality/Value: Recommendations were made to improve the efficiency of social and economic policy in rural areas, including an increase in government subsidies to social infrastructure facilities, including feldsher-obstetric items, objects of pre-school and school education and culture.peer-reviewe

Jahn-Teller effect problems via ultrasonic experiments. Application to the impurity crystal CdSe:Cr

Based on the data analysis of ultrasonic experiments, a novel approach has been developed to explore Jahn-Teller effect (JTE) problems in non-cubic crystals with JT centers without involving additional experimental data beyond the information about the electronic term and crystal symmetry. Distinguished from cubic crystals, the axis of symmetry of the bulk non-cubic crystal do not necessarily coincide with those of the local impurity center, thus complicating the relation between the distortions produced by the ultrasound wave and the JTE active modes. We analysed the problem with corresponding calculations for the wurtzite-type hexagonal crystal CdSe:Cr 2+ , in which the chromium ion substitutes the cadmium one in the tetrahedral environment, resulting in its electronic ground state 5 T 2 (e 2 t 2 ). Experimental investigation of this system by ultrasound at frequencies of 28-105 MHz in the temperature range of 4-180 K, yields a peak in the attenuation of the ultrasound below 40 K for the normal modes related to the c 11 , c 44 , c 55 , c 55 , and c 66 elastic moduli. The peak has been interpreted as the manifestation of the JTE, similar to the one, observed in cubic crystals doped with 3d ions. However, no anomalies of attenuation have been detected for the mode related to the c 33 elastic modulus, in contradiction to the theoretical predictions based on the previous method, worked out for cubic crystals. In the new method we obtained direct relations between the deformations, related to the crystal moduli, and the local JT modes, calculated the partition functions for each of the three possible JTE problems for systems with an electronic T term, T⊗e, T⊗t 2 and T⊗(e + t 2 ) revealed how these deformations alter the vibronic energy levels responsible for the relaxations in the JT centers. It emerged that in the wurtzite crystal under consideration, only in the T⊗e problem the deformation related to the elastic moduli c 33 displaces all the vibronic energy level uniformly, without relaxation possibilities, thus supporting the new method and explaining the experimental observations. © Published under licence by IOP Publishing Ltd.This research work was carried out within the Russian state assignment No.AAAA-A18-118020190098-5. We acknowledge the support from the HLD at HZDR, member of the European Magnetic Field Laboratory (EMFL), from Russian Foundation for Basic Research (project 18-02-00332 a), and from UrFU Center of Excellence "Radiation and Nuclear Technologies" (Competitiveness Enhancement Program). N.S.A. thanks the Foundation for the Advancement of Theoretical Physics and Mathematics "BASIS" (Russia)

Numerical adiabatic potentials of orthorhombic Jahn-Teller effects retrieved from ultrasound attenuation experiments. Application to the SrF2:Cr crystal

A methodology is worked out to retrieve the numerical values of all the main parameters of the six-dimensional adiabatic potential energy surface (APES) of a polyatomic system with a quadratic T-term Jahn-Teller effect (JTE) from ultrasound experiments. The method is based on a verified assumption that ultrasound attenuation and speed encounter anomalies when the direction of propa- gation and polarization of its wave of strain coincides with the characteristic directions of symmetry breaking in the JTE. For the SrF2:Cr crystal, employed as a basic example, we observed anomaly peaks in the temperature dependence of attenuation of ultrasound at frequencies of 50-160 MHz in the temperature interval of 40-60 K for the wave propagating along the [110] direction, for both the longitudinal and shear modes, the latter with two polarizations along the [001] and [110] axes, respectively. We show that these anomalies are due to the ultrasound relaxation by the system of non-interacting Cr2+ JT centers with orthorhombic local distortions. The interpretation of the ex- perimental findings is based on the T2g (eg +t2g) JTE problem including the linear and quadratic terms of vibronic interactions in the Hamiltonian and the same-symmetry modes reduced to one interaction mode. Combining the experimental results with a theoretical analysis we show that on the complicated six-dimensional APES of this system with three tetragonal, four trigonal, and six orthorhombic extrema points, the latter are global minima, while the former are saddle points, and we estimate numerically all the main parameters of this surface, including the linear and quadratic vibronic coupling constants, the primary force constants, the coordinates of all the extrema points and their energies, the energy barrier between the orthorhombic minima, and the tunneling splitting of the ground vibrational states.Comment: 8 pages, 3 figure

Implementation of blended learning technologies in training CNC machine operators in the enterprise training center

В статье определены основные условия, необходимые для подготовки операторов станков с ЧПУ в условиях учебного центра предприятия с применением технологии смешанного обучения. Описана разработанная педагогическая модель, раскрыт её организационно-процессуальный блок. Проведен сравнительный анализ интернет-платформ для размещения электронного курса.The article defines the basic conditions necessary for the training of CNC machine operators in the conditions of an enterprise training center using blended learning technology. The developed pedagogical model is described, its organizational and procedural block is disclosed. A comparative analysis of Internet platforms for placing an electronic course has been carried out

Donor DBH excitons and magnetism of Mn doped ZnO

In this paper the results of the study of optical absorption, photo-EPR signals and magnetic measurements of hydrothermal single crystals of zinc oxide doped with manganese were presented. Several lines were detected in optical absorption spectra at the temperature of 4.2 K and 77.3 K for σ- and π- polarizations of light in a 1.72-2.3 eV spectral range. These lines are attributed to a donor exciton [(d5 + h)e] that emerges as a result of the Coulomb binding of a free s electron and a hole, which is localized on p-d hybridized states. Properties of these lines are significantly different from the properties of lines of donor and acceptor excitons in II-VI:3d compounds. In EPR-spectra of Zn1-xMnxO crystals the intensity of allowed and forbidden EPR-signals of Mn2+ (d 5)-ions does not change under the illumination while the intensity of EPR-signals of unintentional Fe3+ (d 5)-ions decreases by 70 %. The value of the magnetic susceptibility of Zn1-xMnxO (x = 0.0009) is in linear dependence with temperature, which agrees with the Curie equation. Temperature dependence of the inverse value of the Mn2+ magnetic susceptibility indicates that the exchange interaction in ZnO:Mn crystals is absent. New experimental results allow us to assume that investigated Zn1-xMnxO (x = 0.0009) samples are semiconductors in the forbidden gap of which the donor level of d5/d4 does not exist. The hybridization of d5 states of Mn2+ and p states of the nearest four oxygen ions O2- leads to pushing out the antibonding DBH-states (d 5 + p) into the forbidden gap. The transitions of electrons from DBH-states to the conduction band provide a broad band of the impurity absorption in ZnO:Mn. Below this band we observed a, b, c and d lines, which are called dbh-donor excitons [(d5+h)e]. © Published under licence by IOP Publishing Ltd.Russian Academy of Medical Sciences, RAMS: 18-10-2-6.Ministry of Education and Science of the Russian Federation, MinobrnaukaThe research was carried out within the state assignment of Minobrnauki of Russia (theme “Magnet” No.АААА-А18-118020290129-5, theme “Electron” No. АААА-А18-118020190098-5) and within the state assignment no. 3.6115.2017/8.9 of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation for the Ural Federal University, with the support of the grant of Ural branch of Russian Academy of Science № 18-10-2-6