DE102004014584B4

DE102004014584B4 - Hochfrequenz-Quadrupolsysteme mit Potentialgradienten

Info

Publication number: DE102004014584B4
Application number: DE102004014584A
Authority: DE
Inventors: Jochen Franzen; Gerhard Weiss; Carsten Stoermer
Original assignee: Bruker Daltonik GmbH
Current assignee: Bruker Daltonics GmbH and Co KG
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2004-03-25
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2024-03-26
Also published as: DE102004014584A1; GB2412493A; US20050274887A1; US7164125B2; GB0505986D0; GB2412493B

Abstract

Hochfrequenz-Quadrupolsystem aus elektrisch gut leitenden Längselektroden, die jeweils an ein Gleichspannungspotential und eine Hochfrequenzspannung angeschlossen sind und auf deren Oberflächen, die der Achse des Quadrupolsystems zugewandt sind, sich jeweils isoliert aufgebrachte Metalldünnschichten befinden, die sich jeweils von einem Ende der Längselektroden zum anderen Ende der Längselektroden erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass nicht nur die Längselektroden, sondern auch die auf ihnen befindlichen Metalldünnschichten an jeweils gleiche Phasen der Hochfrequenzspannung angeschlossen sind, und dass an beide Enden jeder Metalldünnschicht jeweils Gleichspannungspotentiale so angelegt sind, dass über jede Metalldünnschicht hinweg ein Gleichspannungspotentialgradient entsteht.

Description

Die Erfindung betrifft zweidimensionale Quadrupolsysteme, längs deren Achse ein axiales Gleichspannungsfeld überlagert wird. Solche Systeme sind beispielsweise aus US 5847386 A bekannt.
Die Erfindung besteht darin, die hyperbolischen oder zylindrischen Oberflächen von Quadrupolsystemen mit isoliert aufgebrachten Metallfilmen zu beschichten und durch entsprechende elektrische Beschaltung mit hochfrequenzüberlagerten Gleichspannungspotentialen axiale Potentialgradienten oder Sattelrampen zu erzeugen. Solche Systeme haben viele Einsatzmöglichkeiten, die von Massenfiltern hoher Transmission bis zu Fragmentierungszellen mit extrem geringen Ionenverlusten reichen.
Stand der Technik
Seit langem werden für verschiedenartige Anwendungen, beispielsweise für Ionenführungssysteme („ion guides"), für die Erzeugung monoenergetischer Ionenstrahlen, insbesondere aber für Stoßzellen zur Fragmentierung und Thermalisierung von Ionen, radial rücktreibende Einsperrsysteme für Ionen mit axial überlagerten elektrischen Gleichspannungsfeldern gesucht. In diesen Systemen können Ionen beispielsweise nicht nur durch Stöße fragmentiert, sondern auch thermalisiert und anschließend oder währenddessen zum Ionenausgang am Ende des Systems transportiert werden. Selbst für hochauflösende Massenfilter mit zweidimensionalen Quadrupolfeldern würde ein Gleichspannungs-Potentialprofil längs der Achse völlig neue Möglichkeiten bieten, insbesondere im Hinblick auf hohe Transmission und einen Betrieb bei erhöhtem Bremsgasdruck. Als „zweidimensionale Quadrupolfelder" werden hier, wie in der Fachliteratur üblich, die Felder verstanden, die sich in Systemen aus vier runden oder hyperbolischen Längselektroden einstellen.
Da es für die quadrupolaren Hochfrequenz-Elektrodensysteme mit ihrer radialen Rückhaltekraft viele Anwendungen und damit viele Bezeichnungsmöglichkeiten gibt, beispielsweise Massenfilter, Ionenführungsysteme, Fragmentierungszellen oder Thermalisierungszellen, wird im Folgenden, wenn keine nähere Spezialisierung erforderlich ist, einfach von „Quadrupolsystemen" gesprochen. Es handelt sich bei diesen Quadrupolsystemen, bildlich gesprochen, um das Einsperren von Ionen in ein virtuelles Rohr mit radial ansteigenden rücktreibenden Kräften. Quadrupolsysteme mit Potentialgradienten entsprechen geneigten Rohren, in denen der Inhalt unter der Wirkung der Neigung in eine Richtung fließt.
Die einfachste (und am längsten bekannte) Lösung für die Überlagerung eines elektrischen Längsfeldes besteht darin, ein Quadrupolelektrodensystem aus vier dünnen Widerstandsdrähten herzustellen, an denen jeweils ein Gleichspannungsabfall erzeugt wird. Die dünnen Drähte benötigen aber eine recht hohe Hochfrequenzspannung, um das quadrupolare Hochfrequenzfeld zu erzeugen, da der größte Spannungsabfall in der unmittelbaren Umgebung des dünnen Drahts erfolgt. Der Widerstand darf außerdem nicht besonders hoch sein, da sonst die Hochfrequenzwechselspannung sich nicht genügend schnell längs der Drähte ausbreiten kann. Es können also nur sehr geringe Gleichspannungsabfälle längs des Drahtes erzeugt werden. Des Weiteren ist es schwierig, gewünschte Profile des elektrischen Gleichfeldes längs der Achse zu erzeugen. Außerdem ist der Pseudopotentialwall zwischen den Drähten sehr niedrig; die Ionen können sehr leicht entweichen.
Eine weitere Möglichkeit bieten pseudo-hyberbolische Quadrupolsysteme, die aus einer Vielzahl aufgespannter Drähte bestehen, welche die vier Hyperbolflächen eines idealen Quadrupolsystems nachformen. Solche aus Draht nachgebildeten hyperbolischen Quadrupolsysteme sind schon vor etwa 40 Jahren in der Arbeitsgruppe von Wolfgang Paul, dem Erfinder aller Quadrupolsysteme, verwendet worden. Diese Quadrupolsysteme sind aber schwierig herzustellen und nicht sehr präzise, sie bieten aber die leichte Erzeugung eines axialen Gleichfeldes durch die Erzeugung von Spannungsabfällen an den Drähten an.
Aus der Patentschrift EP 0 817 239 B1 ist ein zweidimensionales Quadrupolsystem bekannt auf dessen Längselektroden mehrere von einander isolierte Segmente („islands") angeordnet sind, die jeweils mit einem Gleichspannungspotential versorgt werden. In der Offenlegungsschrift DE 197 03 081 A1 und der Patentschrift US 3 699 330 A werden Quadrupolsysteme als Massenfilter eingesetzt, wobei die Längselektroden aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt sind und auf den Längselektroden Metallschichten aufgebracht sind, an denen jeweils ein Gleichspannungspotential und eine hochfrequente Wechselspannung angeschlossen werden. Die Längselektroden sind dabei hyperbolisch geformt bzw. als Rundstäbe ausgeformt.
Weitere Ionenspeichersysteme, die einen elektrisch einschaltbaren Vortrieb besitzen, sind aus Patentschrift US 5572035 A (J. Franzen) bekannt. Die Patentschrift betrifft verschiedenartige Ionenleitsysteme, beispielsweise ein System, das aus nur zwei schraubenförmig gewendelten Leitern in Form einer Doppelhelix besteht und durch Anschluss an die beiden Phasen einer Hochfrequenzspannung betrieben wird. Ein anderes besteht aus koaxialen Ringen, an die abwechselnd die Phasen einer hochfrequenten Wechselspannung angeschlossen werden. Beide Systeme lassen sich so betreiben, dass ein achsialer Vorschub der Ionen erzeugt wird. So lässt sich die Doppelhelix aus Widerstandsdraht herstellen, an denen ein Gleichspannungsabfall erzeugt wird. Die einzelnen Ringe des Ringsystems können, wie im Patent dargelegt, mit einem stufenweise von Ring zu Ring abfallenden Gleichspannungspotential versehen werden.
In der Patentschrift US 5847386 A (B. A. Thomson und C. L. Jolliffe, äquivalent mit WO 97/07530 A1 ) sind insgesamt sieben verschiedene Arten dargestellt und patentrechtlich beansprucht, in quadrupolaren Rundstabsystemen einen axialen Spannungsabfall zu erzeugen. Da fünf dieser Arten das innere Quadrupolpotential verzerren, werde hier nur die zwei Arten eingegangen, die das Hochfrequenz-Quadrupolpotential ungestört lassen:

(a) ein Quadrupolstabsystem aus isolierenden Rundstäben, auf denen Widerstandsschichten aufgebracht wurden, an denen je ein Spannungsabfall erzeugt wird; und
(b) ein Quadrupolstabsystem, bei dem die Stäbe aus isolierenden, dünnwandigen Keramikröhrchen bestehen, außen belegt mit einer Hochwiderstandsschicht für einen Gleichspannungsabfall und innen mit einer metallischen Schicht für die HF-Zuführung, wobei die Hochfrequenz-spannung durch den Isolator und mit leichter Abschwächung auch durch die Hochwiderstandsschicht hindurch wirken soll, um das quadrupolare Hochfrequenzfeld aufzubauen.

Diese Anordnungen sind aber nicht besonders befriedigend: Das System (a) aus Isolierstäben mit Widerstandsbeschichtung leitet die Hochfrequenzspannung nur beschränkt (ähnlich wie das System aus vier Widerstandsdrähten), so dass längs des Systems die Hoch frequenzspannung variiert, was für einige Anwendungen außerordentlich schädlich ist; oder aber, es muss die Widerstandsbeschichtung doch sehr niederohmig sein.
Auch das System (b) aus dünnen, tragenden Keramikröhrchen (laut Beschreibung etwa 0,5 bis 1 Millimeter dicke Rohrwände) mit innerer Metallbeschichtung zur Hochfrequenzfelderzeugung und äußerer Hochwiderstandsschicht für den Gleichspannungsabfall ist höchst nachteilig. Es ist das in der Beschreibung wiedergegebene Ziel der Erfinder, dass die Hochfrequenzspannung durch die dielektrische Keramik und durch die Hochwiderstandsschicht, die laut Beschreibung einen Widerstand von 1 bis 10 Megohm pro Quadrat Oberfläche haben soll, hindurch wirkt, wobei die Beschreibung zeigt, dass die Hochwiderstandsschicht mit dem bekannten Effekt eines „leaky dielectricum" durchdrungen werden soll: „The surface resistivity of the exterior resistive surface 176 will normally be between 1.0 and 10 Mohm per square. A DC voltage difference indicated by V1 and V2 is connected to the resisitive surface 176 by the two metal bands 174, while the RF from Power supply 48 (1) is connected with the interior conductive metal surface. The high resistivity of the outer surface 176 restricts the electrons in the outer surface from responding to the RF (which is at a frequency of about 1.0 MHz), and therefore the RF is able to pass through the resisitive surface with little attenuation. At the same time voltage source V1 establishes a DC gradient along the length of the rod ..."). (Unterstreichung hinzugefügt). Ein hochfrequenzdurchdrungener Zylinder aus Hochwiderstandsmaterial als "leaky dielectricum" in genau diesem Sinne ist seit langer Zeit bekannt (P. H. Dawson, „Performance of the Quadrupole Mass Filter with Separated RF and DC Fringing Fields", Int. J. Mass Spectrom. Ion Phys., 25 (1977), S. 375–392). Entsprechend dieser Idee des Durchdringens der Hochwiderstandsschicht (siehe 28A dieser Patentschrift und obig ziterten Text) ist diese auch nur mit der Gleichspannungsquelle verbunden, ohne eigene Verbindung zur Hochfrequenzquelle. In der Praxis bewährt sich diese Erfindung nicht: Nicht nur, dass die Abschwächung der Hochfrequenz beim Durchdringen der Hochwiderstandsschicht viel stärker ist, als die Autoren annehmen, es entstehen im Material der Keramikröhrchen durch die Hochfrequenz auch hohe dielektrische Verluste, so dass das System im Vakuum in kurzer Zeit heiß wird und sogar zum Glühen kommen kann. Die Rundstäbe aus den dünnen Keramikröhrchen sind außerdem mechanisch nicht besonders stabil. Diese Technik erscheint uns unbrauchbar und ist auch unseres Wissens nach nie zur Anwendung gekommen.
Es ist bemerkenswert, dass für Quadrupolsysteme, insbesondere auch für Stoßzellen, in aller Regel Hochfrequenzstabsysteme mit Rundstäben verwendet werden, obwohl für hochwertige Quadrupolmassenspektrometer seit 30 Jahren Hyperbolsysteme eingeführt wurden, die wesentlich bessere Trennleistungen und Transmissionen erlauben. Preiswerte Rundstabsysteme galten für die Stoßkammern immer als gut genug, auf die teureren Hyperbolsysteme wurde durchwegs verzichtet.
Es ist aber schon aus der Arbeit von F. von Busch und W. Paul, Z. Phys. 164, S. 588–594 (1961) bekannt, dass es in Rundstab-Quadrupolfiltern nichtlineare Resonanzen gibt, die zum Auswurf von solchen Ionen führen, deren Bewegungsparameter mitten im Mathieuschen Stabilitätsbereich liegen und die daher stabil gefangen sein sollten. Diese Resonanzen führen in dreidimensionalen Hochfrequenz-Ionenfallen zu dem Phänomen der dort so genannten „schwarzen Löcher", die aber in gleicher Weise in Stabsystemen, besonders in Rundstabsystemen, auftreten. Rundstabsysteme enthalten dem Quadrupolfeld überlagerte Oktopol- und höhere gerade Multipolfelder in beträchtlicher Starke, die zu einer Verzerrung der Ionenschwingungen in radialer Richtung und damit zu einer Bildung von Obertönen der Ionenschwingung führen. Deren Zusammentreffen mit den Mathieuschen Seitenbändern führt zu den Resonanzen, die allerdings nur auftreten, wenn die Ionen relativ weite radiale Oszillationen durchlaufen. Für Ionen, die gedämpft in der Achse des Systems liegen, wirken die Resonanzen nicht, da dort die höheren Multipolfelder verschwinden.
Nun werden zumindest in Quadrupolsystemen, die als Stoßzellen verwendet werden, die Ionen mit erhöhter Energie von 30 bis 100 Elektronenvolt eingeschossen und durch Stoßkaskaden in großer Anzahl in den Bereich nahe den Stäben oder deren Zwischenräumen gebracht. Diese Ionen sind daher zwangsläufig dem Phänomen der nichtlinearen Resonanzen ausgesetzt, wenn sie die Resonanzbedingungen erfüllen. Es können so bestimmte Arten von Tochterionen aus der Stoßzelle und damit aus dem Tochterionenspektrum verschwinden. Im ungünstigsten Fall unterliegen sogar die ausgewählten Elternionen dieser Resonanz und verschwinden zu großen Teilen aus der Stoßzelle.
Außerdem haben Rundstabsysteme den weiteren Nachteil, dass der Pseudopotentialwall zwischen den Stäben recht niedrig ist (bei kommerziell erhältlichen Systemen nur etwa zehn bis zwanzig Volt) und von Ionen einer Energie von 50 Elektronenvolt, wie sie in der Regel für Fragmentierungsprozesse mindestens erforderlich ist, durch eine zufällig seitlich ablenkende Stoßkaskade leicht überwunden werden kann. Dieses Entweichen betrifft Eltern- wie Tochterionen. Es gehen umso mehr Ionen verloren, je höher die Masse der Stoßgasmoleküle ist, da dann größere Ablenkwinkel pro Stoß auftreten. Eine Kaskade aus wenigen Stößen, die zufällig in die selbe seitliche Richtung ablenken, kann das Ion bereits aus der Stoßzelle entfernen. Die größeren Ablenkwinkel einer kleinen Zahl von Stößen können sich nicht mehr so gut statistisch ausgleichen wie die große Zahl geringer Ablenkwinkel bei sehr leichtem Stoßgas.
Für andere Quadrupolsysteme, zum Teil sogar für Präzisionsmassenfilter, haben sich Rundstabsysteme geeigneter Abmessungen durchaus bewährt.
In Tandem-Massenspektrometern werden die Elternionen aus einem primären Ionengemisch in aller Regel durch ein Quadrupolmassenfilter ausgewählt; dann in einer Stoßzelle fragmentiert; nach der Fragmentierung können die Tochterionen in Quadrupolmassenspektrometern, Flugzeitmassenspektrometern mit orthogonalem Ioneneinschuss, in Hochfrequenzionenfallen oder in Ionencyclotronresonanzspektrometern analysiert werden, um durch die Analyse des Fragmentionenspektrums (oder „Tochterionenspektrums") Informationen über die Strukur der Elternionen zu erhalten. Es werden somit in Tandem- Massenspektrometern mindestens zwei Arten von „Quadrupolsysteme" eingesetzt: ein Massenfilter für die Selektion der Elternionen, und eine Stoßzelle für die Fragmentierung der selektierten Ionensorte. Für gewöhnlich gibt es dazu noch ein Thermalisierungsquadrupol für die in das Massenfilter eingeschossenen Ionen ( US 4963736 A , D. J. Douglas und J. B. French) und in so genannten „Triple Quads" gibt es ein zweites Massenfilter für die Analyse der Tochterionen, so dass ein solches System aus insgesamt vier Quadrupolsysteme bestehen kann. Für einige dieser Quadrupolsysteme, zum Beispiel für die Thermalisierungssysteme, ist es höchst vorteilhaft, einen Vortrieb der Ionen zu besitzen, und in der Regel muss dieser Vortrieb der Ionen auch noch schalt- und einstellbar sein.
Für viele Anwendungen von Quadrupolsysteme ist es somit sehr interessant, ein Potentialprofil längs der Achse zu generieren und während des Betriebes verändern zu können, und auch, verschiedenartige Profile des Potentialverlaufs erzeugen zu können.
Aufgabe der Erfindung
Die Erfindung hat die Aufgabe, zweidimensionale Quadrupolsysteme bereitzustellen, deren Längselektroden Gleichspannungs-Potentialprofile aufweisen, die der Hochfrequenzspannung an den Längselektroden überlagert sind, wobei die Potentialprofile in Form und Größe zeitlich veränderlich sein sollen.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird durch ein Hochfrequenz-Quadrupolsystem aus Längselektroden mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Günstige Ausformungen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Die Aufgabe wird gelöst, indem für das Quadrupolsystem mechanisch stabile Längselektroden verwendet und die Elektrodenoberflächen mit je einer dünnen Metallschicht versehen werden, die von der darunterliegenden Längselektrode durch eine sehr dünne Isolierschicht getrennt ist, wobei jede Längselektrode und die Enden ihrer Metallschichten an Gleichspannungspotentiale angeschlossen werden, die alle jeweils mit den beiden Phasen der selben Hochfrequenzspannung überlagert sind, so dass die Metallschichten sowohl die Hochfrequenzspannung tragen wie auch einen Gleichspannungspotentialgradienten erzeugen. Die Potentialgradienten können auch zeitlich veränderlich sein. Es ist günstig, wenn die Metallschichten Widerstände zwischen einem und hundert Kiloohm haben. Die Phase der überlagerten Hochfrequenzspannung wechselt dabei reihum von Längselektrode zu Längselektrode. Anders als in der Patentschrift US 5847386 A , deren Lehre von der hier vorgestellten Erfindung wegführt, sind die Metalldünnschichten hier direkt mit der Hochfrequenzspannung durch die Anschlüsse an ihren Enden verbunden, nicht nur indirekt durch die kapazitive Ankopplung an die darunterliegende Längselektrode durch die dünne Isolierschicht. Die Hochfrequenzspannung braucht dabei die Metalldünnschichten nicht als „leaky dielectricum" zu durchdringen (wozu auch ein extrem hoher spezifischer Widerstand der Metalldünnschicht vonnöten wäre), weil die Metalldünnschicht selbst durch direkten Anschluss einerseits und andererseits kapazitiv gestützt auf Hochfrequenzwechselspannung liegt.
In besonderen Ausführungsformen können die Metalldünnschichten an mindestens je einer Stelle mit den darunterliegenden Längselektroden elektrisch verbunden sein. Es können dann elektrische Längsfeldprofile aus mehreren Potentialgradienten, aber auch ganz andere Feldkonfigurationen erzeugt werden, wie unten geschildert werden wird.
Wird an allen vier Metalldünnschichten ein gleichlaufender, gleich großer Spannungsabfall erzeugt, so erhält man ein axial verlaufendes elektrisches Feld, das die Ionen im Inneren in eine Richtung treibt. Werden an den Metalldünnschichten gegenläufige Spannungsabfälle erzeugt, so kann man andere Feldkonfigurationen erzeugen, beispielsweise eine bisher nicht herstellbare kontinuierlich verlaufende Einlauframpe in ein quadrupolares Massenfilter zur Erhöhung der Ionenakzeptanz.
Das Quadrupolsystem kann insbesondere aus hyperbolisch geformten Längselektroden bestehen, wobei sich die Hyperbolflächen kreuzweise gegenüberstehen. Ein solches hyperbolisches Quadrupolsystem hat gegenüber heute oft verwendeten Rundstabsystemen den Vorteil, dass erstens ein Entweichen der Ionen durch nichtlineare Resonanzen entfällt und dass zweitens (bei einem Betrieb ohne gegenpolige Überlagerung der beiden Hochfrequenzphasen mit Gleichspannungen, einem so genannten „RF-only" Betrieb) die rücktreibenden Pseudopotentiale von der Achse aus in allen radialen Richtungen gleichen parabolischen Anstieg haben, also gleiche rücktreibende Kräfte aus allen radialen Richtungen bereitstellen. Ein Entweichen von Ionen über einen zu niedrigen Pseudopotentialwall zwischen den Polstäben durch seitlich ablenkende Stoßkaskaden entfällt weitestgehend. Ein solches Hyperbolsystem ist besonders als Stoßzelle für Ionenfragmentierungen von großem Vorteil.
Die gewünschte Gleichspannungsversorgung der Metalldünnschicht kann beispielsweise über einen Transformator erzeugt werden, der drei gleiche Sekundärwicklungen mit Mittelabgriffen besitzt, wobei die Gleichspannungspotentiale für die Enden der Metalldünnschichten und für die Längselektroden an den „kalten" Mittelabgriffen jeweils zwischen zwei Sekundärwicklungen eingespeist werden, wodurch jeweils an beiden Enden der drei Sekundärwicklungen beide Phasen der Hochfrequenzspannungen von den gewünschten Gleichspannungspotentialen überlagert sind. Die Gleichspannungspotentiale können dabei veränderlich sein. Sind die Metalldünnschichten an einer Stelle der Längselektroden mit diesen durch die Isolierschicht hindurch verbunden, so lassen sich mit den drei gleichen Sekundärwicklungen bereits einfache Feldprofile herstellen. Mit je zwei Durchkontaktierungen pro Längselektrode kann ein etwas komplizierteres Potentialprofil erzeugt werden, wobei zwischen den zwei Durchkontaktierungen im Quadrupolsystem kein Spannungsabfall und daher auch kein Längsfeld besteht. Mit weiteren Abgriffen, die von außen mit Spannungen versorgt werden können, und mit mehr als drei Sekundärwicklungen lassen sich auch kompliziertere Profile erzeugen.
Ein Quadrupolsystem mit Längsfeldprofilen oder anderen Feldkonfigurationen hat eine Reihe verschiedenartiger Anwendungsmöglichkeiten, die von Massenfiltern mit Vortrieb, Massenfiltern mit hoher Transmission, Massenfiltern für Betrieb bei hohem Bremsgasdruck, Ionenführungssystemen mit Ionenantrieb, Stoßzellen zur Ionenfragmentierung bis zu Thermalisierungszellen zur Erzeugung von monoenergetischen Ionenstrahlen reicht.
Beschreibung der Abbildungen
1 zeigt ein Quadrupolsystem aus Rundstäben (60) mit schematisch eingezeichneten Anschlüssen (61) für die Rundstabelektroden und Anschlüssen (62, 63) für die Enden der isoliert aufgebrachten Metalldünnschichten, wobei die Metalldünnschichten hier an den Stellen (64) mit den darunterliegenden Rundstabelektroden verbunden sind.
2 stellt ein Glasquadrupolsystem dar. Der Glaskörper (1) trägt innen angeschmolzen die hyperbolischen Elektrodenbleche (2, 3), auf die über einer dünnen Isolierschicht die Widerstandschichten aufgedampft sind. Die Kontaktstifte (4, 5, 6, 7, und 12, 13, 14) bringen hochfrequenzüberlagerte Gleichspannungspotentiale zu den Enden der Metalldünnschichten, die Kontaktstifte (8, 9, 10) führen die Hochfrequenzspannung zu den Elektrodenblechen.
3 zeigt ein Quadrupolsystem aus festen Aluminiumelektroden (21, 22, 23, 24), auf deren Eloxalschicht die metallischen Widerstandsschichten (25, 26, 27, 28) aufgebracht sind, eingeschraubt in einen Glashalter (20) mit präzisem Innenquerschnitt.
4 gibt das Schema einer möglichen Spannungsversorgung wieder. Die Primärspule (30) induziert eine Hochfrequenzspannung in der Sekundärwicklung (33, 36), wobei das heiße Ende (33) der Sekundärwicklung die Hyperbolelektroden (40) und (41) versorgt, das heiße Ende (36) die beiden anderen (nicht sichtbaren) Hyperbolelektroden. Die Mitten der Sekundärwicklungen (32, 35) und (34, 37) werden gegenüber der Sekundärwicklung (33, 36) mit zwei einstellbaren Gleichspannungspotentialen (38) und (39) versorgt, wobei die heißen Enden (32) und (34) einen Spannungsabfall auf den Metalldünnschichten (42) und (43) erzeugen. An der Stelle (44) sind die metallischen Widerstandsschichten mit den darunterliegenden Hyperbelelektroden verbunden, so dass sich in den Abschnitten (45, 44) und (44, 46) zwei unabhängige Spannungsabfälle einstellen lassen, die ein Längsfeldprofil erzeugen.
Bevorzugte Ausführungsformen
Eine erste Ausführungsform besteht, wie in 1 dargestellt, aus einem Rundstab-Quadrupolsystem, dessen Stäbe (60) über einer dünnen Isolierschicht mit einer Metalldünnschicht beschichtet sind. Die Metalldünnschichten sind über die schematisch eingezeichneten Anschlüsse (62, 63) mit Gleichspannungspotentialen verbunden, die erfindungsgemäß mit der Hochfrequenzspannung überlagert sind. Die Längselektroden selbst sind über die Anschlüsse (61) an hochfrequenzüberlagerte Gleichspannungspotentiale angeschlossen.
Jeweils gegenüberliegende Längselektroden und ihre Metalldünnschichten haben Gleichspannungsanschlüsse mit Überlagerungen der Hochfrequenzspannung in gleicher Phase. An den Stellen (64) sind die Metalldünnschichten mit den darunterliegenden Rundstabelektroden verbunden, hier liegt also das Gleichspannungspotential der Rundstäbe an den Metalldünnschichten an. Es können also zu beiden Seiten dieser Durchkontaktierungen (64) verschiedene Feldgradienten eingestellt werden.
Eine zweite Ausführungsform geht, wie in 2 dargestellt, von einem Präzisions-Quadrupolmassenfilter aus, das aus einem Glaskörper (1) mit vier im Heißabdruckverfahren aufgeschmolzenen hyperbolischen Elektrodenblechen (2, 3) besteht. Ein solches Quadrupolmassenfilter kann nach den Patentschriften DE 27 37 903 B1 ( US 4,213,557 A ) hergestellt werden. Es ist außerordentlich präzise in der Einhaltung aller Maße. Auf die hyperbolischen Elektrodenbleche (2, 3) wird eine nur wenige Mikrometer dünne Schicht eines gut isolierenden Lackes, beispielweise Kapton-Lack, aufgetragen. Nach Trocknung kann unter Vakuum auf die Isolierschicht eine sehr dünne, nur einige Nanometer dicke Schicht aus Metall, beispielsweise Chrom oder Wolfram, aufgedampft werden. Es kann so beispielsweise eine Widerstandsschicht von reproduzierbar fünf Kiloohm, in anderen Fällen auch von 50 Kiloohm, hergestellt werden. Diese Schichten werden endseitig über einen elektrisch leitenden Lack kontaktiert, wie es in 1 dargestellt ist.
Die aufgedampfte Metalldünnschicht zieht sich dabei an den Stirnflächen auch über das Glas, so dass hier Anschlussstifte (4, 5, 6, 7, 12, 13, 14) über einen leitfähigen Lack mit der Metalldünnschicht auf den Elektroden (2, 3) verbunden werden können. Für einen Spannungsabfall von fünf Volt fließt bei einem Widerstand von 5 Kiloohm ein Strom von einem Milliampère bei fünf Milliwatt Leistungsverlust. Ein Spannungsabfall von fünf Volt ist für die meisten Anwendungsfälle ausreichend; in der Regel wird weniger Spannungsabfall gebraucht.
Statt der Dünnschicht aus Chrom oder Wolfram kann auch eine Widerstandsschicht aus einem anderen Metall oder anderem Leiter aufgebracht werden. Der Längswiderstand einer solchen Widerstandsschicht sollte hundert Kiloohm nicht überschreiten.
Die Widerstandsschicht kann auch an einer definierten Stelle durch eine Lücke in der Isolierschicht mit der darunterliegenden Längselektrode verbunden sein, wie es in 1 und 4 dargestellt ist. Die Lücke kann über den ganzen Querschnitt der Widerstandsschicht reichen, oder aber nur über Teilbereiche des Querschnitts. Geht die Lücke in der Isolierschicht nicht über den ganzen Querschnitt der Längselektroden, so wird kein scharf geknickter Verlauf der Potentialgradienten erzeugt, sondern ein rundlich verschmierter. Es lassen sich mit Hilfe dieser Durchkon taktierungen Abschnitte des Quadrupolsystems mit verschieden großen und sogar verschieden gerichteten Potentialgradienten herstellen.
Eine dritte Ausführungsform ist in 3 dargestellt. Hier werden einzelne hyperbolische Elektroden (21, 22, 23, 24) aus Aluminium gefertigt und anschließend stark eloxiert. Auf die Eloxalschicht der Hyperbelseite werden dann die Metalldünnschichten (25, 26, 27, 28) aufgedampft. Die Elektroden werden mit Gewinden versehen und in einen isolierenden Halter (20) eingeschraubt, der beispielsweise ein im KPG-Verfahren hergestellter Glaskörper sein kann (KPG = kalibriertes Präzisions-Glas).
Es ist jedem Fachmann bekannt, dass für die Längselektroden der Quadrupolsysteme auch andere Elektrodenmaterialien verwendet werden können, die sich mit einer isolierenden Oxidschicht versehen lassen, und natürlich kann auch hier ein Isolierlack oder eine andere Art der Isolierbeschichtung verwendet werden. Auch können andersartige isolierende Halterahmen wie beispielsweise geschliffene Keramikringe zum Halten der Längselektroden verwendet werden. Es ist dem Fachmann auch bekannt, dass für Präzisionsquadrupolsysteme besondere Maßnahmen wie beispielsweise wiederholte Entspannungsglühungen vorgenommen werden müssen.
Dem Fachmann sind darüberhinaus noch weitere Arten von Präzisionsquadrupolsystemen mit zylindrischen oder hyperbolischen Oberflächen ihrer Elektroden und weitere Herstellungsverfahren bekannt. Die so hergestellten Quadrupolelektroden können dann leicht auf ihrer Oberfläche mit den erfindungsgemäßen Isolier- und Widerstandsschichten versehen werden.
Die dünne Isolierschicht sollte im Allgemeinen nicht dicker als etwa 10 Mikrometer sein, um eine gute kapazitive Ankopplung der Metalldünnschicht an die Längselektrode zu erreichen. Die Durchschlagsfestigkeit der dünnen Isolierschicht kann trotzdem durchaus sehr hoch sein. So ist es für bestimmte Anwendungen möglich, trotz der geringen Schichtdicke auch Gleichspannungsdifferenzen von einigen Hundert Volt zwischen Metalldünnschicht und Längselektroden anzulegen.
Eine günstige Ausführungsform für eine Spannungsversorgung ist in 4 schematisch gezeigt. Es wird für die Spannungsversorgung ein Transformator verwendet, der eine Primärwicklung (30) und drei Sekundärwicklungen (32, 35), (33, 36) und (34, 37), je mit Mittelabgriff, verwendet. Die Sekundärwicklungen sind (anders als in der schematischen Zeichnung, die sich der in der Elektrotechnik üblichen Form bedient) alle auf demselben Kern gewickelt mit derselben Ankopplung an die Primärwicklung (30). Es kann sich dabei um einen Lufttransformator oder einen Transformator mit Magnetkern, beispielsweise einen Ferritkern, handeln. Die heißen Enden der Sekundärwicklung (33, 36) versorgen die vier hyberbolischen Elektrodenbleche in der üblichen Weise, jeweils gegenüberstehende Elektroden (40, 41) mit der gleichen Phase (die beiden anderen Elektroden und ihre Versorgung sind hier nicht gezeigt). Zwischen den Mittelabgriffen der beiden anderen Sekundärwicklungen (32, 35) und (34, 37) und der eben genannten Sekundärwicklung (33, 36) werden zwei unabhängig voneinander regelbare Gleichspannungen (38) und (39) eingespeist. Die Enden (32) und (34) dieser Wicklungen werden je mit den Enden der isoliert auf den Längselektroden (40, 41) aufgebrachten Metalldünnschichten (42, 43) verbunden, in einer Weise, dass durch die Wicklungen und die Metalldünnschicht ein Gleichstrom fließt und in der Metalldünnschicht einen Spannungsabfall erzeugt, gleichzeitig aber auch an beiden Enden Hochfrequenzwechselspannung anliegt. An der Stelle (44) sind die Metalldünnschichten (42, 43) mit den darunterliegenden Hyperbelelektroden verbunden, daher lassen sich in den Abschnitten (45, 44) und (44, 46) des Quadrupolsystems zwei voneinander unabhängige Spannungsabfälle erzeugen. Die Hochfrequenzwechselspannung dieser Zuleitungen braucht dabei nicht die gesamte Metalldünnschichten (42, 43) mit Hochfrequenzspannung zu versorgen, da die Hochfrequenzspannung hauptsächlich durch die Isolierschicht hindurch von den Hyperbolelektroden (40, 41) her kapazitiv versorgt wird. Diese einfache Schaltung vermeidet Kondensatoren, Widerstände oder Drosseln zur Beschaltung der heißen Seite der Transformatorwindungen. Es kann dabei beispielsweise eine Litze aus drei geflochtenen Strängen für die drei Wicklungen verwendet werden.
Da die elektrisch leitenden Oberflächenschichten (42) und (43), die je eine von den Hyperbelelektroden (40) und (41) isolierte Metalldünnschicht bilden, an der Stelle (44) mit den darunterliegenden Hyperbolelektroden (40) und (41) verbunden sind, lässt sich der Spannungsabfall in den zwei Teilabschnitten (45, 44) und (44, 46) getrennt formen. Bei Anwendung von je vier oder mehr Sekundärwicklungen würden sich auch drei oder mehr Teilabschnitte des Spannungsabfalls formen lassen, wenn die Widerstandsschichten entsprechend zugängliche Abgriffe haben. Dadurch könnten Sammelbecken verschiedener Form für die Ionen hergestellt werden, die durch eine Umschaltung der Gleichspannungen entleert werden können.
Eine erste Anwendung solcher Quadrupolsysteme bezieht sich auf ein Präzisions-Quadrupolmassenfilter, das eine hohe Ionentransmission bietet und mit Vorteil bei höherem Bremsgasdruck betrieben werden kann.
In einem Hochfrequenz-Quadrupolfeld besteht ein Pseudopotential, das die Ionen radial zur Achse rücktreibt. In ihm können die Ionen Oszillationen ausführen. Das Pseudopotential ist aber nicht für alle Ionen gleich: für leichte Ionen ist der parabelförmige Potentialtrog schmal, die Oszillationen sind schnell; für schwere Ionen ist der Potentialtrog sehr breit, die rücktreibenden Pseudokräfte sind weitaus schwächer und die Oszillationen langsamer. Für sehr leichte Ionen sind die Oszillationen so schnell, dass sie in einer Halbwelle der Hochfrequenzspannung auf die andere Seite des Pseudopotentialtrogs geworfen werden und hier eine Beschleunigung auf die Elektrode zu erfahren. Sie erfahren eine Synchronisation mit der Hochfrequenz und werden aus dem System herausbeschleunigt. Man spricht hier von der unteren Massengrenze des Quadrupolsystems.
Ein Massenfilter wird mit einer überlagerten Gleichspannung betrieben, und zwar so, dass einer Phase der Hochfrequenzspannung ein positives Gleichspannungspotential, der anderen Phase ein negatives Gleichspannungspotential überlagert wird. Eine Gleichspannung einer Polarität befindet sich stets am selben Paar von Längselektroden. Es wird dadurch im Inneren des Quadrupolsystems dem rücktreibenden Pseudopotential der Hochfrequenzspannung ein sattelförmiges Gleichspannungspotential überlagert, das sich allen Ionen gleich darstellt. Positive Ionen werden zu den Längselektroden mit negativem Gleichspannungspo tential gezogen. Für schwere Ionen ist aber das rücktreibende Pseudopotential schwach, diese Ionen werden auf die negativen Elektroden aufschlagen, sich entladen und aus dem Prozess ausscheiden. Es entsteht eine obere Massengrenze des Quadrupolsystems.
Betragen die Gleichspannungspotentiale, absolut gesehen, etwa ein Sechstel der effektiven Hochfrequenzspannung, so nähern sich untere Massengrenze und obere Massengrenze so weit einander an, dass nur noch Ionen eines einzigen Verhältnisses von Masse zu Ladung stabil im Quadrupolsystem verbleiben können. Diese Ionen sind im Inneren nur noch sehr schwach stabil gehalten, da sich abstoßendes Pseudopotential und anziehendes Gleichspannungspotential fast die Waage halten. Eingeschossene Ionen werden, selbst wenn sie das richtige Verhältnis von Masse zu Ladung haben, sehr leicht an die Elektroden befördert, wenn sie einen ganz leicht falschen Einschusswinkel haben. Man spricht von einer geringen Phasenraum-Akzeptanz, wobei der Phasenraum als sechsdimensionale Raum aus Orts- und Impulskoordinaten definiert ist.
Es ist bekannt, dass die Akzeptanz durch eine Rampe der Gleichspannungspotentiale bei gleichbleibender Hochfrequenzamplitude vergrößert werden kann, zumal wenn durch einen höheren Bremsgasdruck die Oszillation der Ionen schnell ausgebremst wird. Solche Rampen konnten bisher nur durch einzelne vorgeschaltete Quadrupolsysteme stufenweise erzeugt werden („Vorfilter"), da bisher kein Verfahren bekannt war, mit dem eine kontinuierliche Rampe hergestellt werden kann. In der Praxis wurde nur ein einziges, nur mit Hochfrequenzspannung vorgeschaltertes Vorfilter benutzt. Die Rampe der Gleichspannungspotentiale braucht dabei nicht bei Null zu beginnen; es genügt vielmehr, bei etwa 80 bis 95% der Gleichspannungspotentiale zu beginnen.
Eine kontinuierliche Rampe kann nun durch ein Quadrupolsystem nach dieser Erfindung erstmals hergestellt werden. Wird die Oberflächen-Widerstandsschicht nach etwa einem Viertel der Länge des Quadrupolsystems durch einen schmalen Kratzer quer durch die Isolierschicht hindurch mit den darunterliegenden Längselektroden verbunden (siehe beispielsweise 1), so kann im ersten Viertel durch geeignete Wahl der angelegten Potentiale eine solche Rampe erzeugt werden. Es ist auch möglich, die isoliert aufgebrachte Widerstandsschicht überhaupt nur im ersten Viertel des Quadrupolsystems aufzubringen. Die Rampe soll dabei sowohl das negative Potential des einen Längselektrodenpaars wie auch das positive Potential des anderen Längselektrodenpaars im Ioneneingang abschwächen, so dass hier durch eine tiefere Pseudopotentialmulde in der Achse eine bessere Akzeptanz für eingeschossene Ionen erreicht wird. Es handelt sich also um gegenläufige Spannungsabfälle auf benachbarten Widerstandsschichten. Die Rampe erlaubt zuerst den Eintritt von Ionen eines recht breiten Massenbereichs (genauer: Verhältnis von Masse zu Ladung), verengt aber längs der Rampe den stabilen Massenbereich kontinuierlich, wobei zunehmend weitere unerwünschte Ionen entfernt werden, die erwünschten Ionen aber zunehmend in ihren Oszillationen durch das Bremsgas gedämpft werden und so günstig in den streng selektierenden Mittelabschnitt des Massenfilters eintreten können.
Übrigens kann man im ausgangsseitigen Viertel des Massenfilters durch eine analoge Maßnahme mit einem entsprechend positionierten Kratzer (oder einer nur hier aufgebrachten Widerstandsschicht) und einer entsprechenden Potentialversorgung erreichen, dass sich durch eine gegenläufige Rampe die Ionen vor dem Ausgang besser in der Achse des Systems sammeln; es wird dadurch ein besseres Ausschussverhalten erzeugt.
Ein solches erfindungsgemäßes Massenfilter mit Eingangsrampe und Ausgangsrampe hat eine viel höhere Transmission für die selektierten Ionen, und ein sehr viel besseres Verhalten in Bezug auf nachfolgende Ionensysteme, welcher Art auch immer. Es ist insbesondere bei viel höheren Bremsgasdrucken zu betreiben; es ist sogar so, dass es bei höheren Bremsgasdrucken besser arbeitet als bei „gutem" Vakuum.
Für die Spannungsversorgung dieses neuartigen Quadrupolfilters ist es zweckmäßig, drei Sekundärwicklungen zu verwenden, und notwendig, die Sekundärwicklungen in der Mitte zu teilen, um für die beiden Phasen der Hochfrequenzspannung getrennte Gleichspannungen verschiedener Polarität einspeisen zu können. Mit drei Sekundärwicklungen lässt sich erreichen, dass die einlaufende Rampe und die auslaufende Rampe leicht verschieden mit Gleichspannungspotentialen beschickt werden können, beispielsweise um durch eine nicht vollständige Kompensation der Rampenspannungen einen Restpotentialgradienten in der Achse des Quadrupolsystems zu erzeugen, wobei der Restpotentialgradient die Ionen vom Eingang zum selektierenden Mittelteil und von dort zum Ausgang treibt.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Präzisionsmassenfilter vom Kratzer im ersten Viertel des Quadrupolsystems ab ein leichtes Potentialgefälle bis zum Ende des Massenfilters hin so erhalten, dass es Ionen zum Ausgang transportiert. Dieses Quadrupolsystem lässt sich so bei noch höheren Bremsgasdrucken betreiben und trotzdem mit Ionen sehr geringer kinetischer Energien beschicken, ohne dass die im Quadrupolsystem abgebremsten Ionen im Quadrupolysystem steckenblieben und den Ausgang nicht erreichten.
Eine weitere Anwendung des erfindungsgemäßen Quadrupolsystems bezieht sich auf eine Stoßzelle für die Fragmentierung von Ionen. Die Stoßzelle wird dabei vorteilhaft als hyperbolisches Quadrupolsystem ausgebildet, da nur dann die Ionenverluste durch seitliches Entweichen oder durch nichtlineare Resonanzen minimiert werden können.
Ein Glasquadrupolsystem nach 2 eignet sich hervorragend für die Füllung mit Stoßgas. Es kann dafür sauberer Stickstoff verwendet werden, die Verorgung mit teurem Helium ist hier nicht notwendig, da hier Stoßkaskaden mit zufällig seitlicher Ablenkung auch bei Stoßgasen höherer Molekulargewichte nicht sofort zu Ionenverlusten führen. Der Stickstoff als Stoßgas hat eine höhere Fragmentierungsausbeute. Es kann sogar Argon als Stoßgas verwendet werden, mit noch höherer Fragmentierungsausbeute. Es ist zweckmäßig, die Einschuss- und Ausschuss-Öffnungen möglichst fein zu machen, um den Druck in der Stoßzelle hoch halten zu können, ohne das Vakuum in den umliegenden Massenspektrometern über ein erträgliches Maß hinaus mit Stoßgas anzufüllen.
Mischgase, beispielsweise Helium und Argon, können ein Gleichgewicht zwischen Thermalisierung und Fragmentierung herstellen. Das Helium ist dabei hauptsächlich für die Thermalisierung, das Argon für die Fragmentierung zuständig. Durch die Mischung kann ein gewünschtes Verhältnis von Fragmentierung zu Kühlung hergestellt werden.
Das hyberbolische Quadrupolsystem wird als Stoßzelle beidseitig mit Lochblendensystemen verschlossen. Das eingangsseitige Lochblendensystem beschleunigt die Ionen beim Einschuss und gibt ihnen genügend Energie für die nachfolgende Fragmentierung mit, das ausgangsseitige Lochblendensystem bietet nur ein feines Potentialminimum in der Achse zum Ausfließen thermalisierter Ionen an, ist aber sonst ionenabstoßend. Die mit Energien zwischen 30 und 200 Elektronenvolt eingeschossenen Ionen werden zunächst die Stoßzelle mit einigen Hundert Stößen durchqueren und an dem ausgangsseitigen Blendensystem reflektiert. Bei Rückkehr zum eingangsseitigen Blendensystem werden sie wieder reflektiert; auf diese Weise pendeln sie im hyperbolischen Quadrupolsystem, bis sie thermalisiert sind. Ein Teil der Ionen wird dabei fragmentiert, dieser Teil hängt von der Stoßdichte und Stoßhärte ab. Die Stoßdichte ist durch die Anzahl, die Stoßhärte durch die Masse der Stoßgasmoleküle gegeben. Ein erfindunggemäß hergestellter schwacher Potentialgradient längs des Quadrupolsystems lässt die thermalisierten Ionen zum Ausgang vor dem Blendensystem hin fließen, wo sie sich in einem „Ionenteich" sammeln. Das Potential des Ausflusslochs in der Achse des Blendensystems ist zweckmäßigerweise so gehalten, dass erst eine gewisse Menge an thermalisierten Ionen den Ionenteich mit einem gewissen „Überlaufdruck" füllen muss, bevor die Ionen über die leichte Potentialschwelle im Austrittsloch austreten können. Der Überlaufdruck wird durch die Coulombsche Abstoßung der Ionen im Ionenteich gebildet. Dieses Überlaufen aus einem Ionenteich liefert außerordentlich energiehomogene („monoenergetische") Ionen.
Aus den ausfließenden monoenergetischen Ionen lässt sich ein Ionenstrahl formen, der beispielsweise für ein Flugzeitmassenspektrometer mit orthogonalem Einschuss hervorragend geeignet ist, aber auch für andere Massenspektrometer, die der Analyse der Fragmentionen dienen. Die Menge der Ionen im Ionenteich, die das Ausfließen bewirkt, ist vom Gleichspannungsprofil längs des Quadrupolsystems abhängig. Dieses Profil kann, wie oben geschildert, durch drei oder mehr Wicklungen des Hochfrequenztransformators und entsprechende Abgriffe an der Widerstandsschicht erzeugt werden. Eine Steuerung des Spannungsabfalls vor dem ausgangsseitigen Lochblendensystem erlaubt es, den Teich zum Ende der Messung eines Tochterionenspektrums langsam und vollständig zu leeren.

Claims

Hochfrequenz-Quadrupolsystem aus elektrisch gut leitenden Längselektroden, die jeweils an ein Gleichspannungspotential und eine Hochfrequenzspannung angeschlossen sind und auf deren Oberflächen, die der Achse des Quadrupolsystems zugewandt sind, sich jeweils isoliert aufgebrachte Metalldünnschichten befinden, die sich jeweils von einem Ende der Längselektroden zum anderen Ende der Längselektroden erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass nicht nur die Längselektroden, sondern auch die auf ihnen befindlichen Metalldünnschichten an jeweils gleiche Phasen der Hochfrequenzspannung angeschlossen sind, und dass an beide Enden jeder Metalldünnschicht jeweils Gleichspannungspotentiale so angelegt sind, dass über jede Metalldünnschicht hinweg ein Gleichspannungspotentialgradient entsteht.
Hochfrequenz-Quadrupolsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalldünnschichten an mindestens je einer Stelle der Längselektroden mit der jeweils darunterliegenden Längselektrode elektrisch verbunden sind.
Hochfrequenz-Quadrupolsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalldünnschichten auf den Längselektroden maximal zehn Mikrometer dick sind.
Hochfrequenz-Quadrupolsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Längswiderstände der Metalldünnschichten zwischen einem und hundert Kiloohm liegen.
Hochfrequenz-Quadrupolsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längselektroden hyperbolisch geformte Oberflächenanteile besitzen, und dass nur die hyperbolisch geformten Teile der Oberfläche mit isoliert aufgebrachten Metalldünnschichten belegt sind.
Hochfrequenz-Quadrupolsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichspannungspotentiale, die mit Hochfrequenzspannungen überlagert an die Längselektroden und an die Enden der Metalldünnschichten angelegt werden, durch Mittelabgriffe an getrennten Sekundärwicklungen eines Hochfrequenztransformators zugeführt werden.
Hochfrequenz-Quadrupolsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an zwei sich gegenüberliegenden Längselektroden ein negatives Gleichspannungspotential und an den zwei anderen Längselektroden ein positives Gleichspannungspotential angelegt ist, und dass an die Enden der Metalldünnschichten Gleichspannungspotentiale so angelegt sind, dass auf der Eingansseite des Quadrupolsystems die positivem oder negativen Gleichspannungspotentiale der Längselektroden jeweils abgeschwächt werden.
Hochfrequenz-Massenfilter aus elektrisch gut leitenden Längselektroden, die jeweils an einte Gleichspannungspotential und eine Hochfrequenzspannung angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, – dass sich im ersten Viertel des Massenfilters auf den Oberflächen der Längselektroden isoliert aufgebrachte Metalldünnschichten befinden, – dass jede Metalldünnschicht an die gleiche Phase der Hochfrequenzspannung wie die jeweilige Längselektrode angeschlossen ist, und – dass an die Enden der Metalldünnschichten Gleichspannungspotentiale so angelegt sind, dass die Gleichspannungspotentiale der Längselektroden am Eingang des Massenfilters jeweils abgeschwächt werden.