DE1598657C3 - Pulse mass spectrometer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Impulsmassenspektrometer mit einer Ionenquelle, in der ein aus mehreren Ionensorten möglichst gleicher kinetischer Energie bestehendes Ionenbüschel seinen Ursprung hat, ferner mit einem aus mindestens zwei nacheinander durchlaufenen magnetischen Feldern gleicher Richtung bestehenden Analysator, durch den das Ionenbüschel in so viele einzelne Bildstrahlenbüschel zerlegt wird, wie es nach Impulsen unterschiedene lonensorten enthält, und schließlich mit Mitteln zur Messung bzw. zum Nachweis der Ionenströme der einzelnen Bildstrahlenbüschel.The invention relates to a pulse mass spectrometer with an ion source in which one of several Ion clusters with the same kinetic energy as possible has its origin, furthermore with one of at least two successive magnetic fields in the same direction existing analyzer, through which the ion bundle is broken down into so many individual image beam bundles how it contains ion species differentiated according to pulses, and finally with means for measurement or for the detection of the ion currents of the individual image beam bundles.

Bei den bekannten massenspektroskopischen Geräten, die man gemeinhin als Impulsspektrometer bezeichnet, wird meistens ein magnetisches Sektorfeld mit geradlinigen Feldbegrenzungen verwendet, das gleichzeitig folgende zwei Funktionen zu erfüllen hat: · ■..··,■: In the case of the known mass spectroscopic devices, which are commonly referred to as pulse spectrometers, a magnetic sector field with straight field boundaries is mostly used, which has to fulfill the following two functions at the same time: · ■ .. ··, ■:

1. ein in das Sektorfeld eingestrahltes, homozentrisches, divergentes Büschel isokinetischer Ionen (Ionen gleicher kinetischer Energie) in ein konvergentes Büschel zu verwandeln,1. a homocentric, divergent cluster of isokinetic ions irradiated into the sector field (Ions of equal kinetic energy) to transform into a convergent cluster,

2. das besagte Büschel, falls mehrere Ionensorten in ihm enthalten sind, in eine Anzahl konvergenter Büschel derart aufzuspalten, daß jedes dieser Büschel nur eine Ionensorte enthält.2. the said cluster, if it contains several types of ions, into a number of convergent ones To split up tufts in such a way that each of these tufts contains only one type of ion.

Das Magnetfeld hat also für Ionen gleicher Sorte — genauer gesagt: für Ionen gleichen Impulses —eine fokussierende Wirkung und für unterschiedliche Ionensorten -— genauer: Ionen unterschiedlichen Impulses — eine dispergierende Wirkung. Oder in der Sprache der Lichtoptik ausgedrückt: das magnetische Sektorfeld hat die Funktion einer Sammellinse und die eines Prismas zugleich. Beide Funktionen — die fokussierende und die dispergierende — müssen möglichst wirksam sein, damit »Lichtstärke« und Auflösungsvermögen des Gerätes möglichst groß werden. Mit anderen Worten: Es wird gefordert, daß dasThe magnetic field has one for ions of the same kind - more precisely: for ions of the same momentum - one focusing effect and for different types of ions - more precisely: ions of different momentum - a dispersing effect. Or expressed in the language of light optics: the magnetic The sector field has the function of a converging lens and that of a prism at the same time. Both functions - the focusing and the dispersing - must be as effective as possible, so that »light intensity« and resolving power of the device should be as large as possible. In other words, it is required that that

55 Sektorfeld sowohl eine hochkorrigierte Fokussierung als auch eine hohe Dispersion auf das Ionenbüschel ausübt. Nun zeigt eine anschauliche Betrachtung des Strahlenganges im Sektorfeld — und die Rechnung bestätigt es —, daß diese beiden Forderungen, will man sie realisieren, einander entgegenwirken.55 sector field both a highly corrected focusing as well as exerting high dispersion on the ion cluster. Now shows a vivid consideration of the beam path in the sector field - and the calculation confirms it - that these two requirements, will you realize them, counteract each other.

Wir betrachten z. B. das klassische ^-Spektrometer, bei dem der Sektorwinkel und der Ablenkwinkel den gleichen Mittelpunkt haben und beide = 90° sind. Machen wir nun bei gleichbleibendem Ablenkwinkel den Sektorwinkel größer als 90°, so wird die Fokussierung besser, aber die Dispersion unerwünschterweise kleiner. Machen wir dagegen den Sektorwinkel kleiner als 90°, dann wird zwar die Dispersion größer, aber die Fokussierung schlechter. Allgemein: bei magnetischen Sektorfeldspektrometern mit geradlinigen Feldbegrenzungen hat eine Verbesserung der Fokussierung zwangsläufig eine Verschlechterung der Dispersion zur Folge und umgekehrt. We consider e.g. B. the classic ^ spectrometer, in which the sector angle and the deflection angle have the same center point and are both = 90 °. Let's do the same thing now If the deflection angle is greater than 90 °, the focusing is better, but the dispersion is undesirable smaller. If, on the other hand, we make the sector angle smaller than 90 °, then the Greater dispersion, but poor focus. General: with magnetic sector field spectrometers with rectilinear field boundaries, an improvement in focus inevitably has a deterioration result in dispersion and vice versa.

Es ist auch bereits ein Massenspektrograph bekannt, welches im Strahlengang als Analysator eine Fokussierlinse und ein nachgeordnetes magnetisches Feld mit parallelen Begrenzungsflächen aufweist. Auch dabei ist jedoch keine Optimierung einerseits der Fokussierung und andererseits der Dispersion je für sich getrennt möglich (Zeitschrift »Feingerätetechnik«, 12. Jahrgang, Heft 5, 1963, S. 203 bis 211, und insbesondere Bild 18).A mass spectrograph is also already known, which is an analyzer in the beam path Having a focusing lens and a downstream magnetic field with parallel boundary surfaces. Here too, however, there is no optimization on the one hand of the focusing and on the other hand of the dispersion each separately possible (magazine "Feingerätetechnik", 12th year, issue 5, 1963, pp. 203 to 211, and especially Fig. 18).

Es besteht die Aufgabe, ein Impulsmassenspektrometer mit hohem Auflösevermögen durch eine große Dispersion der einzelnen Bildstrahlenbüschel zu schaffen, ohne eine Verschlechterung der Fokussierung in Kauf nehmen zu müssen oder wobei die Fokussierung sogar verbessert ist und dennoch eine räumlich gedrängte Bauweise möglich sein soll.The task is to create a pulse mass spectrometer with high resolving power through a large To create dispersion of the individual image beam bundles without a deterioration in the focus in To have to buy or where the focus is even improved and yet a spatially compact one Design should be possible.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein Impulsmassenspektrometer der eingangs erwähnten Art verwendet wird und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Felder des Analysators homogen sind und daß wenigstens eines dieser Felder, im folgenden Prisma genannt, eine geradlinige Eintrittsbegrenzung und eine zu dieser parallele geradlinige Austrittsbegrenzung hat. Dadurch ist es überraschend gelungen, bei guter Fokussierung eine hohe Dispersion zu erreichen. This is achieved according to the invention in that a pulse mass spectrometer of the type mentioned at the beginning Type is used and is characterized in that the fields of the analyzer are homogeneous and that at least one of these fields, hereinafter referred to as a prism, has a straight entry limit and has a straight exit boundary parallel to this. This surprisingly succeeded to achieve a high dispersion with good focus.

Vor oder vor und hinter dem magnetischen Analysator kann ein elektrisches Fokussierungsfeld angeordnet sein.An electric focusing field can be arranged in front of or in front of and behind the magnetic analyzer be.

Die der Erfindung entsprechende neue Anordnung ist ähnlich der des Prismenspektralapparates der Lichtoptik, bei dem mindestens ein Prisma eine rein dispergierende Wirkung auf die einzelnen Farbkomponenten eines Lichtbüschels ausübt, während eine oder mehrere Sammellinsen eine rein fokussierende Wirkung haben. ':■:.:> The new arrangement corresponding to the invention is similar to that of the prism spectral apparatus of light optics, in which at least one prism has a purely dispersing effect on the individual color components of a light bundle, while one or more converging lenses have a purely focusing effect. ': ■:.:>

Dadurch, daß in einem Strahlenbüschel isokinetischer Ionen im Sinne der Erfindung ein besonderes Dispersionsfeld angebracht ist, das auf Parallelstrahlen keinerlei Fokussierung ausübt, und die Fokussierung durch gesonderte Felder vor und hinter dem Dispersionsfeld bewirkt wird, ergibt sich die Möglichkeit, die Dispersion unabhängig von den Fokussierungsfeldern zu steigern. Dies ist nicht möglich bei den herkömmlichen Impulsspektrometern, bei denen wie oben beschrieben, die Dispersion und die Fokussierung durch ein einziges Kraftfeld, nämlich durch ein magnetisches Sektorfeld bewirkt werden, wobeiThe fact that isokinetic ions in a bundle of rays within the meaning of the invention is a special one Dispersion field is attached, which exerts no focusing on parallel rays, and the focusing caused by separate fields in front of and behind the dispersion field, there is the possibility of to increase the dispersion regardless of the focus fields. This is not possible with the conventional pulse spectrometers, in which, as described above, the dispersion and the focusing caused by a single force field, namely by a magnetic sector field, wherein

zwischen Dispersion und Fokussierung eine solche Abhängigkeit besteht, daß sie einander entgegenwirken. Bei den herkömmlichen magnetischen Sektorfeldern muß daher, will man die Dispersion erhöhen, der Ablenkradius vergrößert werden, womit proportional dem Quadrat des Ablenkradius die Magnetfeldfläche vergrößert werden muß. Die Erfindung stellt demgegenüber also eine wesentliche Verbesserung dar.there is such a dependency between dispersion and focus that they counteract each other. In the case of conventional magnetic sector fields, therefore, if one wishes to increase the dispersion, the deflection radius can be increased, which means that the magnetic field area is proportional to the square of the deflection radius must be enlarged. In contrast, the invention represents a substantial improvement represent.

Es handelt sich dabei also um solche Impulsspektrometer, bei denen ein Strahlenbüschel isokinetischer Ionen, welches mehrere Ionensorten enthält, in eine Anzahl fokussierter Strahlenbüschel dispergiert wird derart, daß jedes dieser Büschel nur Ionen gleichen Impulses enthält.These are pulse spectrometers in which a bundle of rays is isokinetic Ion, which contains several types of ions, is dispersed in a number of focused bundles of rays in such a way that each of these clusters contains only ions of the same momentum.

Es sei noch folgendes erwähnt: Bei Impulsspektrometern wird in der Regel eines der nach unterschiedlichen Impulsen getrennten, aus dem Sektorfeld fächerförmig austretenden Strahlenbüschel einem Ionenauffänger zugeführt, mittels dessen unter Zuhilfenahme von Meßinstrumenten der elektrische Strom des Büschels gemessen wird. Den Mittelstrahl dieses im Auffänger mündenden Büschels einschließlich des zugehörigen Büschelteiles im Sektorfeld selbst und des ins Sektorfeld eintretenden Büschels, das ja allen Impulssorten gemeinsam ist, nennen wir den Hauptstrahl; das Büschel selbst das Hauptbüschel. Andere Büschel des Fächers können durch Änderung der magnetischen Induktion oder der Ionenbeschleunigungsspannung ebenfalls dem Auffänger zugeführt werden. Jeweils ist dabei das in den Auffänger mündende Büschel das Hauptbüschel, sein Mittelstrahl Hauptstrahl.The following should also be mentioned: With pulse spectrometers is usually one of the separated pulses from the sector field The beam bundles emerging in a fan shape are fed to an ion collector, by means of which with the aid the electric current of the tuft is measured by measuring instruments. The center ray of this tuft opening into the catcher including the associated tuft part in the sector field itself and the tuft entering the sector field, which is common to all types of impulse, we call this Main ray; the tuft itself is the main tuft. Other clusters of the fan can be changed by change the magnetic induction or the ion acceleration voltage is also fed to the collector will. In each case, the tuft opening into the catcher is the main tuft, its central ray Main ray.

Auch für die der Erfindung entsprechende, oben beschriebene Anordnung sei der Begriff des Hauptstrahles eingeführt. Ferner soll in dem hier verwendeten Begriff »homozentrische Strahlenbüschel« auch das Parallelstrahlenbüschel mit im Unendlichen liegendem Zentrum enthalten sein.The concept of the main ray is also used for the arrangement described above, which corresponds to the invention introduced. Furthermore, the term "homocentric bundles of rays" used here is intended to also contain the bundle of parallel rays with the center at infinity.

Es kann zweckmäßig sein, wenn das oder die Prismen zwischen zwei fokussierenden, magnetischen Sektorfeldern liegen, von denen eines senkrecht zu seiner Begrenzung austretende, parallele Ionenstrahlen dem oder den Prismen zustrahlt, während das andere die aus dem oder den Prismen kommenden senkrecht zu seiner Feldbegrenzung eintretenden, parallelen Ionenstrahlen auf einen Auffänger od. dgl. fokussiert. Da elektrische Linsen keinen Beitrag zur Dispersion liefern — ganz analog dem Prismenspektralapparat der Lichtoptik —, sind Fokussierung und Dispersion funktionell voneinander unabhängig, was bei der Anwendung und dem Betrieb der auf dieser Basis konstruierten Geräte erhebliche Vorteile bei der Optimierung von Dispersion und Fokussierung bietet.It can be useful if the prism or prisms between two focusing, magnetic Sector fields lie, one of which exiting perpendicular to its boundary, parallel ion beams towards the prism or prisms, while the other radiates perpendicularly those coming from the prism or prisms to its field limitation entering parallel ion beams on a receiver od. The like. Focused. Since electric lenses do not contribute to dispersion - analogous to the prism spectral apparatus the light optics -, focusing and dispersion are functionally independent of each other, which is what the Application and operation of the devices constructed on this basis have considerable advantages in Optimization of dispersion and focus offers.

Es sei noch erwähnt, daß ein Massenspektrometer bekannt ist (USA.-Patentschrift 3 087 055), welches als Analysator zwei von den Ionen nacheinander durchlaufene magnetische Felder mit gleichgerichteten Feldvektoren aufweist. Diese magnetischen Felder sind jedoch inhomogen, und zwar müssen sie so gestaltet sein, daß die Feldstärke eine bestimmte Funktion des Ablenkradius ist. Die magnetischen Felder des Massenspektrometers nach der Erfindung sind dagegen sämtlich homogen und daher wesentlich leichter herzustellen.It should also be mentioned that a mass spectrometer is known (U.S. Pat. No. 3,087,055) which as an analyzer, two magnetic fields traversed by the ions one after the other, with rectified magnetic fields Has field vectors. However, these magnetic fields are inhomogeneous and they have to be designed in this way be that the field strength is a certain function of the deflection radius. The magnetic fields of the mass spectrometer according to the invention, however, are all homogeneous and therefore essential easier to manufacture.

Zur mathematischen Behandlung der Wirkungsweise eines solchen Dispersionsfeldes sei — ähnlich der Lichtoptik — eine Winkeldispersiori Dw eingeführt. Es wird definiertFor the mathematical treatment of the mode of action of such a dispersion field, an angular dispersion Dw is introduced - similar to light optics. It is defined

Dw = Dw =

da dJ Jthere dJ J

worin d α den Winkel bedeutet, den der aus dem Dispersionsfeld austretende Hauptstrahl und der Mittelstrahl eines Nachbarbüschels miteinander bilden,where d α denotes the angle that the main ray emerging from the dispersion field and the central ray of a neighboring cluster form with one another,

während -γ- den relativen Impulsunterschied derwhile -γ- is the relative momentum difference of the

Ionen bedeutet, die den beiden Büscheln angehören. Aus der Bewegungsgleichung von Ionen unterschiedlicher Impulse in einem Magnetfeld erhält man die GleichungIons means that belong to the two tufts. From the equation of motion of ions of different Pulses in a magnetic field give us the equation

dJ JdJ J

dr rdr r

worin — den relativen Unterschied der Ablenkradien r + dr und r bedeutet. Für streng isokinetische Ionen gilt die Beziehungwhere - means the relative difference between the deflection radii r + dr and r . The relationship applies to strictly isokinetic ions

dJ JdJ J

dr rdr r

J_ ^dm 2 J_ ^dm 2

wormworm

dmdm

der relative Massenunterschied der betrachteten Ionen ist.is the relative mass difference of the ions under consideration.

Zur Errechnung der Massendispersion dp wird für den Fall elektrischer Fokussierungslinsen die Brennweite / benötigt, d. h., der Abstand des Auffängers von der Linse und im Falle magnetischer Fokussierung der Abstand I des im Fokus stehenden Auffängers von der. Feldbegrenzung. Man erhält mittels der vorstehenden Gleichungen somit für eine elektrische Fokussierung die MassendispersionTo calculate the mass dispersion dp , the focal length / is required in the case of electric focusing lenses, ie the distance between the receiver and the lens and, in the case of magnetic focusing, the distance I between the receiver in focus and the. Field limitation. Using the above equations, the mass dispersion for electrical focusing is thus obtained

dp = /· da = f-Dyv-y = f-Dw-—- dp = / da = f-Dyv-y = f-Dw- ---

0 10 1

1 . dm = -^f-Dw1 . dm = - ^ f-Dw

2 m2 m

und für magnetische Fokussierungand for magnetic focusing

dJdJ

dp = l-da = I- dp = l-da = I-

dmdm

ι r> dr -=- = I ■ Dw ι r> dr - = - = I ■ Dw

J rJ r

Die Massendispersion ist also proportional der Winkeldispersion, die für jedes spezielle Dispersionsfeld auszurechnen ist. Der Dispersionskoeffizient D_r ist definiert durchThe mass dispersion is therefore proportional to the angular dispersion that has to be calculated for each specific dispersion field. The dispersion coefficient D _r is defined by

_D =■££_ _{= Dw}L· _D = ■ ££ _ _{= Dw} L (4a)(4a)

^r iir r ^r iir r

bzw.respectively.

D, = ^- = Dw-L. dr rD, = ^ - = Dw-L. dr r

(5 a)(5 a)

409 534/144409 534/144

Für ein beliebiges magnetisches Prisma lautet die Beziehung für den Strahleintrittswinkel u_e und für den Strahlaustrittswinkel u_a (vgl. F i g. 1).For any magnetic prism, the relationship for the beam entrance angle is u _e and for the beam exit angle u _a (see FIG. 1).

sin a_e — sin a_a = —,sin a _e - sin a _a = -,

(6)(6)

für Variable a_e, a_a, r erhält man durch Differentiationfor variables a _e , a _a , r is obtained by differentiation

j j b dr
COS a„ da. — COS a„ αa„ = 0 . y j b dr
COS a "there. - COS a "αa" = 0.

IOIO

r rr r

(7)(7)

b ' b '

Für ein Prisma, von dem — a_e, a_a vorgegeben sind, erhält man mittels (1), (2), (7) die Winkeldispersion '⁵ For a prism of which - a _e , a _{a are} ^{given, the angular dispersion '5} is obtained using (1), (2), (7)

4?ϋ A ¹ ₊ ^dae ^COSa 4? Ϋ A ¹ ₊ ^da e ^COSa

dr rdr r

, (8)
r cos a_a dr cos a_a , (8th)
r cos a _a dr cos a _a

rr

da_n since _n

drdr

2525th

die Winkeldispersion des vorhergehenden Prismas ist. Falls keine Vordispersion vorhanden ist, ist d a_e = O zu setzenis the angular dispersion of the previous prism. If there is no predispersion, then _e = O is to be set

Dw =Dw =

da_a dr da _a dr

3°3 °

r cos u„ r cos u "

(9)(9)

Den Ablenkwinkel Φ eines Prismas erhält man zuThe deflection angle Φ of a prism is obtained from

Φ = u„ — a„ Φ = u "- a"

(10)(10)

und den Ablenkwinkel Φ_Ό eines aus mehreren Prismen 1, 2, 3 ... bestehenden Dispersionsfeldes zuand the deflection angle Φ _{Ό of} a dispersion field consisting of several prisms 1, 2, 3 ...

Φ_η = Φ, + Φ₂ + Φ₃ + Φ _η = Φ, + Φ ₂ + Φ ₃ +

(H)(H)

Das Hintereinanderschalten mehrerer magnetischer Prismen ist keine Variante einer Tandemanordnung von Sektorfeldspektrometern. Hier haben die Vektoren der magnetischen Feldstärke der Prismen alle die gleiche Richtung, und die Ablenkwinkel addieren sich nach Gleichung (11). Bei Tandemanordnung dagegen wechseln die Vektoren ihre Richtung, und der Gesamtwinkel einer Tandemanordnung ist Φ ges. = φ_ι — Φ₂ + φ₃ - + ..., wenn Φ_χ, Φ₂, Φ₃· · · die Ablenkwinkel der einzelnen Sektorfelder sind.The series connection of several magnetic prisms is not a variant of a tandem arrangement of sector field spectrometers. Here the vectors of the magnetic field strength of the prisms all have the same direction and the deflection angles add up according to equation (11). In the case of a tandem arrangement, on the other hand, the vectors change their direction, and the total angle of a tandem arrangement is Φ tot. = φ _ι - Φ ₂ + φ ₃ - + ... , if Φ _χ , Φ ₂ , Φ ₃ · · · are the deflection angles of the individual sector fields.

Entsprechend der Erfindung erhält man ein besonders vorteilhaftes Prisma, wenn bei wenigstens einem der magnetischen Prismen der Strahleneintrittswinkel u_e und der Strahlenaustrittswinkel u_a etwa gleich groß sind, womit die vom Lichtprisma her bekannte minimale Strahlablenkung erreicht wird. Das Prisma minimalen Ablenkwinkels Φ min. ist symmetrisch. Für dr = 0 [s. Gleichung (7)] ergibt sich die einfache BeziehungAccording to the invention, a particularly advantageous prism is obtained if, in at least one of the magnetic prisms, the beam entrance angle u _e and the beam exit angle u _{a are} approximately the same, thus achieving the minimum beam deflection known from the light prism. The prism with the minimum deflection angle Φ min. Is symmetrical. For dr = 0 [s. Equation (7)] gives the simple relationship

αα₀ = +ua_e, (12)αα ₀ = + ua _e , (12)

und mittels der Formel (8) wird die Winkeldispersionand by means of the formula (8), the angular dispersion becomes

Dw =Dw =

da„there"

r cosa_a r cosa _a

da„there"

dr r cosa_a dr dr r cosa _a dr

r rr r

d. h. bei hintereinandergeschalteten Prismen mini-d. H. with prisms connected in series, mini-

malen Ablenkwinkels addieren sich einfach die Winkeldispersionen der einzelnen Prismen.Paint the deflection angle, the angular dispersions of the individual prisms simply add up.

Im Sinne der Erfindung erhält man ein weiteres besonderes Prisma, wenn man den Strahleneintrittswinkel «_e = 0, d. h. einen zur Begrenzung senkrechten Eintritt des Hauptstrahles vorsieht, während der Strahlenaustrittswinkel je nach der Konstruktion des folgenden Strahlenganges zwischen 0 und 90° liegen kann.According to the invention, a further special prism is obtained if the beam _{entry angle «e} = 0, ie an entry of the main beam perpendicular to the limitation, is provided, while the beam exit angle can be between 0 and 90 ° depending on the construction of the following beam path.

Ein Magnetfeld mit parallelen Feldbegrenzungen und senkrechtem Eintritt der Ionen ist an sich schon bekannt (s. Manfred von Ardenne, Tabellen der Elektronenphysik, lonenphysik, Ubermikroskopie 1956, VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin. Bd. 1, S. 471). Das dort vorgeschlagene Magnetfeld hat jedoch nicht die Funktion des Dispergierens, wie es der Erfindung entspricht. Demgemäß ist in dem zugehörigen Strahlengang (vgl. F i g. A und B, S.471 a.a.O.) keine Analogie zum lichtoptischen Prisma im Gegensatz zur Erfindung vorhanden. Es ist dort in der F i g. »A. Trennung durch im Magnetfeld stehende Flächen^ die obere Begrenzungsgerade ohne jede physikalische Bedeutung und könnte durch jede andere Begrenzung ersetzt werden. In der F i g. »B. Trennung durch Totalreflexion an der zweiten Magnetfeldgrenze<v ist nicht eine Dispersion, sondern eben die Totalreflexion der benutzte physikalische Effekt.A magnetic field with parallel field boundaries and perpendicular entry of the ions is already in itself known (see Manfred von Ardenne, tables of electron physics, ion physics, super microscopy 1956, VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin. Vol. 1, p. 471). The magnetic field proposed there however, does not have the function of dispersing as in the invention. Accordingly, in the associated beam path (cf.Fig. A and B, p.471 loc. cit.) no analogy to the light-optical In contrast to the invention, prism is present. It is there in FIG. »A. Separation through in the magnetic field standing surfaces ^ the upper limit line without any physical meaning and could go through any other limitation may be substituted. In FIG. »B. Separation by total reflection on the second Magnetic field limit <v is not a dispersion, but the total reflection, the physical one used Effect.

Bei der Breite der »ausgedehnten homogenen Ionenquelle<s wie es im zugehörigen Text a. a. O. heißt, die ebenso wie die beiden Auffängerplatten gemäß F i g. A und B sich über die doppelte Länge des Ablenkradius erstrecken, kann auch gar nicht an eine Dispersionswirkung des durch zwei parallele Geraden begrenzten Magnetfeldes gedacht sein.With the width of the "extended homogeneous ion source" s as stated in the accompanying text a. a. O. that is, the same as the two catcher plates according to FIG. A and B extend over twice the length of the deflection radius can also not at all affect a dispersion effect of the by two parallel Just be thought of limited magnetic field.

Das der Erfindung entsprechende magnetische Prisma mit senkrechtem Strahleneintritt ist besonders als Anfangsprisma eines aus mehreren Prismen bestehenden Dispersionsfeldes geeignet. Es können auch mehrere Auffänger, die alle außerhalb der Austrittsfeldbegrenzung liegen und bestimmten dispergieren Strahlen zugeordnet sind, angebracht werden (vgl. auch unten F i g. 3b).The magnetic prism corresponding to the invention with perpendicular beam entrance is special suitable as the initial prism of a dispersion field consisting of several prisms. It can also several collectors, all of which are outside the exit field limitation and which disperse in a certain manner Rays are assigned, are attached (see. Also below F i g. 3b).

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, daß bei einem der magnetischen Prismen der eintretende Hauptstrahl unter einem bestimmten Winkel, der kleiner als 90° ist, zur Eintrittsfeldbegrenzung steht und daß der austretende Hauptstrahl die Austrittsfeldbegrenzung senkrecht zu dieser verläßt. Ein solches Prisma ist besonders als Schlußprisma eines aus mehreren Prismen bestehenden Dispersionsfeldes geeignet.A further embodiment of the invention can consist in that in one of the magnetic Prisms the entering main ray at a certain angle, which is less than 90 °, to limit the entry field stands and that the exiting main ray leaves the exit field boundary perpendicular to this. Such a prism is special suitable as a final prism of a dispersion field consisting of several prisms.

Die einzelnen Prismen können so angeordnet sein, daß der Strahlengang auf einer Schleife verläuft und sich in einem feldfreien Ort überkreuzt. Dies hat den Vorteil, daß die Vakuumkammer außerordentlich stabil und kompakt konstruiert werden kann. Etwas derartiges ist bekanntlich bei den klassischen 180°-, 90°- und 60°-Massenspektrometern nicht der Fall und führt häufig zu erheblichen Justierschwierigkeiten. The individual prisms can be arranged so that the beam path runs on a loop and crosses in a field-free place. This has the advantage that the vacuum chamber is extraordinary can be constructed in a stable and compact manner. Something like this is known to exist in the classic 180 °, 90 ° and 60 ° mass spectrometers are not the case and often lead to considerable adjustment difficulties.

Es können auch zwei spiegelbildlich gleiche magnetische Prismen mit je einem Ablenkwinkel von 90° vorgesehen sein, so daß der Ablenkwinkel des Dispersionsfeldes also 180° beträgt, und die elektrischen Fokussierungslinsen können die gleiche Brennweite / besitzen. Die Winkeldispersion wird in diesem Falle D_w = 4. Dies bedeutet eine erhebliche SteigerungIt is also possible to provide two mirror-inverted magnetic prisms, each with a deflection angle of 90 °, so that the deflection angle of the dispersion field is 180 °, and the electric focusing lenses can have the same focal length. In this case, the angular dispersion becomes D _w = 4. This means a considerable increase

der Dispersion gegenüber dem klassischen 180°-Spektrometer. the dispersion compared to the classic 180 ° spectrometer.

Eine weitere Möglichkeit der Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß zwei spiegelbildlich gleiche magnetische Prismen vorgesehen sind, deren zum Hauptstrahl abgeschrägte Begrenzungen einander zugekehrt sind, und daß als Fokussierungsfelder vor dem ersten und hinter dem zweiten Prisma zwei spiegelbildlich gleiche Magnetfelder mit senkrechtem Strahleneinfall an den Begrenzungen, die _ϊ0 den magnetischen Prismen zugekehrt sind, angeordnet · sind, wobei die Gesamtablenkung — das ist der Ablenkwinkel des Dispersionsfeldes zuzüglich des Ablenkwinkels der magnetischen Fokussierungsfelder — 180° beträgt und die Polschuhteile getrennt oder aus einem Stück hergestellt sind.Another possibility of the embodiment of the invention is that two mirror-inverted magnetic prisms are provided, whose boundaries beveled to the main beam are facing each other, and that two mirror-inverted magnetic fields with perpendicular incidence of rays at the boundaries are used as focusing fields in front of the first and behind the second prism , which are _{ϊ0 facing} the magnetic prisms, are arranged, the total deflection - that is the deflection angle of the dispersion field plus the deflection angle of the magnetic focusing fields - is 180 ° and the pole piece parts are separate or made of one piece.

Die Anordnung der zur Ablenkung dienenden Mittel kann auch so gewählt sein, daß die Gesamtablenkung 270° beträgt. Dabei können sich die beiden homozentrischen Strahlenbüschel unter 90° überkreuzen. Gemäß den vorhergehenden Ausführungen wird infolge eines Ablenkwinkels von 270° die Dispersion weiter erhöht. Die senkrechte Uberkreuzung der Vakuumkammer bedeutet dabei eine konstruktiv vorteilhafte Lösung.The arrangement of the means used for the deflection can also be chosen so that the total deflection 270 °. The two homocentric bundles of rays can cross at 90 °. According to the foregoing, the dispersion becomes due to a deflection angle of 270 ° further increased. The vertical crossing of the vacuum chamber means a constructive one advantageous solution.

Einer weiteren Ausführungsform der Erfindung entsprechen Spektrometer, deren Dispersionsfeld aus drei gleichen Prismen minimalen Ablenkungswinkels von je 90° Ablenkung besteht. Die Fokussierung erfolgt dabei durch zwei elektrische Linsen gleicher Brennweite/, die homozentrischen Büschel überkreuzen sich senkrecht.A further embodiment of the invention corresponds to spectrometers whose dispersion field is from consists of three identical prisms with a minimum deflection angle of 90 ° each. The focus takes place by means of two electric lenses of the same focal length / crossing the homocentric tufts vertically.

Die Winkeldispersion ist hierbeiThe angular dispersion is here

Dw = 6, Dw = 6,

die Massendispersionthe mass dispersion

dp = 3/ dp = 3 /

dmdm

3535

4040

Ebenso sind Ausführungsformen entsprechend der Erfindung Spektrometer, bei denen zwei spiegelbildlich gleiche, magnetische Prismen mit senkrechtem Strahleneinfall bzw. Strahlenaustritt und ein zwischen diesen Prismen liegendes, drittes Prisma mit minimalem Ablenkwinkel vorgesehen sind. Als Fokussierungsfelder dienen dabei zwei spiegelbildlich gleiche, magnetische Sektorfelder, die sich direkt an die Prismen anschließen, sodaß die Polschuhteile aus einem Stück gefertigt werden können.Likewise, embodiments according to the invention are spectrometers in which two are mirror images same, magnetic prisms with perpendicular incidence or exit and one between Third prism with minimal Deflection angles are provided. Two identical mirror images serve as focus fields. magnetic sector fields that connect directly to the prisms, so that the pole piece parts from one Piece can be manufactured.

Die Gesamtablenkung beträgt 270°. Die fokussierten Strahlenbüschel überkreuzen sich mit 90°. Der Dispersionskoeffizient ist entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 9 Dr = 8,34. Der hohe Dispersionskoeffizient bedeutet im Hinblick auf den der klassi- sehen Spektrometer (Dr = 2) einen erheblichen technischen Fortschritt.The total deflection is 270 °. The focused bundles of rays cross each other at 90 °. The dispersion coefficient is in accordance with the embodiment shown in FIG. 9 Dr = 8.34. The high dispersion coefficient means a considerable technical advance with regard to that of the classic spectrometer (Dr = 2).

Durch Hintereinanderschalten geeigneter magnetischer Prismen oder magnetischer Prismen mit anschließenden fokussierenden magnetischen Sektorfeldern läßt es sich im Sinne der Erfindung auch erreichen, daß das Strahlenbüschel eine Schleife bildet und der Kreuzungspunkt der Schleife sich in einem magnetischen Prisma oder einem magnetischen Sektorfeld befindet. Ein solches Magnetfeld sei hier »Kreuzfeld« genannt; es bietet den Vorteil der zweimaligen Ausnutzung und stellt damit einen ganz besonderen technischen Fortschritt dar.By connecting suitable magnetic prisms or magnetic prisms with subsequent focusing magnetic sector fields, it can also be achieved in the context of the invention, that the bundle of rays forms a loop and the intersection point of the loop is in one magnetic prism or a magnetic sector field. Such a magnetic field is here Called "Kreuzfeld"; it offers the advantage of being used twice and thus represents a whole represent particular technical progress.

Mittels Hintereinanderschalten geeigneter Prismen und mittels eines Kreuzfeldes wird in Nutzbarmachung der Erfindung erzielt, daß die Gesamtablenkung 360° beträgt und daß der Hauptstrahl vor der Ablenkung und nach der Ablenkung auf einer Geraden liegen. Durch diese Anordnung läßt sich eine sehr große Steigerung der Dispersion erreichen und bei Ausschaltung der Magnetfelder eine direkte Messung des Gesamtionenstroms zustande bringen.By connecting suitable prisms one after the other and by means of a cross field, they are made available for use the invention achieved that the total deflection is 360 ° and that the main beam before the deflection and lie on a straight line after the distraction. This arrangement allows a very large Achieve an increase in the dispersion and, when the magnetic fields are switched off, a direct measurement of the Bringing total ionic current into existence.

Mit der Erfindung lassen sich auch Spektrometer schaffen mit einer Gesamtablenkung von 360°, die ein Kreuzfeld enthalten, wobei drei gleiche magnetische Prismen, deren minimaler Ablenkwinkel 90° beträgt, mit einem Ablenkradius r und einer Prismenbreite b = |/2r vorgesehen sind. Die Verwendung von drei gleichen 90°-Prismen, von denen zwei sich gegenüberstehen und das dritte dem Kreuzfeld gegenübersteht, bringt eine vorteilhafte Raumaufteilung mit sich.With the invention it is also possible to create spectrometers with a total deflection of 360 ° which contain a crossed field, three identical magnetic prisms, the minimum deflection angle of which is 90 °, with a deflection radius r and a prism width b = | / 2r. The use of three identical 90 ° prisms, two of which are facing each other and the third facing the cross field, results in an advantageous floor plan.

An einem Spektrometer des im vorhergehenden Absatz beschriebenen 360°-Typus kann man entsprechend einer weiteren Ausbildungsform der Erfindung das Kreuzfeld auch so ausbilden, daß es beim ersten Ionendurchlauf als Prisma entsprechend dem Beispiel nach F i g. 3b und beim zweiten Durchlauf als Prisma nach F i g. 3c fungiert. Der Radius der Ionenbahnen ist konstant = r und der Ablenkwinkel im Kreuzfeld 2 · 45°. Die Breite des KreuzfeldesCorrespondingly, one can use a spectrometer of the 360 ° type described in the previous paragraph a further embodiment of the invention also train the cross field so that it is when first ion run as a prism according to the example according to FIG. 3b and on the second pass as a prism according to FIG. 3c acts. The radius of the ion trajectories is constant = r and the deflection angle in the cross field 2 45 °. The width of the cross field

ist b = -~- Y2r. Beim Spektrometer dieser Artis b = - ~ - Y2r. With a spectrometer of this type

(vgl. Fig. 10) fokussieren zwei elektrische Linsen — symbolisch durch die Form einer Linse dargestellt — das Büschel. Die Vakuumkammer, eine Ionenquelle mit Eintrittsspalt sowie eine elektrische Z-Fokussierung (senkrecht zur Papierebene) und ein Ionenauffänger sind skizzenhaft eingezeichnet. Der Dispersionskoeffizient ist Dr = 4 V 2 ——» wobei /1(cf. Fig. 10), two electric lenses - symbolically represented by the shape of a lens - focus the tuft. The vacuum chamber, an ion source with an entrance slit as well as an electrical Z-focus (perpendicular to the plane of the paper) and an ion collector are sketched in. The dispersion coefficient is Dr = 4 V 2 - - »where / 1

und /2 beliebig gewählt werden können.and / 2 can be chosen at will.

Gegenüber dem im vorstehenden Absatz behandelten Spektrometer kann auch ein solches Spektrometer in Betracht kommen, bei dem das magnetische Kreuzfeld die Breite b = ]/2r und der Ablenkradius im Kreuzfeld den Wert R = 2r hat (vgl. Fig. lila). Um den doppelt größeren Ablenkradius im Kreuzfeld zu erhalten, kann man z. B. den Polschuhabstand am Kreuzfeld auch doppelt so groß machen wie bei den drei Prismen minimaler Ablenkung. Der Dispersionskoeffizient, bezogen auf den Ablenkradius r, ist dann Compared to the spectrometer dealt with in the previous paragraph, such a spectrometer can also be considered in which the magnetic cross field has the width b =] / 2r and the deflection radius in the cross field has the value R = 2r (see Fig. Lilac). To get twice the deflection radius in the cross field, you can z. B. also make the pole shoe spacing at the cross field twice as large as with the three prisms with minimal deflection. The dispersion coefficient, based on the deflection radius r, is then

Dr = 4 Ϋ2~.— Ein Spektrometer, wie im vorhergehenden Absatz beschrieben, d. h., mit einem Kreuzfeld der Breite b = \2r und einem Ablenkradius R = 2r, läßt sich auch so modifizieren, daß beim ersten Ionendurchlauf ein Prisma nach F i g. 3c benutzt wird und beim zweiten Durchlauf ein Prisma nach F i g. 3b. Somit erfolgt der Ioneneintritt in das Kreuzfeld unter 45° gegen die Feldbegrenzung und der Ionenaustritt nach dem zweiten Durchlauf auch unter 45°. Ein solches Spektrometer ist in Fig. 11, Ib, dargestellt. Der Dispersionskoeffizient ist Dr Dr = 4 Ϋ2 ~. - A spectrometer, as described in the previous paragraph, ie, with a cross field of width b = \ 2r and a deflection radius R = 2r, can also be modified in such a way that a prism according to FIG. 3c is used and in the second pass a prism according to FIG. 3b. Thus, the ion entry into the cross field takes place at 45 ° against the field boundary and the ion exit after the second pass is also under 45 °. Such a spectrometer is shown in Fig. 11, Ib. The dispersion coefficient is Dr

= 2(3 1/2 + 1)-^-.
r= 2 (3 1/2 + 1) - ^ -.
r

Man kann an einem 360°-Spektrometer mit drei Stück 90°-Prismen minimaler Ablenkung und einem Kreuzfeld das Kreuzfeld im Sinne der Erfindung auch so ausbilden, daß eine magnetische Fokussierung 1. Ordnung erzielt wird, wie dies dem Ausführungs-You can use a 360 ° spectrometer with three 90 ° prisms with minimal deflection and one Cross field also train the cross field within the meaning of the invention in such a way that magnetic focusing 1st order is achieved, as shown in the execution

beispiel nach Fig. 12 entspricht mit dem Wert für R = 2 r und einem Dispersionskoeffizient Dr = 4(3 f2 + 1). The example according to FIG. 12 corresponds with the value for R = 2 r and a dispersion coefficient Dr = 4 (3 f2 + 1).

Man kann an einem 360°-Spektrometer mit drei Stück 90°-Prismen minimaler Ablenkung und einem Kreuzfeld das Kreuzfeld aber auch so ausgebildet vorsehen, daß eine magnetische Fokussierung 2. Ordnung erzielt wird.You can use a 360 ° spectrometer with three 90 ° prisms with minimal deflection and one Cross field but also provide the cross field designed so that a magnetic focusing of the 2nd order is achieved.

F i g. 13 zeigt ein Beispiel eines solchen Spektrometers mit einem Ablenkradius im Kreuzfeld R = 2r F i g. 13 shows an example of such a spectrometer with a deflection radius in the cross field R = 2r

und einem Dispersionskoeffizienten Dr = — and a dispersion coefficient Dr = -

(3 (/Τ + 1). Es lassen sich aber.im Sinne der Erfindung auch noch andere Verhältnisse der Radien als(3 (/ Τ + 1). However, within the meaning of the invention also other ratios of the radii than

— = 2 wählen. Bei einem 360°-Spektrometer mit-·¹⁵ - = select 2. With a 360 ° spectrometer with- · ¹⁵

drei Stück 90°-Prismen minimaler Ablenkung kann man das Kreuzfeld als in 1. Ordnung fokussierendes, magnetisches Fokussierungsfeld für beide Ionendurchläufe ausbilden und entsprechend einer besonderen Ausbildungsform der Erfindung den Ablenkradius im Kreuzfeld zu J? = A. r und die Abstände der ein-three pieces of 90 ° prisms with minimal deflection, the cross field can be designed as a first order focussing magnetic field for both ion passes and, according to a special embodiment of the invention, the deflection radius in the cross field is J? = A. r and the distances between the

zelnen Magnetfelder voneinander — auf dem Hauptstrahl betrachtet — gleich -y r bemessen. Dieses in Fig. 14 beispielsweise dargestellte Spektrometer zeichnet sich erstens durch eine besondere Einfachheit seiner Abmessungen aus und zweitens dadurch, daß die aus dem Kreuzfeld austretenden dispergieren Büschel streng parallele Mittelstrahlen besitzen. Der Dispersionskoeffizient ist Dr = 5(3 ψϊ + I).individual magnetic fields from one another - viewed on the main ray - are dimensioned to be equal to -y r. This spectrometer, shown for example in FIG. 14, is characterized firstly by a particular simplicity of its dimensions and secondly by the fact that the dispersed tufts emerging from the cross field have strictly parallel central rays. The dispersion coefficient is Dr = 5 (3 ψϊ + I).

Ein 360°-Spektrometer kann nach einer weiteren Ausbildungsform entsprechend der Erfindung auch mit nur zwei Stück 90°-Prismen minimalen Ablenkwinkeis und der Breite b = |/2r ausgeführt sein (vgl. die Felder II und III nach dem Beispiel gemäß Fig. 15). Außer den FeldernII und III sind dabei noch zwei PrismenC und D nach Fig.3b und 3c mit je 45° Ablenkung und einem Ablenkradius R = 2r vorgesehen. Die magnetische Fokussierung 1. Ordnung wird durch ein Kreuzfeld bei einem Ablenkwinkel von 2 · 45° und einem Ablenkradius R = 2r bewirkt. Die Polschuhteile A, C, D können aus einem einzigen Stück gefertigt sein. Durch schwach konvergente Fokussierung beim ersten Strahlendurchgang im Kreuzfeld kann man erreichen, daß sich in der Mitte des Dispersionsfeldes ein Fokussierungspunkt bildet, in dem man eine Begrenzungsblende anbringen kann. Der Dispersionskoeffizient ist Dr = 16.According to a further embodiment according to the invention, a 360 ° spectrometer can also be designed with only two pieces of 90 ° prisms with a minimal deflection angle and the width b = | / 2r (cf. fields II and III according to the example according to FIG. 15) . In addition to fields II and III, two prisms C and D according to FIGS. 3b and 3c each with 45 ° deflection and a deflection radius R = 2r are provided. The 1st order magnetic focusing is brought about by a cross field at a deflection angle of 2 · 45 ° and a deflection radius R = 2r . The pole piece parts A, C, D can be made from a single piece. By weakly convergent focusing during the first beam passage in the crossed field, you can achieve that a focusing point is formed in the middle of the dispersion field, in which a limiting diaphragm can be attached. The dispersion coefficient is Dr = 16.

Man kann ein 360°-Spektrometer der Erfindung entsprechend auch so konstruieren, daß es zwei magnetische Prismen mit je 120° Ablenkung enthält. Zur Erfindung gehören so Spektrometer mit einer Gesamtablenkung von 360°, die ein Kreuzfeld und zwei gleiche magnetische Prismen, deren minimaler Ablenkwinkel 120° bei einem Ablenkradius r und einer Prismenbreite b = \[3r beträgt, aufweisen. Bei einer solchen Anordnung werden nur drei Magnetfelder benötigt, und in der Umgebung des Kreuzfeldes ist besonders viel freier Raum vorhanden.A 360 ° spectrometer according to the invention can also be constructed in such a way that it contains two magnetic prisms, each with a deflection of 120 °. The invention includes spectrometers with a total deflection of 360 °, which have a crossed field and two identical magnetic prisms, the minimum deflection angle of which is 120 ° with a deflection radius r and a prism width b = 3r . With such an arrangement, only three magnetic fields are required, and there is a particularly large amount of free space in the vicinity of the cross field.

An einem 360°-Spektrometer, dessen Dispersionsfeld zwei gleiche magnetische Prismen eines minimalen Ablenkwinkels von 120° bei einem Ablenkradius r und einer Breite b = fZr enthält, kann man in einer ebenfalls möglichen Ausführung der Erfindung das Kreuzfeld als magnetisches Prisma mit einer Breite b = -~- /3 r vorsehen (vgl. Beispiel nachOn a 360 ° spectrometer whose dispersion field contains two identical magnetic prisms with a minimum deflection angle of 120 ° with a deflection radius r and a width b = fZr, in another possible embodiment of the invention, the cross field can be used as a magnetic prism with a width b = - Provide ~ - / 3 r (see example according to

Fig. 16). Der erste Durchlauf der Ionen stellt dabei ein Prisma nach F i g. 3b, der zweite ein Prisma nach F i g. 3c dar. Der Ablenkwinkel im Kreuzfeld ist 2 ■ 60°, der Ablenkradius r. Da im Kreuzfeld keine Fokussierung stattfindet, gehört es zum Dispersionsfeld. Die Fokussierung erfolgt durch zwei elektrische Linsen der Brennweite/1, /2. Der Dispersionskoeffizient ist Dr = 3 fh-£y- Fig. 16). The first passage of the ions represents a prism according to FIG. 3b, the second a prism according to FIG. 3c. The deflection angle in the cross field is 2 · 60 °, the deflection radius r. Since there is no focusing in the cross field, it belongs to the dispersion field. Focussing is done by two electric lenses with a focal length of / 1, / 2. The dispersion coefficient is Dr = 3 fh- £ y-

Man kann ein 360°-Spektrometer wie im vorhergehenden Absatz beschrieben auch konstruieren mit dem Unterschied, daß das Kreuzfeld einschließlich des Ablenkradius die doppelten Abmessungen besitzt (vgl. F i g. 17); die Breite wird dabei jetzt b = ]/3r und der Ablenkradius im Kreuzfeld R = 2r. Die Abstände der drei Magnetfelder voneinander — auf dem Hauptstrahl betrachtet — sind -j f3r. Die Fokussierung erfolgt durch zwei elektrische Linsen. Der Dispersionskoeffizient ist Dr = 3 ]fT——A 360 ° spectrometer can also be constructed as described in the previous paragraph, with the difference that the cross field including the deflection radius has twice the dimensions (see FIG. 17); the width is now b = ] / 3r and the deflection radius in the cross field R = 2r. The distances between the three magnetic fields - viewed on the main ray - are -j f3r. Focusing is done by two electric lenses. The dispersion coefficient is Dr = 3 ] fT— -

Eine weitere Abänderung ergibt sich, wenn das im vorhergehenden Absatz beschriebene 360°-Spektrometer so ausgeführt wird, daß entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung das Kreuzfeld als magnetisches Fokussierungsfeld, das in 1. Ordnung fokussiert, mit einem Ablenkradius R = 2r und senkrechtem Strahleneintritt sowie Strahlenaustritt ausgebildet ist (vgl. Beispiel nach Fig. 18). Der Dispersionskoeffizient ist dabei Dr = 20.Another modification results if the 360 ° spectrometer described in the previous paragraph is designed so that, according to an embodiment of the invention, the cross field as a magnetic focusing field that focuses in the 1st order, with a deflection radius R = 2r and perpendicular beam entry and exit is formed (see. Example according to Fig. 18). The dispersion coefficient is Dr = 20.

Bei denjenigen 360°-Spektrometern, bei denen der auf einer einzigen Geraden liegende, in das Kreuzfeld eintretende und wieder austretende Hauptstrahl senkrecht zur Feldbegrenzung liegt, läßt sich im Sinne einer Weiterbildungsform der Erfindung symmetrisch zu dieser Geraden die gleiche magnetische Feldanordnung nochmals anbringen (vgl. Beispiel nach Fig. 19).In those 360 ° spectrometers where the one lying on a single straight line is in the cross field entering and exiting main ray is perpendicular to the field boundary, can be in the sense a further development of the invention symmetrically to this straight line the same magnetic field arrangement attach again (see example according to Fig. 19).

Diese Möglichkeit besteht bei Spektrometern mit elektrischer und mit magnetischer Fokussierung, wie diese z. B. nach der F i g. 10; F i g. 11, Ia, F i g. 12, F i g. 14, F i g. 15, F i g. 16, F i g. 17, F i g. 18 gegeben sind. Mit einem solchen magnetischen Doppelsystem kann man positive und negative Ionen in schneller Folge alternativ messen, wenn man die Ionenquelle an eine Wechselhochspannung legt. Diese Möglichkeit der Messung positiver und negativer Ionen bedeutet einen erheblichen technischen Fortschritt.This possibility exists with spectrometers with electrical and magnetic focusing, like this z. B. according to FIG. 10; F i g. 11, Ia, F i g. 12, fig. 14, fig. 15, fig. 16, Fig. 17, fig. 18 given are. With such a double magnetic system one can get positive and negative ions in faster Alternatively, measure the result if the ion source is connected to an alternating high voltage. This possibility the measurement of positive and negative ions represents a considerable technical advance.

Entsprechend der Ausführung nach F i g. 19 ist das System nach F i g. 14 in dieser Weise »verdoppelt«. Das entsprechend Fig. 19 dargestellte System hätte — im Maßstab 1: 1 nach der F i g. 19 realisiert — eine um 30% höhere Massendispersion als die klassischen 180°-, 90°-, 60°-Spektrometer bei einem Ablenkradius von 200 mm.According to the embodiment according to FIG. 19 is the system according to FIG. 14 "doubled" in this way. The system shown in accordance with FIG. 19 would have - on a scale of 1: 1 according to FIG. 19 realized - one 30% higher mass dispersion than the classic 180 °, 90 °, 60 ° spectrometers with one deflection radius of 200 mm.

Wie bei magnetischen Sektorfeldsystemen läßt sich auch bei geeigneten Dispersionsfeldern in weiterbildender Vervollkommnung der Erfindung zur Unterdrückung des Energieunschärfefehlers ein elektrisches Radialfeld vorschalten. Entsprechend Fig.20 ist beispielsweise ein Dispersionsfeld gemäß Fig. 10 mit einem elektrischen Radialfeld kombiniert. Diese ebenfalls erfindungswesentliche Kombination führt zu einer Erhöhung des Auflösungsvermögens bei kleineren Magnetfeldern in der Kategorie der hochauflösenden spektroskopischen Geräte und bedeutetAs in the case of magnetic sector field systems, further training can also be used with suitable dispersion fields Perfection of the invention for suppressing the energy blurring error an electrical Upstream radial field. According to FIG. 20, for example, there is a dispersion field according to FIG. 10 combined with an electric radial field. This combination, which is also essential to the invention, leads to an increase in the resolution in the case of smaller magnetic fields in the high-resolution category spectroscopic devices and means

daher gleichfalls einen beachtlichen technischen Fortschritt. therefore also a considerable technical advance.

Der Erfindung zugehörig ist.-ferner ein 360°-Spektrometer, welches vier gleiche magnetische Prismen mit einem minimalen Ablenkwinkel jedes dieser Prismen von 0 = 72° aufweist (vgl. F i g. 21) und wobei ein magnetisches Kreuzfeld vorhanden ist. Dabei kann dieses Kreuzfeld als magnetisches Prisma nach den Vorbildern analog der Fig. 11, Ia und Ib, oder auch als magnetisches Fokussierungsfeld mit einer Ablenkung von 2 ■ 36° ausgebildet sein.The invention also includes a 360 ° spectrometer, which four identical magnetic prisms with a minimum deflection angle of each of these Has prisms of 0 = 72 ° (cf. FIG. 21) and wherein a magnetic cross field is present. Included can this cross field as a magnetic prism according to the models analogous to Fig. 11, Ia and Ib, or can also be designed as a magnetic focusing field with a deflection of 2 36 °.

Es gehört ebenso schließlich zur Erfindung auch ein 360°-Spektrometer, welches fünf gleiche magnetische Prismen mit einem minimalen Ablenkwinkel jedes dieser Prismen von Φ = 60° aufweist, und daß dabei ein magnetisches Kreuzfeld angebracht ist. Dabei kann dieses Kreuzfeld als magnetisches Prisma nach den Vorbildern analog der Fig. 11, Ia und Ib oder auch als magnetisches Fokussierungsfeld mit einer Ablenkung von 2 · 30° ausgebildet sein.Finally, the invention also includes a 360 ° spectrometer, which has five identical magnetic Each of these prisms has prisms with a minimum deflection angle of Φ = 60 °, and that a magnetic cross field is attached. This cross field can act as a magnetic prism according to the models analogous to FIG. 11, Ia and Ib or also as a magnetic focusing field a deflection of 2 · 30 °.

In den Zeichnungen, auf deren Figuren oben schon verschiedentlich Bezug genommen wurde, sind Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung in verschiedener Art und in speziellen Weiterbildungsformen beispielsweise wiedergegeben. Dabei zeigt in nachstehender Zusammenfassung im einzelnen:In the drawings, to the figures of which reference has already been made to the figures above, there are possible embodiments of the invention in various ways and in special forms of training, for example. It shows in the following Summary in detail:

F i g. 1 eine Schema-Ansicht zur Definition des magnetischen Ionenprismas,F i g. 1 a schematic view for the definition of the magnetic ion prism,

F i g. 2 ein Beispiel eines Dispersionsfeldes,F i g. 2 an example of a dispersion field,

F i g. 3 drei spezielle magnetische Prismen,F i g. 3 three special magnetic prisms,

F i g. 4 ein Einzelprisma mit elektrischer Fokussierung, F i g. 4 a single prism with electrical focusing,

Fig. 5 eine Prismenanordnung mit zweiteiligem Magnetsystem bei einer Gesamtablenkung von 180° mit elektrischer Fokussierung und einem Ablenkradius r,5 shows a prism arrangement with a two-part magnet system with a total deflection of 180 ° with electrical focusing and a deflection radius r,

F i g. 6 eine Prismenanordnung mit Gesamtablenkung von 180°, mit magnetischer Fokussierung 1. Ordnung und mit einem Ablenkradius r, F i g. 6 shows a prism arrangement with a total deflection of 180 °, with 1st order magnetic focusing and with a deflection radius r,

F i g. 7 eine Prismenanordnung mit Gesamtablenkung von 180°, mit magnetischer Fokussierung 2. Ordnung und mit einem Ablenkradius r, F i g. 7 a prism arrangement with a total deflection of 180 °, with magnetic focusing of the 2nd order and with a deflection radius r,

F i g. 8 eine Prismenanordnung mit Gesamtablenkung von 270°, mit elektrischer Fokussierung und mit einem Ablenkradius r, F i g. 8 a prism arrangement with a total deflection of 270 °, with electrical focusing and with a deflection radius r,

F i g. 9 eine Prismenanordnung mit Gesamtablenkung von 270° und mit magnetischer Fokussierung 1. Ordnung bei einem Ablenkradius r,F i g. 9 shows a prism arrangement with a total deflection of 270 ° and with magnetic focusing 1st order with a deflection radius r,

F i g. 10 eine Prismenanordnung mit einer Gesamtablenkung von 360°, mit elektrischer Fokussierung und einem Ablenkradius r, F i g. 10 a prism arrangement with a total deflection of 360 °, with electrical focusing and a deflection radius r,

Fig. 11 eine Prismenanordnung mit einer Gesamtablenkung von 360°, mit elektrischer Fokussierung und mit zwei Ablenkradien R, r und R ='Xr, 11 shows a prism arrangement with a total deflection of 360 °, with electrical focusing and with two deflection radii R, r and R = 'Xr,

Fig. 12 eine Prismenanordnung gleichfalls wieder mit einer Gesamtablenkung von 360°, aber mit einer magnetischen Fokussierung 1. Ordnung und mit Ablenkradien entsprechend F i g. 11,
Fig. 13 gleichfalls eine Prismenariordnung mit Gesamtablenkung 360°, jedoch mit einer magnetischen Fokussierung 2. Ordnung und wieder mit zwei Ablenkradien entsprechend Fig. 11,. ■ ■12 shows a prism arrangement again with a total deflection of 360 °, but with magnetic focusing of the first order and with deflection radii corresponding to FIG. 11
13 likewise shows a prism arrangement with a total deflection of 360 °, but with magnetic focusing of the 2nd order and again with two deflection radii according to FIG. 11. ■ ■

Fig. 14 eine Prismenanordnung mit Gesamtablenkung von 360°, mit magnetischer Fokussierung 1. Ordnung und mit zwei Ablenkradien R, r, wobei R = 5/2r ist,14 shows a prism arrangement with a total deflection of 360 °, with magnetic focusing of the 1st order and with two deflection radii R, r, where R = 5 / 2r,

Fig. 15 eine Prismenanordnung mit 360° Gesamtablenkung, mit magnetischer Fokussierung^; l.^!-Ordnung und mit zwei Ablenkradien R, r, wobei R = 2r ist,15 shows a prism arrangement with 360 ° total deflection, with magnetic focusing ^; l. ^! -Order and with two deflection radii R, r, where R = 2r ,

Fig. 16 eine Prismenanordnung gleichfalls wieder mit einer Gesamtablenkung von 360°, mit elektrischer Fokussierung und mit einem Ablenkradius r,16 again shows a prism arrangement with a total deflection of 360 °, with electrical focusing and with a deflection radius r,

Fig. 17 eine Prismenanordnung mit 360° Gesamtablenkung, mit elektrischer Fokussierung und mit zwei Ablenkradien R, r, wobei R = 2r ist,17 shows a prism arrangement with 360 ° total deflection, with electrical focusing and with two deflection radii R, r, where R = 2r ,

Fig. 18 eine Prismenanordnung mit Gesamtablenkung von 360°, mit magnetischer Fokussierung 1. Ordnung und mit zwei Ablenkradien R, r, wobei R = 2r ist,18 shows a prism arrangement with a total deflection of 360 °, with magnetic focusing of the 1st order and with two deflection radii R, r, where R = 2r ,

F i g. 19 eine Prismenanordnung, die eine Verdoppelung des Systems nach F i g. 14 darstellt,F i g. 19 shows a prism arrangement which doubles the system according to FIG. 14 represents

F i g. 20 eine Prismenanordnung mit Energiefokussierung undF i g. 20 a prism arrangement with energy focusing and

F i g. 21 eine Prismenanordnung wiederum mit einer Gesamtablenkung von 360°, mit magnetischer Fokussierung 1. Ordnung und mit zwei Ablenkradien R, r, wobei R=R=I l/4r ist.F i g. 21 a prism arrangement again with a total deflection of 360 °, with 1st order magnetic focusing and with two deflection radii R, r, where R = R = I l / 4r.

Im besonderen ist zu den einzelnen Figuren erläuternd noch folgendes zu sagen:In particular, the following is to be said about the individual figures:

Nach F i g. 1 sind die dem magnetischen Felde zugewandten Seiten der Begrenzungsgeraden (s. Pfeile in der Draufsicht) einander zugekehrt. Es ist der allgemeine Fall eines magnetischen Ionenprismas dargestellt. According to FIG. 1 are those facing the magnetic field Sides of the limiting straight line (see arrows in the top view) facing each other. It's the general one Case of a magnetic ion prism shown.

In F i g. 2 handelt es sich um den allgemeinen Fall eines aus mehreren magnetischen Prismen bestehenden Dispersionsfeldes mit dem Ablenkwinkel Φ_Β. Die Breiten b_l2 3· · ·, die Ablenkradien T₁^_-3..., die Ablenkwinkel 0j 2,3 ··· können untereinander verschieden sein. ··· ■ ·In Fig. 2 is the general case of a dispersion field consisting of several magnetic prisms with the deflection angle Φ _Β . The widths b _l2 3 · · ·, the deflection radii T ₁ ^ _-3 ..., the deflection angles 0j 2,3 ··· can be different from one another. ··· ■ ·

Nach F i g. 3a ist der Eintrittswinkel a_e = Austrittswinkel a; damit wird der Ablenkwinkel ein Minimum Φ = Φ min. Entsprechend der F i g. 3b ist der Eintrittswinkel a_e = 0. Es ist hierbei also ein senkrechter Strahleintritt vorhanden.According to FIG. 3a is the entry angle a _e = exit angle a ; thus the deflection angle becomes a minimum Φ = Φ min. According to FIG. 3b is the entry angle a _e = 0. In this case, there is therefore a vertical beam entry.

Bei F i g. 3c ist der Austrittswinkel a_a = 0, d. h., es liegt ein senkrechter Strahlaustritt vor.At F i g. 3c is the exit angle a _a = 0, ie there is a vertical beam exit.

Bei F i g. 4 ist ein Dispersionsfeld DF gegeben. Das Einzelprisma hat Φ min.; ferner hat das Fokussierungsfeld FF zwei elektrische Linsen gleicher Brennweite/. At F i g. 4 is given a dispersion field DF . The single prism has Φ min .; Furthermore, the focusing field FF has two electric lenses of the same focal length /.

Bei der Anordnung nach F i g. 5 ist ein 2teiliges Magnetsystem vorhanden. Das Dispersionsfeld DF hat zwei gleiche Prismen Φ min. = 90°; das Fokussierungsfeld FF hat zwei elektrische Linsen gleicher Brennweite/. Für / = r z. B. wird der Dispersionskoeffizient Dr — 4. In the arrangement according to FIG. 5 there is a 2-part magnet system. The dispersion field DF has two identical prisms Φ min. = 90 °; the focusing field FF has two electric lenses of the same focal length /. For / = r z. B. the dispersion coefficient becomes Dr - 4.

Die Anordnung nach F i g. 6 entspricht einem 4teiligen oder, falls A, C bzw. B, D miteinander verbunden sind, einem 2teiligen Magnetsystem. Dabei wird das Dispersionsfeld DF gebildet, durch ein PrismaA nach Fig. 3b und durch ein Prisma BThe arrangement according to FIG. 6 corresponds to a 4-part or, if A, C or B, D are connected to one another, a 2-part magnet system. The dispersion field DF is formed by a prism A according to FIG. 3b and by a prism B.

nach F i g. 3c. Hierbei ist b =-γ V~2r. Das Fokussierungsfeld FF hat zwei magnetische Sektorfelder 1. Ordnung C und D. Der Dispersionskoeffizient ist Dr = 4. Bei dem zweiteiligen Magnetsystem nach F i g. 7 besteht das Dispersionsfeld DF aus einem Prisma A nach Fi g. 3b und aus einem Prisma B nach F i g. 3c; dabei ist b =-5- |/Tr, die Fokussierung ist magnetisch und 2. Ordnung: tg = i- |/2; a = 35°16'; Dr according to FIG. 3c. Here b = -γ V ~ 2r. The focusing field FF has two magnetic sector fields of the first order C and D. The dispersion coefficient is Dr = 4. In the two-part magnet system according to FIG. 7, the dispersion field DF consists of a prism A according to FIG. 3b and from a prism B according to FIG. 3c; where b = -5- | / Tr, the focusing is magnetic and 2nd order: tg = i- | / 2; a = 35 ° 16 '; Dr

- ² (2 - ² (2

2) = 2,3.2) = 2.3.

409 534/144409 534/144

Die Ausführung nach F i g. 8 hat ein 3teiliges Magnetsystem. Das Dispersionsfeld DF wird gebildet durch drei gleiche Prismen Φ min. = 90°; b = \[2r. Das Fokussierungsfeld FF hat zwei elektrische Linsen gleicher Brennweite /. Dabei wird z. B. für / = b = /Tr; Dr = 6/2" = 8,5.The embodiment according to FIG. 8 has a 3-part magnet system. The dispersion field DF is formed by three identical prisms Φ min. = 90 °; b = \ [2r. The focusing field FF has two electric lenses of the same focal length /. It is z. B. for / = b = / Tr; Dr = 6/2 "= 8.5.

Nach F i g. 9 ist wiederum ein 3teiliges Magnetsystem gegeben.According to FIG. 9 is again given a 3-part magnet system.

Das Dispersionsfeld DF besteht in diesem Fall aus einem Prisma £ mit Φ min. = 105°, aus einem Prisma A nach F i g. 3b und einem Prisma B nach F i g. 3c. Das Fokussierungsfeld FF hat zwei magnetische Sektorfelder C und D. Dr .ist = 8,34.The dispersion field DF in this case consists of a prism £ with Φ min. = 105 °, of a prism A according to FIG. 3b and a prism B according to FIG. 3c. The focusing field FF has two magnetic sector fields C and D. Dr .ist = 8.34.

Nach F i g. 10 ist ein 4teiliges Magnetsystem I, II, III, IV gegeben. Das Dispersionsfeld DF hat dabei drei Prismen mit Φ min. = 90° und zwei Prismen im Kreuzfeld nach F i g. 3b bzw. F i g. 3c. Das Fokussierungsfeld FF hat zwei elektrische Linsen gleicher Brennweite/. Dabei ist z.B. für /1 = /2 = / = 2r, und es wird Dr = SfT= 11,3.According to FIG. 10 a 4-part magnet system I, II, III, IV is given. The dispersion field DF has three prisms with Φ min. = 90 ° and two prisms in the cross field according to FIG. 3b and FIG. 3c. The focusing field FF has two electric lenses of the same focal length /. For example, for / 1 = / 2 = / = 2r, and it becomes Dr = SfT = 11.3.

Die Ausführung nach F i g. 11 hat ebenfalls ein 4teiliges Magnetsystem I, II, III, IV. Dabei sind zwei Ausführungen des Kreuzfeldes eingezeichnet, nämlich Ia und Ib. Die Ausführung Ia hat durchgezogene Kontur und senkrechten Strahlein- und -austritt. Für das Dispersionsfeld DF sind dabei vorhanden drei Prismen mit Φ min. = 90° und dem Ablenkradius r sowie zwei Prismen im Kreuzfeld nach Fig.3b und 3c, wobei R — 2r ist. Das Fokussierungsfeld FF hat zwei elektrische Linsen gleicher Brennweite /. Zum Beispiel für /l = /2 = / = 2r wird hierbei Dr = 8 1/2 = 11,3. Die Ausführung Ib hat gestrichelte Kontur. Der Strahlein- und -austritt erfolgt dabei unter 45°. Das Dispersionsfeld DF ist wie bei Ia, jedoch liegen die Prismen im Kreuzfeld in umgekehrter Reihenfolge. Die Ionen treffen zuerst auf ein Prisma nach F i g. 3c und bei ihrem zweiten Durchlauf auf ein Prisma nach F i g. 3b. Auch das Fokussierungsfeld FF ist dabei wie nach Ia. Zum Beispiel für /1 = /2 = / = 2r wird Dr = 4{3fJ+ 1) = 21.The embodiment according to FIG. 11 also has a 4-part magnet system I, II, III, IV. Two versions of the cross field are shown, namely Ia and Ib. The version Ia has a solid contour and vertical jet inlet and outlet. For the dispersion field DF there are three prisms with Φ min. = 90 ° and the deflection radius r as well as two prisms in the cross field according to FIGS. 3b and 3c, where R-2r . The focusing field FF has two electric lenses of the same focal length /. For example, for / l = / 2 = / = 2r, Dr = 8 1/2 = 11.3. The version Ib has a dashed contour. The beam entry and exit takes place at 45 °. The dispersion field DF is as in Ia, but the prisms in the cross field are in reverse order. The ions first hit a prism according to FIG. 3c and on its second pass to a prism according to FIG. 3b. The focusing field FF is also the same as in Ia. For example for / 1 = / 2 = / = 2r we get Dr = 4 {3fJ + 1) = 21.

Auch die Ausführungsform nach Fig. 12 hat ein 4teiliges Magnetsystem I, II, III, IV. Das Dispersionsfeld DF hat drei Prismen mit Φ min. = 90° und mit Ablenkradius r. Das Fokussierungsfeld FF ist wiederum ein Kreuzfeld mit magnetischer Fokussierung 1. Ordnung: R = 2r. Dr = 4(31/2 + 1) = 21. Für ein Spektrometer, das nach Fig. 12 im Maßstab 1:1 realisiert wird, sind die Ionenbüschel der Massenzahlen 79 und 80 eingezeichnet.The embodiment according to FIG. 12 also has a 4-part magnet system I, II, III, IV. The dispersion field DF has three prisms with Φ min. = 90 ° and with a deflection radius r. The focusing field FF is again a crossed field with magnetic focusing of the 1st order: R = 2r. Dr = 4 (31/2 + 1) = 21. For a spectrometer, which is realized according to FIG. 12 on a scale of 1: 1, the ion clusters with mass numbers 79 and 80 are shown.

Auch Fig. 13 entspricht einer Ausführung mit einem 4teiligen Magnetsystem I, II, III, IV. Auch in diesem Fall hat das Dispersionsfeld DF drei Prismen Φ min. = 90° bei einem Ablenkradius r. Das Fokussierungsfeld FF ist dabei aber ein Kreuzfeld mit magnetischer Fokussierung 2. Ordnung bei R 13 also corresponds to an embodiment with a 4-part magnet system I, II, III, IV. In this case too, the dispersion field DF has three prisms Φ min. = 90 ° with a deflection radius r. The focusing field FF is, however, a crossed field with magnetic focusing of the 2nd order at R

= 2r; α = arc tgi-; Dr =|-(31/2 + 1) = 14. ^R=;lT^r-= 2r; α = arc tgi-; Dr = | - (31/2 + 1) = 14th ^{R =;} lT ^r -

Nach F i g. 14 ist ebenfalls wieder eine Anordnung Bezüglich der Beschreibung und der Zeichnungsmit einem 4teiligen Magnetsystemi, II, III, IV ge- 60 figuren ist noch folgendes zu beachten:
geben. Auch das Dispersionsfeld DF hat wieder drei Es ist bei den meisten Systemen der Dispersions-Prismen mit Φ min. = 90° und mit Ablenkradius r. koeffizient Dr angegeben. Man erhält die Massen-Das Fokussierungsfeld FF ist aber ein Kreuzfeld mit dispersion dp mittels des DispersionskoeffizientenAccording to FIG. 14 is also again an arrangement. With regard to the description and the drawing with a 4-part magnet system, the following must be observed:
give. The dispersion field DF also has three again. In most systems of dispersion prisms with Φ min. = 90 ° and with a deflection radius r. coefficient Dr specified. The masses are obtained. The focusing field FF is, however, a cross field with dispersion dp by means of the dispersion coefficient

lenbüschel zueinander parallel sind. Es sind ferner die Ionenbüschel der_ Massenzahlen 79, 80, 81 eingezeichnet; Dr = 5(3 ]/2 + 1) = 26.len tufts are parallel to each other. The ion clusters of mass numbers 79, 80, 81 are also shown; Dr = 5 (3 ] / 2 + 1) = 26.

Nach Fig. 15 ist wieder ein 3teiliges Magnetsystem I, II, III, vorhanden. Das Dispersionsfeld DF hat zwei Prismen mit Φ min. = 90° bei Ablenkradius r sowie zwei Prismen C und D nach Fig.3b und 3c; R = 2 r. Das Fokussierungsfeld FF ist das Kreuzfeld A mit magnetischer Fokussierung 1. Ordnung bei R = 2r und Dr = 16.According to FIG. 15, there is again a 3-part magnet system I, II, III. The dispersion field DF has two prisms with Φ min. = 90 ° with deflection radius r and two prisms C and D according to FIGS. 3b and 3c; R = 2 r. The focusing field FF is the cross field A with magnetic focusing of the 1st order at R = 2r and Dr = 16.

In F i g. 16 ist ebenfalls eine Ausführung mit 3teiligem Magnetsystem I, II, III, behandelt, wobei das Dispersionsfeld DF zwei Prismen Φ min. = 1^0° und im Kreuzfeld zwei Prismen nach F i g. 3b und 3c hat. Der Ablenkradius ist r. Das FokussierungsfeldFF hat in diesem Fall zwei elektrische Linsen der Brennweite/l, /2. Zum Beispiel für/l = /2 = / = 2r wird dabei Dr = 6/3 = 10.In Fig. 16, an embodiment with a 3-part magnet system I, II, III is also dealt with, the dispersion field DF having two prisms Φ min. = 1 ^ 0 ° and two prisms in the cross field according to FIG. 3b and 3c has. The deflection radius is r. In this case, the focusing field FF has two electric lenses with a focal length / 1, / 2. For example, for / l = / 2 = / = 2r, Dr = 6/3 = 10.

Auch nach Fig. 17 ist eine Ausführung mit einem 3teiligen Magnetsystem I, II, III gegeben. Dabei hat das Dispersionsfeld DF zwei Prismen Φ mit min. = 120° und Ablenkradius r sowie im Kreuzfeld zwei Prismen nach Fig. 3b und 3c, R — 2r. Das Fokussierungsfeld FF ist mit zwei elektrischen Linsen der Brennweite /1, /2 ausgestattet. Zum Beispiel für /1 = /2 = 2r wird dabei Dr = 6β = 10.According to FIG. 17, too, an embodiment with a 3-part magnet system I, II, III is given. The dispersion field DF has two prisms Φ with min. = 120 ° and deflection radius r as well as two prisms in the cross field according to FIGS. 3b and 3c, R-2r. The focusing field FF is equipped with two electric lenses with a focal length of / 1, / 2. For example, for / 1 = / 2 = 2r, Dr = 6 β = 10.

In F i g. 18 ist abermals ein 3teiliges Magnetsystemi, II, III behandelt. Dabei hat das Dispersionsfeld DF zwei Prismen Φ min. = 120° und Ablenkradius r. Das Fokussierungsfeld FF hat ein Kreuzfeld mit magnetischer Fokussierung 1. Ordnung, R = 2r und Dr = 20. Es ist in diesem Fall noch eine Vorrichtung zur Aufnahme des Spektrums auf eine Fotoplatte eingezeichnet.In Fig. 18 again a 3-part magnet systemi, II, III is dealt with. The dispersion field DF has two prisms Φ min. = 120 ° and a deflection radius r. The focusing field FF has a crossed field with magnetic focusing of the 1st order, R = 2r and Dr = 20. In this case, a device for recording the spectrum on a photographic plate is also shown.

Nach F i g. 19 ist eine Anordnung mit einem 7teiligen Magnetsystem I bis VII gegeben. Es ist dabei eine spiegelsymmetrische Verdoppelung des Systems nach F i g. 14 vorhanden zwecks wechselweiser Messung positiver und negativer Ionen. Die rechte Schleife, ausgezogen eingezeichnet, stellt die Bahn der positiven Ionen dar, die linke Seite, gestrichelt eingezeichnet, gibt die negativen Ionen wieder.According to FIG. 19 shows an arrangement with a 7-part magnet system I to VII. It is there a mirror-symmetrical doubling of the system according to FIG. 14 available for alternating measurement positive and negative ions. The right loop, drawn in full, represents the path of the positive ions, the left side, drawn in dashed lines, shows the negative ions.

Die Anordnung nach F i g. 20 gibt ein Beispiel einer Energiefokussierung mittels eines einem 360°- Dispersionsfeld vorgeschalteten elektrischen Radialfeldes wieder. Es sind die Büschel eines Ions der Energien U + dU und U — dU eingezeichnet. Aus Gründen der Darstellung ist das Radialfeld unmaßstäblich klein gezeichnet. Es ist lediglich das magnetische Kreuzfeld des Dispersionsfeldes eingezeichnet.The arrangement according to FIG. 20 shows an example of energy focusing by means of an electrical radial field connected upstream of a 360 ° dispersion field. The tufts of an ion with the energies U + dU and U - dU are shown. For the sake of illustration, the radial field is drawn small, not to scale. Only the magnetic cross field of the dispersion field is shown.

Schließlich entspricht F i g. 21 noch einem 5teiligen Magnetsystem I bis V mit einem Dispersionsfeld DF von vier Prismen bei Φ min. = 72° und Ablenkradius r. Das Fokussierungsfeld FF ist ein Kreuzfeld mit magnetischer Fokussierung 1. Ordnung beiFinally, F i corresponds to g. 21 another 5-part magnet system I to V with a dispersion field DF of four prisms at Φ min. = 72 ° and deflection radius r. The focusing field FF is a crossed field with 1st order magnetic focusing at

magnetischer Fokussierung 1. Ordnung mit R = y r..1st order magnetic focusing with R = y r ..

Es ist dabei noch die Besonderheit gegeben, daß die Mittelstrahlen der austretenden, dispergierten Strah- dp = -x- Dr ■ r There is also the peculiarity that the central rays of the exiting, dispersed rays- dp = -x- Dr ■ r

dmdm

Darin ist r der Ablenkradius des Prismas Φ min. in dem betrachteten realisierten System.Here r is the deflection radius of the prism Φ min. In the implemented system under consideration.

Beispielexample

Das Spektrometer F i g. 18 mit Dr — 20 sei in doppelter Größe wie in der Fig. realisiert, d.h., es ist dann r = 80 mm. Dann wird erhalten die Massendispersion für dieses Instrument zu:The spectrometer F i g. 18 with Dr - 20 is realized in double the size as in the figure, ie it is then r = 80 mm. Then the mass dispersion for this instrument will be obtained:

dp = — Dr ■ rdp = - Dr ■ r

= 800 mm= 800 mm

dm mdm m

Zum Vergleich dient ein klassisches ^"-Spektrometer mit einem Ablenkradius r = 300 mm, Dr = 2. Dieses hat eine Massendispersion.A classic ^ "spectrometer with a deflection radius r = 300 mm, Dr = 2 is used for comparison. This has a mass dispersion.

■ ■ r -■ ■ r -

300 mm300 mm

dm mdm m

dmdm

2 · 300 mm2 x 300 mm

Die oben beschriebenen, in gleich große magnetische Winkelbereiche aufgeteilten 360°-Spektrometer ergeben zusammengefaßt eine Aufstellung folgender Art, wobei das Kreuzfeld als doppelt durchlaufen natürlich mitzählt:The above-described 360 ° spectrometers divided into magnetic angular ranges of equal size result in a summary of the following type, whereby the cross field is run through twice of course counts:

1. 3 · 120°, Fig. 16,17,18,1. 3 · 120 °, Fig. 16,17,18,

2. 4 ■ 90°, F i g. 10, 11, 12, 13, 14, 15, 19,2. 4 ■ 90 °, F i g. 10, 11, 12, 13, 14, 15, 19,

3. 5-72°, Fig. 21,3.5-72 °, Fig. 21,

4. 6 · 60°.4. 6 x 60 °.

Diese Aufteilung läßt sich noch fortsetzen. Derartige Spektrometer sind der Erfindung zugehörig. Es sind auch aus magnetischen Prismen kombinierte Dispersionsfelder möglich, die in ungleiche Winkelbereiche aufgeteilt sind, die unterschiedliche Ablenkradien und unterschiedliche Ein- und Austrittswinkel besitzen (s. z.B. Fig.2). Auch diese gehören zum Gegenstand der Erfindung.This division can still be continued. Such spectrometers are part of the invention. It is also possible to combine dispersion fields from magnetic prisms that result in unequal Angular ranges are divided, the different deflection radii and different entry and exit angles own (see e.g. Fig. 2). These are also part of the subject matter of the invention.

Ferner kann man an jedes magnetische Kreuzfeld, sofern es als doppelt durchlaufenes Prisma ausgebildet ist (wie z.B. die Kreuzfelder Fig..l0, 11, 16, 17), noch weitere Prismen anschließen und damit den Gesamtablenkwinkel über 360° hinaus noch wesentlich vergrößern, womit gleichzeitig die Dispersion erhöht wird. Auch solche Dispersionsfelder liegen im Rahmen der Erfindung.Furthermore, one can approach any magnetic cross field, provided it is designed as a double traversed prism is (such as the cross fields Fig. 10, 11, 16, 17), connect further prisms and thus increase the total deflection angle over 360 °, which at the same time increases the dispersion is increased. Such dispersion fields are also within the scope of the invention.

Hierzu 13 Blatt ZeichnungenIn addition 13 sheets of drawings

Claims (30)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Impulsmassenspektrometer mit einer Ionenquelle, in der ein aus mehreren lonensorten mögliehst gleicher kinetischer Energie bestehendes Ionenbüschel seinen Ursprung hat, ferner mit einem aus mindestens zwei nacheinander durchlaufenen magnetischen Feldern gleicher Richtung bestehenden Analysator, durch den das Ionenbüschel in so viele einzelne Bildstrahlenbüschel zerlegt wird, wie es nach Impulsen unterschiedene lonensorten enthält, und schließlich mit Mitteln zur Messung bzw. zum Nachweis der Ionenströme der einzelnen Bildstrahlenbüschel, dadurch gekennzeichnet, daß die Felder des Analysators homogen sind und daß wenigstens eines dieser Felder, im folgenden auch Prisma genannt, eine geradlinige Eintrittsbegrenzung und eine zu dieser parallele geradlinige Austrittsbegrenzung hat.1. Pulse mass spectrometer with an ion source, in which a kinetic energy consisting of several types of ions which is as similar as possible Ion bundle has its origin, furthermore with one of at least two successively traversed magnetic fields in the same direction existing analyzer through which the ion bundle is broken down into as many individual image beam bundles as differentiated according to impulses Contains ion types, and finally with means for measuring or detecting the ion currents of the individual image beam bundles, characterized in that the fields of the analyzer are homogeneous and that at least one of these fields, hereinafter also called prism, a straight entry limit and a straight exit limit parallel to this Has. 2. Impulsmassenspektrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor oder vor und hinter dem magnetischen Analysator ein elektrisches Fokussierungsfeld angeordnet ist.2. Pulse mass spectrometer according to claim 1, characterized in that before or before and an electric focusing field is arranged behind the magnetic analyzer. 3. Impulsmassenspektrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Prismen zwischen zwei fokussierenden, magnetischen Sektorfeldern liegen, von denen eines senkrecht zu seiner Begrenzung austretende, parallele Ionenstrahlen dem oder den Prismen zustrahlt, während das andere die aus dem oder den Prismen kommenden senkrecht zu seiner Feldbegrenzung eintretenden, parallelen Ionenstrahlen auf einen Auffänger od. dgl. fokussiert.3. Pulse mass spectrometer according to claim 1, characterized in that the prism or prisms lie between two focussing, magnetic sector fields, one of which is perpendicular to parallel ion beams emerging from its limitation radiate towards the prism or prisms, while the other, those coming from the prism or prisms entering perpendicular to its field boundary, parallel ion beams on a collector od. Like. Focused. 4. Impulsmassenspektrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei wenigstens einem der magnetischen Prismen der Strahleneintrittswinkel (<L_e) und der Strahlenaustrittswinkel («J etwa gleich groß sind (F i g. 3a).4. Pulse mass spectrometer according to claim 1, characterized in that in at least one of the magnetic prisms the beam entrance angle (<L _e ) and the beam exit angle («J are approximately the same size (F i g. 3a). 5. Impulsmassenspektrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem der magnetischen Prismen der eintretende Hauptstrahl senkrecht zur Eintrittsfeldbegrenzung steht.5. Pulse mass spectrometer according to claim 1, characterized in that one of the magnetic Prisms the entering main ray is perpendicular to the entry field delimitation. 6. Impulsmassenspektrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem der magnetischen Prismen der eintretende Hauptstrahl unter einen bestimmten Winkel, der kleiner als 90° ist, zur Eintrittsfeldbegrenzung steht und daß der austretende Hauptstrahl die Austrittsfeldbegrenzung senkrecht zu dieser verläßt (F i g. 3c).6. Pulse mass spectrometer according to claim 1, characterized in that in one of the magnetic Prisms the entering main ray at a certain angle which is smaller than 90 °, stands for the entry field delimitation and that the exiting main ray is the exit field delimitation perpendicular to this leaves (Fig. 3c). 7. Impulsmassenspektrometer nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Prismen so angeordnet sind, daß der Strahlengang auf einer Schleife verläuft und sich an einem feldfreien Ort überkreuzt (z. B. F i g. 8 und 9).7. Pulse mass spectrometer according to claim 1, characterized in that the individual prisms are arranged so that the beam path runs on a loop and is in a field-free location crossed over (e.g. Figs. 8 and 9). 8. Impulsmassenspektrometer nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei spiegelbildlich gleiche magnetische Prismen mit je einem Ablenkwinkel von 90° vorgesehen sind, die Gesamtablenkung somit 180° beträgt und die elektrischen Fokussierungslinsen die gleiche Brennweite / besitzen (F i g. 5).8. Pulse mass spectrometer according to one of claims 1, 2 or 4, characterized in that that two mirror images of the same magnetic prisms are provided, each with a deflection angle of 90 ° are, the total deflection is thus 180 ° and the electric focusing lenses the same focal length / have (Fig. 5). 9. Impulsmassenspektrometer nach einem der . Ansprüche 1, 3, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei spiegelbildlich gleiche magnetische Prismen (F i g. 3b und 3c) vorgesehen sind, deren zum Hauptstrahl abgeschrägte Begrenzungen einander zugekehrt sind (A und B in den Beispielen F i g. 6 und 7), und daß als Fokussierungsfelder vor dem ersten und hinter dem zweiten Prisma zwei spiegelbildlich gleiche Magnetfelder (C und D in den Beispielen F i g. 6 und 7) mit senkrechtem Strahleneinfall an den Begrenzungen, die den magnetischen Prismen zugekehrt sind, angeordnet sind, wobei die Gesamtablenkung — das ist der Ablenkwinkei des Dispersionsfeldes zuzüglich des Ablenkwinkels der magnetischen Fokussierungsfelder — 180° beträgt und die Polschuhteile jeweils eines Prismas und eines Fokussierungsfeldes (A, C bzw. B, D) getrennt (F i g. 6) oder aus einem Stück (F i g. 7) hergestellt sind.9. Pulse mass spectrometer according to one of the. Claims 1, 3, 5 or 6, characterized in that that two mirror-inverted magnetic prisms (F i g. 3b and 3c) are provided, their boundaries inclined to the main ray face each other (A and B in the examples F i g. 6 and 7), and that as focussing fields in front of the first and behind the second prism two mirror-inverted magnetic fields (C and D in Examples F i g. 6 and 7) with perpendicular Incidence of rays at the boundaries facing the magnetic prisms, arranged are, where the total deflection - that is the deflection angle of the dispersion field plus the Deflection angle of the magnetic focusing fields - 180 ° and the pole piece parts each a prism and a focusing field (A, C or B, D) separately (Fig. 6) or from one Pieces (Fig. 7) are made. 10. Impulsmassenspektrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der zur Ablenkung dienenden Mittel so gewählt ist, daß die Gesamtablenkung 270" beträgt.10. Pulse mass spectrometer according to claim 1, characterized in that the arrangement of the means serving for the deflection is chosen so that the total deflection is 270 ". 11. Impulsmassenspektrometer nach einem der Ansprüche 1, 2, 4, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß drei gleiche magnetische Prismen mit je einem Ablenkwinkel von 90° vorgesehen sind und die elektrischen Fokussierungslinsen die gleiche Brennweite / besitzen (F i g. 8).11. Pulse mass spectrometer according to one of the Claims 1, 2, 4, 7 or 8, characterized in that three identical magnetic prisms each with a deflection angle of 90 ° and the electric focusing lenses are the same Focal length / own (Fig. 8). 12. Impulsmassenspektrometer nach einem der Ansprüche 1, 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei spiegelbildlich gleiche magnetische Prismen mit senkrechtem Strahleneinfall bzw. Strahlenaustritt (F i g. 3b bzw. 3c und im Beispiel F i g. 9, Teile A und B) und ein zwischen diesen Prismen liegendes drittes Prisma mit minimalem Ablenkwinkel (F i g. 3a und Beispiel12. Pulse mass spectrometer according to one of claims 1, 4, 5, 6 or 7, characterized in that that two mirror images of the same magnetic prisms with perpendicular incidence of rays or beam exit (FIG. 3b or 3c and in the example FIG. 9, parts A and B) and an between A third prism with a minimal deflection angle lying next to these prisms (FIG. 3a and example ■ F i g. 9, Teil E) vorgesehen sind und daß als Fokussierungsfelder zwei spiegelbildlich gleiche, an die äußeren Prismen (A, B) direkt anschließende Magnetfelder (Beispiel Fig. 9, Teile C und D) dienen.■ F i g. 9, part E) are provided and that as focussing fields two mirror images of the same, directly adjoining the outer prisms (A, B) Magnetic fields (example Fig. 9, parts C and D) are used. 13. Impulsmassenspektrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ionenbüschel eine Schleife bildet und sich innerhalb eines Magnetfeldes, das ein magnetisches Prisma oder ein magnetisches Fokussierungsfeld sein kann, überkreuzt und daß dieses magnetische Feld — hier magnetisches Kreuzfeld genannt — infolge eines zweimaligen Durchlaufes des Ionenbüschels hinsichtlich seiner dispergierenden oder fokussierenden Wirkung zweimal ausgenutzt ist.13. Pulse mass spectrometer according to claim 1, characterized in that the ion cluster forms a loop and moves within a magnetic field that is a magnetic prism or can be a magnetic focusing field, crossed and that this magnetic field - here called the cross-magnetic field - as a result of the ion bundle passing through twice is used twice with regard to its dispersing or focusing effect. 14. Impulsmassenspektrometer nach Anspruch 1 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtablenkung — das ist der Ablenkwinkel des oder der Prismen zuzüglich des Ablenkwinkels gegebenenfalls vorhandener magnetischer Fokussierungsfelder — so gewählt ist, daß sie 360° beträgt, und daß ein solches Strahlensystem gebildet ist, daß der Hauptstrahl vor der 360°-Ablenkung und der Hauptstrahl nach der 360°-Ablenkung auf einer Geraden liegen.14. Pulse mass spectrometer according to claim 1 or 13, characterized in that the total deflection - this is the deflection angle of the prism or prisms plus the deflection angle, if applicable existing magnetic focussing fields - chosen so that it is 360 °, and that such a ray system is formed that the main ray before the 360 ° deflection and the main ray lie on a straight line after the 360 ° deflection. 15. Impulsmassenspektrometer nach einem der Ansprüche 1, 4, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß drei gleiche magnetische Prismen mit dem Ablenkradiusr, der Breitet = \J2r und je einem Minimalablenkungswinkel '/>= 90° und ein magnetisches Kreuzfeld vorgesehen sind.15. Pulse mass spectrometer according to one of claims 1, 4, 13 or 14, characterized in that three identical magnetic prisms with the deflection radius r, the width = \ J2r and each a minimum deflection angle '/> = 90 ° and a magnetic cross field are provided. 16. Impulsmassenspektrometer nach einem der Ansprüche 1, 2, 4, 5, 6, 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Kreuzfeld16. Pulse mass spectrometer according to one of claims 1, 2, 4, 5, 6, 13, 14 or 15, characterized characterized in that the cross magnetic field als magnetisches Prisma der Breite ^ flr aus-designed as a magnetic prism of width ^ flr gebildet ist, der erste Eintritt und der letzte Austritt des Hauptstrahles senkrecht zu dessen Feldbegrenzung steht, in allen Magnetfeldern der Ablenkradius des Hauptstrahles konstant = r ist und die elektrischen Fokussierungslinsen gleiche oder unterschiedliche Brennweiten /1, / 2 haben (Beispiel F i g. 10).is formed, the first entry and the last exit of the main ray perpendicular to its field boundary stands, in all magnetic fields the deflection radius of the main ray is constant = r and the electric focusing lenses have the same or different focal lengths / 1, / 2 (Example Fig. 10). 17. Impulsmassenspektrometer nach einem der Ansprüche 1, 2, 4, 5, 6, 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Kreuzfeld als magnetisches Prisma der Breite flr■ ausgebildet ist, der Ablenkradius im magnetischen Kreuzfeld R = 2r doppelt so groß ist wie in den übrigen magnetischen Feldern, und daß der Hauptstrahl senkrecht zur Feldbegrenzung in das Kreuzfeld ein- und austritt, und die elektrischen Fokussierungslinsen gleiche oder unterschiedliche Brennweiten /1, /2 haben (Beispiel 11, durchgezogene Kontur des Kreuzfeldes).17. Pulse mass spectrometer according to one of claims 1, 2, 4, 5, 6, 13, 14 or 15, characterized in that the magnetic cross field is designed as a magnetic prism of width flr ■ , the deflection radius in the magnetic cross field R = 2r twice is large as in the other magnetic fields, and that the main beam enters and exits the cross field perpendicular to the field delimitation, and the electric focusing lenses have the same or different focal lengths / 1, / 2 (Example 11, solid contour of the cross field). 18. Impulsmassenspektrometer nach einem der Ansprüche 1, 2, 4, 5, 6, 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Kreuzfeld als magnetisches Prisma der Breiteb = flr ausgebildet ist, der Ablenkradius im magnetischen Kreuzfeld R = 2 r doppelt so groß ist wie in den übrigen magnetischen Feldern und daß der Hauptstrahl unter dem Winkel von 45° in das Kreuzfeld ein- und austritt (Beispiel Fig. 11, gestrichelte Konturen des Kreuzfeldes).18. Pulse mass spectrometer according to one of claims 1, 2, 4, 5, 6, 13, 14 or 15, characterized in that the magnetic cross field is designed as a magnetic prism of width b = flr , the deflection radius in the magnetic cross field R = 2 r is twice as large as in the other magnetic fields and that the main ray enters and exits the cross field at an angle of 45 ° (example in FIG. 11, dashed contours of the cross field). 19. Impulsmassenspektrometer nach einem der Ansprüche 1, 3, 4, 13,14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Kreuzfeld als "magnetisches Fokussierungsfeld, das in 1. Ordnung fokussiert, mit einem Ablenkradius R = 2r und senkrechtem Strahleneintritt und Strahlenaustritt ausgebildet ist (F i g. 12).19. Pulse mass spectrometer according to one of claims 1, 3, 4, 13, 14 or 15, characterized in that the crossed magnetic field is designed as a "magnetic focusing field that focuses in the 1st order, with a deflection radius R = 2r and perpendicular beam entry and exit is (Fig. 12). 20. Impulsmassenspektrometer nach einem der Ansprüche 1, 3, 4, 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Kreuzfeld als magnetisches Fokussierungsfeld, das in 2. Ordnung fokussiert, mit einem Ablenkradius R = 2r ausgebildet ist, wobei der Ein- und Austrittswinkel des Hauptstrahles in die Feldbegrenzung des20. Pulse mass spectrometer according to one of claims 1, 3, 4, 13, 14 or 15, characterized in that the magnetic cross field is designed as a magnetic focusing field that focuses in the 2nd order, with a deflection radius R = 2r , wherein the one and exit angle of the main ray in the field boundary of the Kreuzfeldes arctg -=- ist und die Fokussierungspunkte von der Feldbegrenzung den Abstand |r haben(Fig. 13).Cross field arctg - = - is and the focus points have the distance | r from the field boundary (Fig. 13). 21. Impulsmassenspektrometer nach einem der Ansprüche 1, 3, 4, 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Kreuzfeld als magnetisches Fokussierungsfeld, das in 1. Ordnung21. Pulse mass spectrometer according to one of claims 1, 3, 4, 13, 14 or 15, characterized in that that the magnetic cross field as a magnetic focusing field that is in 1st order fokussiert, mit einem Ablenkradius R = -y r ausgebildet ist und der Hauptstrahl senkrecht zur Feldbegrenzung des Kreuzfeldes ein- und austritt, und daß die Abstände der Fokussierungs-focused, is designed with a deflection radius R = -y r and the main beam enters and exits perpendicular to the field boundary of the cross field, and that the distances between the focusing punkte von der Feldbegrenzung -y r und die vier Abstände der vier Magnetfelder voneinander, auf dem Hauptstrahl gemessen, -~- r betragenpoints of the field boundary -y r and the four distances between the four magnetic fields, measured on the main ray, are - ~ - r (Fig.14).(Fig. 14). 22. Impulsmassenspektrometer nach einem der Ansprüche 1, 3, 4, 5, 6, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleiche magnetische Prismen mit minimalem Ablenkwinkel (F i g. 3a) Φ = 90°, Ablenkradius r (Felder II und III in F i g. 15)22. Pulse mass spectrometer according to one of claims 1, 3, 4, 5, 6, 13 or 14, characterized in that two identical magnetic prisms with a minimum deflection angle (F i g. 3a) Φ = 90 °, deflection radius r (fields II and III in Fig. 15) 45 und zwei spiegelbildlich gleiche magnetische Prismen mit senkrechtem Strahleneintritt bzw. Strahlenaustritt (F i g. 3b und 3c, Teile C und D im Beispiel Fig. 15) vorgesehen sind und daß das Kreuzfeld als magnetisches Fokussierungsfeld, das in 1. Ordnung fokussiert, ausgebildet ist (Teil A im Beispiel F i g. 15), wobei das Fokussierungsfeld und die beiden letzteren Prismen zusammen einen Ablenkwinkel von 180° und einen Ablenkradius R = 2 r haben und vorzugsweise aus einem Stück hergestellt sind (Beispiel F i g. 15). 45 and two mirror-inverted magnetic prisms with vertical beam entry and beam exit (Figs. 3b and 3c, parts C and D in the example of Fig. 15) are provided and that the cross field is formed as a magnetic focusing field that focuses in the 1st order (Part A in the example of Fig. 15), the focusing field and the two latter prisms together have a deflection angle of 180 ° and a deflection radius R = 2 r and are preferably made from one piece (example Fig. 15) . 23. Impulsmassenspektrometer nach einem der Ansprüche 1, 4, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei gleiche magnetische Prismen mit dem Ablenkradius r, der Breite b = |/3r und je einem Minimalablenkwinkel Φ = 120° aufweist und daß ein magnetisches Kreuzfeld angebracht ist.23. Pulse mass spectrometer according to one of claims 1, 4, 13 or 14, characterized in that it has two identical magnetic prisms with the deflection radius r, the width b = | / 3r and each with a minimum deflection angle Φ = 120 ° and that a magnetic cross field is appropriate. 24. Impulsmassenspektrometer nach einem der Ansprüche 1, 2, 4, 5, 6, 13, 14 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Kreuzfeld als magnetisches Prisma der Breite y fir ausgebildet ist, der Hauptstrahl senkrecht zur Feldbegrenzung in das Kreuzfeld ein- und austritt, in allen Magnetfeldern der Ablenkradius des Hauptstrahles konstant = r ist und die elektrischen Fokussierungslinsen gleiche oder unterschiedliche Brennweiten /1, /2 haben (Beispiel F ig. 16).24. Pulse mass spectrometer according to one of claims 1, 2, 4, 5, 6, 13, 14 or 23, characterized in that the magnetic cross field is designed as a magnetic prism of width y fir , the main beam perpendicular to the field limitation in the cross field a and emerges, in all magnetic fields the deflection radius of the main beam is constant = r and the electric focusing lenses have the same or different focal lengths / 1, / 2 (example in FIG. 16). 25. Impulsmassenspektrometer nach einem der Ansprüche 1, 2, 4, 5, 6, 13, 14 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Kreuzfeld als magnetisches Prisma der Breite |/3~ ■ r ausgebildet ist, der Ablenkradius im magnetischen Kreuzfeld R = 2r doppelt so groß ist wie in den übrigen magnetischen Feldern und daß der Hauptstrahl senkrecht in das Kreuzfeld ein- und austritt und die elektrischen Fokussierungslinsen gleiche oder unterschiedliche Brennweiten/1, /2 haben (Beispiel F ig. 17).25. Pulse mass spectrometer according to one of claims 1, 2, 4, 5, 6, 13, 14 or 24, characterized in that the magnetic cross field is designed as a magnetic prism of width | / 3 ~ ■ r , the deflection radius in the magnetic cross field R = 2r is twice as large as in the other magnetic fields and that the main beam enters and exits the crossed field vertically and the electrical focusing lenses have the same or different focal lengths / 1, / 2 (example in Fig. 17). 26. Impulsmassenspektrometer nach einem der Ansprüche 1, 3, 4, 13, 14 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Kreuzfeld als magnetisches Fokussierungsfeld, das in 1. Ordnung fokussiert, mit einem Ablenkradius R = 2r und senkrechtem Strahleneintritt und Strahlenaustritt ausgebildet ist (Beispiel F i g. 18).26. Pulse mass spectrometer according to one of claims 1, 3, 4, 13, 14 or 23, characterized in that the magnetic cross field is designed as a magnetic focusing field which focuses in the 1st order, with a deflection radius R = 2r and perpendicular beam entry and exit (Example Fig. 18). 27. Impulsmassenspektrometer nach einem der Ansprüche 1,13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß symmetrisch zu der Geraden, auf welcher der in das Kreuzfeld senkrecht zur Begrenzung eintretende Hauptstrahl und der aus dem Kreuzfeld senkrecht zur Begrenzung austretende Hauptstrahl gemeinsam liegen, nochmals die gleiche Magnetfeldanordnung spiegelbildlich angebracht ist, und somit positive und negative Ionen, die wechselweise von derselben Ionenquelle produziert und in das Kreuzfeld eingestrahlt werden, mittels desselben Auffängers od. dgl. und mit derselben Nachweiseinrichtung ohne Umpolung des Magnetfeldes — also z. B. mit einem Permanentmagneten als Analysator — meßbar sind (Beispiel F ig. 19).27. Pulse mass spectrometer according to one of claims 1, 13 or 14, characterized in that that symmetrical to the straight line on which the one entering the cross field perpendicular to the boundary Main ray and the main ray emerging from the cross field perpendicular to the boundary lie together, again the same magnetic field arrangement is attached in a mirror image, and thus positive and negative ions that are produced alternately by the same ion source and are radiated into the cross field, by means of the same interceptor or the like. And with the same Detection device without reversing the polarity of the magnetic field - e.g. B. with a permanent magnet as an analyzer - can be measured (example in Fig. 19). 28. Impulsmassenspektrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Geschwindigkeitsfokussierung dem Analysator ein elektrisches Radialfeld vorgeschaltet ist (siehe z. B. F i g. 20).28. Pulse mass spectrometer according to claim 1, characterized in that for the purpose of Speed focusing, an electric radial field is connected upstream of the analyzer (see z. B. F i g. 20). 29. Impulsmassenspektrometer nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5, 6, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß es vier gleiche magnetische Prismen mit einem Ablenkradius r und je einem Minimalablenkwinkel Φ = 72° aufweist (siehe z. B. F i g. 21) und daß ein magnetisches Kreuzfeld mit einer Ablenkung von 2 · 36° und einem Ablenkradius R > r vorgesehen ist, ein Kreuzfeld, das entweder als von den Ionen doppelt durchlaufenes Prisma (wie z. B. die beiden Kreuzfelder in F i g. 11, Ia und Ib) oder als magnetisches Fokussierungsfeld wie z. B. in F i g. 21 ausgebildet ist.29. Pulse mass spectrometer according to one of claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 13 or 14, characterized in that it has four identical magnetic prisms with a deflection radius r and a minimum deflection angle Φ = 72 ° (see e.g. Fig. 21) and that a magnetic cross field with a deflection of 2 · 36 ° and a deflection radius R> r is provided, a cross field that is either a prism through which the ions pass twice (such as the two cross fields in Fig. 11, Ia and Ib) or as a magnetic focusing field such as e.g. B. in Fig. 21 is formed. 30. Impulsmassenspektrometer nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5, 6, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß es fünf gleiche magnetische Prismen mit einem Ablenkradius r und je einem Minimalablenkwinkel Φ = 60° aufweist und daß ein magnetisches Kreuzfeld mit einer Ablenkung von 2 · 30° und einem Ablenkradius R>r vorgesehen ist, ein Kreuzfeld, das entweder als von den Ionen doppelt durchlaufenes Prisma (wie30. Pulse mass spectrometer according to one of claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 13 or 14, characterized in that it has five identical magnetic prisms with a deflection radius r and each a minimum deflection angle Φ = 60 ° and that a magnetic cross field with a deflection of 2 · 30 ° and a deflection radius R> r is provided, a cross field that is either a prism through which the ions pass twice (such as z. B. die beiden Kreuzfelder in F i g. 11, Ia und Ib) oder als magnetisches, doppelt durchlaufenes Fokussierungsfeld ausgebildet ist.z. B. the two cross fields in F i g. 11, Ia and Ib) or is designed as a magnetic, double-traversed focusing field. ■. ;.■. ■ ν ·.·■■ -■. ;. ■. ■ ν ·. · ■■ -