DE19637480C2 - Vorrichtung zur massenspektrometrischen Analyse von Oberflächen - Google Patents
Vorrichtung zur massenspektrometrischen Analyse von OberflächenInfo
- Publication number
- DE19637480C2 DE19637480C2 DE19637480A DE19637480A DE19637480C2 DE 19637480 C2 DE19637480 C2 DE 19637480C2 DE 19637480 A DE19637480 A DE 19637480A DE 19637480 A DE19637480 A DE 19637480A DE 19637480 C2 DE19637480 C2 DE 19637480C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- mass spectrometer
- substances
- time
- laser radiation
- sample surface
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/04—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components
- H01J49/0459—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components for solid samples
- H01J49/0463—Desorption by laser or particle beam, followed by ionisation as a separate step
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur massenspektrometrischen Analyse von Sub
stanzen in der Oberfläche der Probe eines Festkörpers.
Es besteht häufig das Erfordernis, die Oberfläche ei
nes Festkörpers hinsichtlich der in ihr enthaltenen Sub
stanzen näher zu charakterisieren. Um diese Substan
zen zu ermitteln, können sie beispielsweise durch Ver
dampfen der Oberfläche in die Gasphase gebracht, ioni
siert und für die Analyse der Ionen einem Massenspek
trometer zugeführt werden. Bei manchen Untersu
chungsmethoden wird der Vorgang des Verdampfens
und des Ionisieren in einem Schritt ausgeführt, bei ande
ren Methoden werden diese Vorgänge in getrennten
Schritten ausgeführt.
Sollen mittels eines Flugzeit-Massenspektrometers
Ionen bzw. zu erzeugende Ionen aus des Gasphase
nachgewiesen werden, so versteht man unter Abzugs
volumen denjenigen Raumbereich der Ionenquelle, aus
welchem, beginnend ab dem Start-Zeitpunkt, Ionen auf
die Oberfläche des Detektors des Flugzeit-Massenspek
trometers gelangen können. Die Bahnen, auf welchen
sich die Ionen dabei bewegen, sind bestimmt durch die
vorhandenen elektrischen Felder und ergeben sich in
einfacher Weise aus den physikalischen Gesetzen.
Der Start-Zeitpunkt der Flugzeit-Analyse kann z. B.
gegeben sein durch:
- - den Zeitpunkt, in dem neutrale Teilchen eines im Abzugsvolumen befindlichen zu untersuchenden Gases durch den Puls einer das Abzugsvolumen durchstrahlenden Laserstrahl- oder Elektronen strahlquelle ionisiert werden.
- - den Zeitpunkt des Anschaltens der Elektroden spannungen der Ionenquelle. In diesem Fall handelt es sich meist darum, Ionen zu untersuchen, da Ionen nur dann in das Abzugsvolumen gelangen können, wenn an den Elektroden der Ionenquelle keine Spannungen anliegen.
Man kann auch ganz allgemein das Abzugsvolumen
eines Massenspektrometers als denjenigen Raumbe
reich definieren, in welchem sich Ionen befinden müs
sen, bzw. in welchen Ionen transportiert oder in wel
chem Ionen erzeugt werden müssen, um im Massen
spektrometer nachgewiesen werden zu können.
Nach dem Stand der Technik gibt es eine Anzahl von
Methoden, mittels derer Substanzen, die sich beispiels
weise in dünnen Schichten befinden, in die Gasphase
gebracht und ionisiert werden. Ein Beispiel dieser Me
thode stellt MALDI (Matrix Assisted Laser Desorption
Ionization) dar. Hier wird die zu untersuchende Sub
stanz mit einer "Matrix", z. B. Nikotinsäure, vermischt
und auf eine Oberfläche aufgetragen. Nachdem die
Oberfläche trocken ist, wird die Probe ins Massenspek
trometer eingeführt. Die mit der zu untersuchenden
Substanz mit aufgetragene Matrix absorbiert sehr stark
bei der Wellenlänge des desorbierenden Lasers. Durch
einen Laserschuß explodiert ein kleiner Fleck der aufge
tragenen Matrix nun ins Massenspektrometer hinein,
wodurch die zu untersuchenden Moleküle mitgerissen
werden. Die zu untersuchenden Moleküle lagen entwe
der schon in der Matrix als Ionen vor oder werden durch
Prozesse während des Desorptionsvorgangs ionisiert.
Dies bedeutet, daß bei dieser Methode keine weitere
Vorrichtung zur Ionisierung der zu untersuchenden
Substanzen nötig ist. Einen Überblick zu dieser Metho
de kann man z. B. der Veröffentlichung von B. Spengler
et al. (Analusis, Bd. 20, Seiten 91-101, 1992) entnehmen.
Oft wird auch der Vorgang der Desorption von dem
Vorgang des Ionisierens getrennt. Das ist zumindest
dann der Fall, wenn sich die zu untersuchenden Substan
zen nur neutral auf der Oberfläche befinden und sich
nur schlecht während der Desorption ionisieren lassen.
M. S. de Vries et al. (Review of Scientific Instruments, Bd.
63, Seiten 3321-3325, 1992) verwenden zur Desorbie
rung einen UV-Laser, welchen sie mit einem Objektiv
auf einen Fokus mit einem Mikrometer Durchmesser
fokussieren. Die desorbierten Substanzen ionisieren sie
mit einem weiteren Laser, worauf die Ionen in einem
Flugzeit-Massenspektrometer nachgewiesen werden. P.
Voumard et al. (Review of Scientific Instruments, Bd. 64,
Seiten 2215-2220, 1993) verwenden auch zwei Laser,
einen zur Desorption und einen zur Ionisation, wobei sie
als Desorptionslaser einen Infrarot-Laser verwenden.
Der Vorgang der Desorption kann auch von dem
Vorgang der Ionisation getrennt werden, indem man
mit einem Laser den Desorptionsvorgang durchführt,
und anschließend mit einem gepulsen Gasstrahl die de
sorbierten Substanzen an einen anderen Ort überführt,
wo sie durch einen zweiten Laser ionisiert werden. Dies
ist z. B. dann erforderlich, wenn bei der Desorption der
zu untersuchenden Substanzen große Mengen uner
wünschter Begleitstoffe anfallen. Man kann auch dieses
Vorgehen wählen, wenn man die zu untersuchenden
Substanzen durch den Gasstrahl kühlen will, um sie an
schließend mittels Mehrphoton-Ionisation spektrosko
pisch zu untersuchen. Diese Variante wird bei der
Untersuchung von Dünnschicht-Chromatographie-
Platten angewendet werden.
Dünnschicht-Chromatographie-Platten haben typi
scherweise Abmessungen von ca. 10 cm × 10 cm, bestehen
aus einem inerten Basismaterial, auf welchem z. B.
eine Silika-Gel-Schicht aufgebracht ist.
Diese Platte wird nun senkrecht mit einer seiner Kan
ten in ein Lösungsmittel gehalten, in welchem sich ge
löst das zu untersuchende Substanzgemisch befindet.
Durch Kapillarkräfte beginnt das Lösungsmittel, ähn
lich wie in einem Löschblatt, in der Silika-Gel-Schicht
hochzusteigen. Entsprechend ihren unterschiedlichen
Adsorptionskoeffizienten auf der Gelschicht steigen auch
die gelösten Substanzen mit unterschiedlichen Ge
schwindigkeiten an der Platte hoch.
Entfernt man die Platte nach einer gewissen Zeit nun
aus dem Lösungsmittel-Reservoir und läßt die Platte an
Luft oder Vakuum trocknen, so bleiben die ursprünglich
in dem Lösungsmittel gelösten Substanzen in der Platte
zurück. Dadurch, daß die verschiedenen Substanzen mit
unterschiedlichen Geschwindigkeiten an der Oberfläche
der Platte entlang gewandert sind, befinden sie sich nun
an verschiedenen Orten der Platte, unterschiedlich weit
von der eingetauchten Kante entfernt. Diese in der Sili
ka-Gel-Schicht befindlichen Substanzen sollen massen
spektrometrisch untersucht werden.
T. Fanibanda et al. (International Journal of Mass
Spectrometry and Ion Processes, Bd. 140, Seiten
127-132, 1994) beschießen ein Stück einer Dünn
schicht-Chromatographie-Platte mit einem gepulsten
Infrarot-Laser, um gleichzeitig das Silika-Gel mir der zu
untersuchenden Substanz zu verdampfen. In dem Mo
ment, wenn sich die das Silika-Gel mit der zu untersu
chenden Substanz knapp oberhalb der Platte befindet,
wird mit einem gepulsten CO2-Strahl dieses Material
mitgerissen und über einen Skimmer in ein Flugzeit-
Massenspektrometer transportiert. Wenn sich die zu
untersuchende Substanz in der Ionenoptik des Flugzeit-
Massenspektrometers befindet, wird ein zweiter Laser
gezündet, um die Substanz zu ionisieren. Zur Ionisation
wird hier eine Wellenlänge von 266 nm verwendet, wel
che viele Moleküle durch Mehrphoton-Ionisation ioni
sieren kann.
A. N. Krutchinsky et al. (Journal of Mass Spectrome
try, Bd. 30, Seiten 375-379, 1995) beschießen ebenfalls
ein Stück einer Dünnschicht-Chromatographie-Platte
mit einem gepulsten Infrarot-Laser, um gleichzeitig das
Silika-Gel mit der zu untersuchenden Substanz zu ver
dampfen. Genauso wie T. Fanibanda et al. transportie
ren sie die zu untersuchende Substanz mit einem Gas
strahl in die Ionenoptik ihres Flugzeit-Massenspektro
meters. Im Gegensatz zu T. Fanibanda et al. ionisieren
sie ihre Substanzen jedoch mit einem durchstimmbaren
UV-Laser, um durch Mehrphoton-Ionisation über elek
tronische Zwischenzustände eine höhere Selektivität
bei der Ionenerzeugeung zu erreichen.
Die genannten Beispiele haben einen Ausschnitt aus
der Vielfalt möglicher Oberflächen-Untersuchungsme
thoden gezeigt. Allerdings haften diesen Beispielen
noch eine Reihe von Nachteilen an. Z. B. weisen die An
ordnungen von B. Spengler et al., M. S. de Vries et al., und
P. Voumard et al. den Nachteil auf, daß die zu untersu
chenden Oberflächen Einfluß auf das elektrische Feld in
der Ionenquelle, bzw. in dem Abzugsvolumen des Flug
zeit-Massenspektrometers nehmen können. Das hat zur
Folge, daß der Aufbau der Ionenquelle komplizierter
wird und daß die Größe der zu untersuchenden Probe
beschränkt ist. Außerdem kann die aufgetragene
Schicht auf dem Probenhalter von Untersuchung zu Un
tersuchung variieren, mit dementsprechender Ände
rung des elektrischen Feldes in der Ionenquelle. Ände
rungen des elektrischen Feldes in der Ionenquelle kön
nen eine Reduktion der Massenauflösung und der Emp
findlichkeit zur Folge haben.
Bei den Anordnungen von T. Fanibanda et al. und
A. N. Krutchinsky et al. muß die Dünnschicht-Chromato
graphie-Platte zuerst in kleine Streifen geschnitten wer
den, um ihren Inhalt im Massenspektrometer zu unter
suchen. Dies ist notwendig, um die Oberfläche der Platte
möglichst nah an den Gasstrahl heranzubringen, und
damit der Gasstrahl durch die Anwesenheit der Platte
möglichst wenig gestört wird. Dann wird durch den ex
pandierenden Gasstrahl auch nur ein Teil der zu unter
suchenden Substanz mitgerissen. Dies verursacht Verlu
ste der Empfindlichkeit. Außerdem ist die Strecke von
der Gas-Düse in die Ionenoptik des Massenspektrome
ters relativ lang, wodurch allein durch den hierbei be
dingten kleinen Raumwinkel des ausgenutzten Gas
strahls, nur ein kleiner Bruchteil der zu untersuchenden
Substanz tatsächlich in den Wirkungsbereich des ioni
sierenden Lasers kommt.
Nachteilig ist auch, daß die Silika-Gel-Schicht auf der
Dünnschicht-Chromatographie-Platte nur durch weni
ge Schüsse des verdampfenden Lasers abgetragen wird:
- a) Erstens bedeutet dies, daß mit einem einzigen Schuß eine solche Menge Substanz abgetragen wird, die, würde sie tatsächlich auch von dem ioni sierenden Laser erreicht, das Massenspektrometer um Größenordnungen übersättigen würde.
- b) Weil mit einem einzigen Schuß eine solch riesige Menge von der Dünnschicht-Chromatographie- Platte abgetragen wird, gibt es trotz der Verluste von Verdampfung bis Erreichen der Ionenoptik im mer noch ein gutes Signal im Massenspektrometer. Umgekehrt heißt das, könnte man die Substanz menge, welche mit einem einzigen Laserschuß von der Dünnschicht-Chromatographie-Platte abgetra gen wird, reduzieren, so könnte man eine Anord nung wählen, welche zwischen Verdampfung und Ionisation weniger Substanzverluste aufweist.
- c) Weil mit einem einzigen Schuß eine solch riesige Menge von der Dünnschicht-Chromatographie- Platte in die Gasphase gebracht wird, würde damit der Gasdruck im Abzugsbereich des Massenspek trometers auf unzulässige Werte steigen.
Dementsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, eine
Vorrichtung zum Transport der zu
untersuchenden Substanz von einer Oberfläche in das
Abzugsvolumen eines Massenspektrometers anzuge
ben. Die Erfindung soll eine Vorrichtung angeben, wel
che nur in geringem Maße oder besser gar nicht das
elektrische Feld in der Ionenquelle eines Flugzeit-Mas
senspektrometers beeinflußt. Die Erfindung soll eine
Vorrichtung angeben, welche es erlaubt, mit einzelnen
Laserschüssen kontrollierte Mengen, gegebenenfalls
nur sehr geringe Substanzmengen von der zu untersu
chenden Oberfläche, insbesondere von Dünnschicht-
Chromatographie-Platten abzutragen. Außerdem soll
die Erfindung eine Vorrichtung angeben, welche bei ört
lich aufgelöster Untersuchung von Oberflächen eine ho
he laterale Ortsauflösung gewährleistet. Insbesondere
ist es Aufgabe der Erfindung, mit nur geringen Sub
stanzmengen, welche von der Oberfläche abgetragen
werden, eine hohe Empfindlichkeit im Massenspektro
meter zu gewährleisten und gleichzeitig die Massenauf
lösung nicht zu beeinträchtigen.
Diese Aufgaben werden durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der
verdampfende Laserstrahl in im wesentlichen paralleler
Richtung zur Probenoberfläche auf einen oberhalb der
Probe angeordneten Off-Axis-Parabolspiegel gerichtet und
durch diesen in Richtung auf die Probe umgelenkt. Da
durch wird die Möglichkeit geschaffen, daß der Laser
strahl mit einem sehr großen Aperturwinkel auf die zu
untersuchende Oberfläche fokussiert werden kann. Da
durch, daß ein sehr großer Aperturwinkel verwendet
werden kann, lassen sich selbst bei großen Wellenlän
gen der Laserstrahlung, z. B. bei CO2-Lasern mit
10 µm-Wellenlänge sehr kleine Brennpunkte erzeugen.
Je kleiner die bestrahlte Fläche, umso geringer ist
auch die abgetragene Substanzmenge. Ein Fokusdurch
messer im Bereich von wenigen zehn Mikrometern ist
bei den vorzugsweise zur Desorption verwendeten
CO2-Lasern mit ihrer Wellenlänge von 10 µm nur durch
einen sehr großen Aperturwinkel zu erreichen. Die Not
wendigkeit des großen Aperturwinkels ist bei Anwen
dung des Liouville-Theorems leicht erkennbar.
Fokussiert man den Laserstrahl auf wenige Mikrome
ter, so wird durch den großen Aperturwinkel eine sehr
geringe Tiefenschärfe bewirkt. Diese geringe Tiefen
schärfe hat zur Folge, daß bei Dünnschicht-Chromato
graphie-Platten nur vom Oberflächenbereich Material
abgetragen wird, und nicht in voller Tiefe. Auf diese
Weise kann von Dünnschicht-Chromatographie-Platten
auf sehr kontrollierte Weise Material abgetragen wer
den.
Erfindungsgemäß läßt sich dieser große Aperturwin
kel beispielsweise durch Plazierung eines
Off-Axis-Parabol-Spiegels
oberhalb der Adsorbatschicht erreichen. Dieser Off-
Axis-Parabol-Spiegel lenkt den Laserstrahl, welcher aus
einer Richtung parallel zur Oberfläche der Dünn
schicht-Chromatographie-Platte kommt, so um, daß der
Laserstrahl symmetrisch zur Normalachse der Platte, in
großem Aperturwinkel die Platte trifft.
Indem sich direkt über der zu
untersuchenden Oberfläche nur dieser eine Spiegel be
findet, wird gute Abbildungsqualität garantiert, was zur
Erzielung eines möglichst kleinen Brennpunkts auf der
Oberfläche der Adsorbatschicht sehr vorteilhaft ist.
Das herausgeschleuderte Adsorbat mit der zu unter
suchenden Substanz kann dann durch ein kleines Loch
in der Mitte des Off-Axis-Parabol-Spiegels
in den Abzugsbereich des Massen
spektrometers gelangen. Auf diese Weise kann man die
Strecke, welche das herausgeschleuderte Adsorbat mit
der zu untersuchenden Substanz bis zum Abzugsvolu
men des Massenspektrometers zurückzulegen hat, sehr
klein halten. Dies wiederum vergrößert den Raumwin
kel, mit welchem die herausgeschleuderten Substanzen
das Abzugsvolumen erreichen können, was eine Erhö
hung der Nachweisempfindlichkeit bewirkt.
Dadurch, daß der verdampfende Laserstrahl im we
sentlichen parallel zur Probenoberfläche auf den Um
lenkspiegel gerichtet werden kann, ist man in der Lage,
die Probe zusammen mit dem Umlenkspiegel, in Be
schleunigungsrichtung gesehen, sehr dicht hinter der Io
nenquelle eines Flugzeit-Massenspektrometers zu pla
zieren. Damit die verdampften Substanzen das Abzugs
volumen des Flugzeit-Massenspektrometers erreichen
können, muß in diesem Fall ein Durchtritt in der hinte
ren Elektrode vorgesehen werden.
Auf diese Weise hält man die Strecke zwischen Ad
sorbatschicht und Abzugsvolumen des Flugzeit-Mas
senspektrometers sehr klein und verhindert gleichzeitig,
daß das elektrische Feld der Ionenquelle durch Substrat,
Adsorbatschicht und/oder den Umlenkspiegel beein
flußt werden kann. Auch große Oberflächen, wie z. B.
Dünnschicht-Chromatographie-Platten lassen sich auf
diese Weise einfach, und ohne das Feld in der Ionenquel
le zu beeinflussen, hinter der Ionenquelle anordnen.
Vorteilhafterweise kann man den Umlenkspiegel
auch auf der Rückseite der, in Beschleunigungsrichtung
gesehen, hinteren Elektrode der Ionenquelle eines Flug
zeit-Massenspektrometers montieren. Auf diese Weise
kann man die Entfernung zwischen Probenoberfläche
und Abzugsvolumen des Flugzeit-Massenspektrome
ters weiter reduzieren. Die Montage bzw. Integration
des Umlenkspiegels in die Rückseite dieser Elektrode
läßt sich nach bekannten Methoden durchführen und
wird hier nicht weiter besprochen.
Wird die Probe, in Beschleunigungsrichtung gesehen,
hinter der Ionenquelle eines Flugzeit-Massenspektro
meters angeordnet, so muß, um verschiedene Bereiche
der Probenoberfläche abzutasten, die Probe nur hori
zontal verschoben werden. Um den Fokuspunkt des de
sorbierenden Lasers zu finden, muß die Oberfläche zum
Spiegel hin- oder wegbewegt werden. Diese Bewegung
der Oberfläche kann nach bekannten Methoden be
wirkt werden und wird hier nicht näher besprochen.
Um den Off-Axis-Parabol-Spiegel
vor dem aus der Adsorbatschicht herausge
schleuderten Material zu schützen, kann vor dem Spie
gel eine für die Desorptions-Wellenlänge durchsichtige
Scheibe angebracht werden. Bei der vorzugsweise ver
wendeten Wellenlänge von 10 µm kann dies beispiels
weise eine Germanium- oder Zink-Selenid-Scheibe sein.
Diese Scheibe läßt sich dann auch leicht bei übermäßi
ger Verschmutzung auswechseln.
Vorteilhafterweise läßt sich diese Germanium- oder
Zink-Selenid-Scheibe auch in eine Trennwand zwischen
Bereichen unterschiedlichen vakuumtechnischen Druc
kes einarbeiten. Gerade die Adsorbatschicht auf einer
Dünnschicht-Chromatographie-Platte, welche häufig
aus einer porösen Gel-Schicht besteht, wird noch lange
Zeit, nachdem sie ins Vakuum eingebracht wurde, Gas
ans Vakuumsystem abgeben. Durch Vorsehen einer dif
ferentiellen Pumpstufe zwischen Dünnschicht-Chroma
tographie-Platte und Ionenoptik des Massenspektrome
ters wird im Massenspektrometer der vakuumtechni
sche Gasdruck verbessert.
Im Folgenden wird nun anhand der in den Zeichnun
gen dargestellten Ausführungsbeispiele die Erfindung
näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 eine Ausführungsform der Erfindung mit
Schutzscheibe.
Fig. 5 zeigt die Erfindung, wie sie hinter der Ionenop
tik eines Flug-Zeit-Massenspektometers angeordnet ist.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfin
dungsgemäßen Anordnung Gezeigt ist ein Substrat 1
mit Adsorbatschicht 2, beispielsweise eine Dünnschicht-
Chromatographie-Platte mit einer Transport-Schicht,
z. B. Silika-Gel. Das Licht 3 des CO2-Lasers wird durch
den Off-Axis-Paraboloid-Spiegel 4 auf einen kleinen
Punkt in der Oberfläche der Adsorbatschicht fokussiert.
Das ausgeschleuderte Material 5 kann durch ein kleines
Loch 6 des Off-Axis-Paraboloid-Spiegels in das Massen
spektrometer gelangen, welches hier nicht gezeigt ist.
Fig. 2 zeigt dieselbe Anordnung wie Fig. 1, wobei zu
sätzlich noch eine infrarotdurchlässige Schutzschicht 7,
z. B. Germanium oder Zink-Selenid zwischen der Dünn
schicht-Chromatographie-Platte und dem Off-Axis-Pa
raboloid-Spiegel vorgesehen ist. Diese Schutzschicht
soll das von der Dünnschicht-Chromatographie-Platte
ausgeschleuderte Material von der Oberfläche des Off-
Axis-Paraboloid-Spiegel fernhalten. Auch in der Schutz
schicht muß ein Loch 8 vorgesehen sein, damit das von
der Dünnschicht-Chromatographie-Platte ausgeschleu
derte Material in das Massenspektrometer gelangen
kann.
Die Schutzschicht 8 kann, wie in Fig. 2 gezeigt, in die
Trennwand 9 zwischen Bereichen unterschiedlichen
Druckes integriert sein. Zusätzlich muß noch eine
Klemmvorrichtung 10, welche das Germanium- bzw.
Zink-Selenid-Scheibchen hält, vorgesehen sein.
Fig. 5 zeigt, wie die erfindungsgemäße Anordnung
hinter der Ionenoptik eines Flugzeit-Massenspektrome
ters plaziert werden kann. Die Ionenoptik ist hier nur
schematisch mit zwei Elektroden 21 dargestellt. Durch
ein Loch 26 in der hinteren Elektrode der Ionenoptik
können die nachzuweisenden Substanzen in das Ab
zugsvolumen 22 gelangen, wo sie z. B. durch einen ge
pulsten Laser- oder Elektronenstrahl ionisiert werden,
um anschließend als Ionen 23 im Flugzeit-Massenspek
trometer nachgewiesen zu werden.
Sollen direkt auf der Adsorbatschicht erzeugte Ionen
nachgewiesen werden, so muß nach dem Desorptions
puls der gesamte Raum zwischen der Platte und dem
Abzugsvolumen feldfrei gehalten werden. Sobald die
nachzuweisenden Ionen das Abzugsvolumen der Ionen
quelle erreicht haben, werden die Elektroden auf ihre
jeweiligen Potentiale gelegt, um die Ionen ins Flugzeit-
Massenspektrometer hinein zu starten.
Claims (5)
1. Vorrichtung zur massenspektrometrischen Analyse von Sub
stanzen in der Oberfläche einer Probe (12) eines Festkör
pers, umfassend
- - ein Massenspektrometer zur massenspektrometrischen Analyse der durch Einwirkung von Laserstrahlung (3) auf die Ober fläche verdampften Substanzen (5) und
- - einen Off-Axis-Parabolspiegel (4) zum
- - Umlenken von, in einer Richtung im wesentlichen parallel zur Probenoberfläche auf den Umlenkspiegel (4) auftreffender Laserstrahlung (3) in Richtung auf die Probenoberfläche und zum
- - gleichzeitigen Fokussieren der Laserstrahlung (3) auf einen Punkt der Probenoberfläche, wobei
- - der Off-Axis-Parabolspiegel (4) derart angeordnet ist, daß der Win kelbereich des auf der Probenoberfläche auftreffenden Strahlungsbündels den Normalenvektor der Probenoberfläche umfaßt, und
- - der Off-Axis-Parabolspiegel (4) eine Öffnung (6) für den Durchtritt der durch die Laserstrahlung (3) verdampften Substanzen (5) in Richtung auf das Massenspektrometer aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - zwischen dem Umlenkspiegel (4) und der Probenoberfläche eine für die Laserstrahlung (3) durchlässige Scheibe (7) derart angeordnet ist, daß der Umlenkspiegel (4) vor den durch die Laserstrahlung (3) verdampften Substanzen (5) geschützt ist, wobei
- - in der Scheibe (7) eine Öffnung (8) für den Durchtritt der durch die Laserstrahlung (3) verdampften Substanzen (5) in Richtung auf das Massenspektrometer vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Scheibe (7) in eine Trennwand (9) zwischen Bereichen unterschiedlichen vakuumtechnischen Druckes im Massenspek trometer integriert ist.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - das Massenspektrometer ein Flugzeit-Massenspektrometer ist,
- - die Probe (12) in Beschleunigungsrichtung der Ionenoptik des Flug zeit-Massenspektrometers gesehen, sich hinter der Ionenoptik be findet,
- - der Normalenvektor der Probenoberfläche im wesentlichen parallel zur Beschleunigungsrichtung der Ionenoptik des Flugzeit-Massenspektrometers weist und
- - in der hinteren Elektrode (21) der Ionenoptik des Flugzeit-Massenspektrometers ein Durchtritt (26) für die verdampften Substanzen (5) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - der Umlenkspiegel (4) in die Rückseite der in Beschleunigungsrichtung der Ionenoptik des Flugzeit-Massenspektrometers gesehen, hinteren Elektrode (21) integriert oder auf dieser montiert ist.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19637480A DE19637480C2 (de) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | Vorrichtung zur massenspektrometrischen Analyse von Oberflächen |
US08/969,528 US5955731A (en) | 1996-09-13 | 1997-09-05 | Mass spectrometric analysis of surfaces |
EP97115641A EP0829901A1 (de) | 1996-09-13 | 1997-09-09 | Massesspektrometrische Analyse von Oberflächen |
CA002212277A CA2212277A1 (en) | 1996-09-13 | 1997-09-10 | Mass spectrometric analysis of surfaces |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19637480A DE19637480C2 (de) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | Vorrichtung zur massenspektrometrischen Analyse von Oberflächen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19637480A1 DE19637480A1 (de) | 1998-03-26 |
DE19637480C2 true DE19637480C2 (de) | 2001-02-08 |
Family
ID=7805623
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19637480A Expired - Fee Related DE19637480C2 (de) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | Vorrichtung zur massenspektrometrischen Analyse von Oberflächen |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5955731A (de) |
EP (1) | EP0829901A1 (de) |
CA (1) | CA2212277A1 (de) |
DE (1) | DE19637480C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10112386A1 (de) * | 2001-03-15 | 2002-10-02 | Bruker Daltonik Gmbh | Flugzeitmassenspektrometer mit Multiplex-Betrieb |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9807915D0 (en) | 1998-04-14 | 1998-06-10 | Shimadzu Res Lab Europe Ltd | Apparatus for production and extraction of charged particles |
GB2340598A (en) * | 1998-08-07 | 2000-02-23 | British Steel Plc | Determining composition of galvanised metal coating |
WO2002061409A2 (en) * | 2001-02-01 | 2002-08-08 | The Johns Hopkins University | Mass spectrometric analysis of complex mixtures of immune system modulators |
US20040234971A1 (en) * | 2001-02-01 | 2004-11-25 | Joany Jackman | Diagnosis of pathogen infections using mass spectral analysis of immune system modulators in post-exposure biological samples |
AU2003295316A1 (en) * | 2002-05-31 | 2004-04-19 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Methods and devices for laser desorption chemical ionization |
US6680477B2 (en) | 2002-05-31 | 2004-01-20 | Battelle Memorial Institute | High spatial resolution matrix assisted laser desorption/ionization (MALDI) |
US6953928B2 (en) * | 2003-10-31 | 2005-10-11 | Applera Corporation | Ion source and methods for MALDI mass spectrometry |
US7405396B2 (en) * | 2005-05-13 | 2008-07-29 | Applera Corporation | Sample handling mechanisms and methods for mass spectrometry |
US7351959B2 (en) * | 2005-05-13 | 2008-04-01 | Applera Corporation | Mass analyzer systems and methods for their operation |
US7385186B2 (en) * | 2005-05-13 | 2008-06-10 | Applera Corporation | Methods of operating ion optics for mass spectrometry |
JP5604165B2 (ja) * | 2010-04-19 | 2014-10-08 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 質量分析装置 |
US10068757B2 (en) * | 2015-11-16 | 2018-09-04 | Thermo Finnigan Llc | Strong field photoionization ion source for a mass spectrometer |
CN106932524B (zh) * | 2015-12-30 | 2018-11-27 | 中国科学院化学研究所 | 液相薄层色谱-质谱联用装置、用途及检测方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3439287C2 (de) * | 1983-10-26 | 1986-02-20 | Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo | Lasermikrostrahlanalysiergerät |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1580234A (de) * | 1968-05-15 | 1969-09-05 | ||
DE2740183A1 (de) * | 1977-09-07 | 1979-03-08 | Leybold Heraeus Gmbh & Co Kg | Einrichtung zur fokussierung elektromagnetischer strahlung auf eine probe |
GB2177507B (en) * | 1985-06-13 | 1989-02-15 | Mitsubishi Electric Corp | Laser mass spectroscopic analyzer |
GB2236186B (en) * | 1989-08-22 | 1994-01-05 | Finnigan Mat Gmbh | Process and device for laser desorption of analyte molecular ions, especially of biomolecules |
-
1996
- 1996-09-13 DE DE19637480A patent/DE19637480C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-09-05 US US08/969,528 patent/US5955731A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-09-09 EP EP97115641A patent/EP0829901A1/de not_active Withdrawn
- 1997-09-10 CA CA002212277A patent/CA2212277A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3439287C2 (de) * | 1983-10-26 | 1986-02-20 | Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo | Lasermikrostrahlanalysiergerät |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
Analusis, Bd. 20 (1992) 91-101 * |
International Journal of Mass Spectrometry and IonProcesses, Bd. 140 (1994) 127-132 * |
Journal of Mass Spectrometry, Bd. 30 (1995) 375-379 * |
Review of Scientific Instruments, Bd.63 (1992) 3321-3325 * |
Review of Scientific Instruments, Bd.64 (1993) 2215-2220 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10112386A1 (de) * | 2001-03-15 | 2002-10-02 | Bruker Daltonik Gmbh | Flugzeitmassenspektrometer mit Multiplex-Betrieb |
US6734421B2 (en) | 2001-03-15 | 2004-05-11 | Bruker Daltonik Gmbh | Time-of-flight mass spectrometer with multiplex operation |
DE10112386B4 (de) * | 2001-03-15 | 2007-08-02 | Bruker Daltonik Gmbh | Flugzeitmassenspektrometer mit Multiplex-Betrieb |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2212277A1 (en) | 1998-03-13 |
DE19637480A1 (de) | 1998-03-26 |
US5955731A (en) | 1999-09-21 |
EP0829901A1 (de) | 1998-03-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0503748B1 (de) | Verfahren zum Erzeugen von Ionen, insbesondere für ein Massenspektrometer, wie Flugzeitmassenspektrometer, aus thermisch instabilen, nichtflüchtigen grossen Molekülen | |
DE19637480C2 (de) | Vorrichtung zur massenspektrometrischen Analyse von Oberflächen | |
EP0068443B1 (de) | Verfahren zur selektiven Analyse einzelner spurenförmiger Komponenten in Gasen und Flüssigkeiten | |
DE102007043456B4 (de) | Matrixunterstützte Laserdesorption hoher Ionisierungsausbeute | |
DE69718438T2 (de) | Verfahren und vorrichtung zur maldi analyse | |
DE3920566C2 (de) | ||
DE4441972C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Nachweis von Probenmolekülen in einem Trägergas | |
DE102007015542A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächendesorptionsionisierung durch geladene Partikel | |
DE102007035827A1 (de) | Präparative Ionenmobilitätsspektrometrie | |
WO2005117062A2 (de) | Verfahren und vorrichtung zur massenspektroskopischen untersuchung von analyten | |
DE1798021B2 (de) | Einrichtung zur buendelung eines primaer-ionenstrahls eines mikroanalysators | |
DE2627085A1 (de) | Ionenstreuspektrometeranalysatoren, die vorzugsweise im tandem angeordnet sind | |
DE19911801C1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur matrixunterstützten Laserdesorptions-Ionisierung von Substanzen | |
DE69608277T2 (de) | Probenanalysegerät | |
DE2819711C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Analyse einer Probe mit Hilfe gepulster Laserstrahlung | |
DE19544808A1 (de) | Verfahren und Vorrichtungen zur Massenspektrometrie von Tochterionen | |
JP2569570B2 (ja) | 固体クロマトグラフィ質量分析方法 | |
DE1922871B2 (de) | Ionenquelle | |
DE102021105327B3 (de) | Desorptions-Ionenquelle mit Postdesorptions-Ionisierung in Transmissionsgeometrie | |
CN110931342B (zh) | 基于液体束进样的光电子与离子的影像能谱装置 | |
DE3490595C2 (de) | Verfahren und Einrichtung zur Oberflächenanalyse | |
DE2528596A1 (de) | Verfahren zur lokalen, chemischen analyse einer festkoerperprobe | |
DE2922128C2 (de) | ||
DE19547949C2 (de) | Flugzeitmassenspektrometer | |
EP1274117A2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Nachweis der chemischen Zusammensetzung von Aerosolpartikeln |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |