DE19806018A1 - Analysegerät mit Ionenfalle-Massenspektrometer - Google Patents
Analysegerät mit Ionenfalle-MassenspektrometerInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine
Trennanalyse einer Probe und insbesondere auf ein Analyse
gerät, das ein Ionenfalle-Massenspektrometer verwendet.
Ein typisches Ionenfalle-Massenspektrometer verwendet ein
Paar gegenüberliegende schalenartige Endkappenelektroden und
toroidförmige Ringelektroden zwischen den Endkappenelektro
den. Zwischen den Elektroden werden beispielsweise Quarzringe
als Abstandsstücke zum Aufrechterhalten vorbestimmter Inter
valle zwischen den Elektroden verwendet. In den Abstandsstüc
ken sind mehrere kleine Öffnungen (mit einem Durchmesser von
etwa 3 mm) gebohrt, durch die ein Puffergas (engl. buffer
gas) eingeführt wird und das Massenspektrometer evakuiert
werden kann.
Das Puffergas ist ein unentbehrliches Gas, das eingeführt
wird, um die Trajektorien der in das Ionenfalle-Massenspek
trometer injizierten Ionen zusammenlaufen zu lassen. Der
Druck des Puffergases im Spektrometer wird bei ungefähr
10-3-10-4 Torr gehalten, um den Wirkungsgrad der Ionenkonvergenz
zu optimieren. Eine Pumpe wird verwendet, um den Druck in ei
ner das Massenspektrometer enthaltenden Hochvakuumkammer und
die Größe der Öffnungen in den Abstandsstücken zu steuern.
Im Hochvakuumbereich im Spektrometer sind auch ein Detek
tor und eine ionenfokussierende Linse vorgesehen. Der Hochva
kuumbereich verhindert eine elektrische Entladung am Detektor
infolge der an den Detektor angelegten hohen Spannung.
Das Ionenfalle-Massenspektrometer erfordert regelmäßig
eine Inspektion und Wartung, einschließlich einer Dekontami
nation, die durchgeführt wird, indem das Massenspektrometer
atmosphärischem Druck ausgesetzt bzw. belüftet wird. Nach der
Inspektion und Wartung sind ungefähr 10-12 Stunden erfor
derlich, um das Massenspektrometer durch die kleinen Öffnun
gen in den Abstandsstücken zu evakuieren, um den Zieldruck
von ungefähr 10-3 bis 10-4 Torr zu erreichen. Die Öffnungen
können nicht mehr als auf den angegebenen Durchmesser vergrö
ßert werden, weil der Druck des Puffergases bei einem Pegel
gehalten werden muß, bei dem die Konvergenzeffizienz opti
miert ist.
Mordehai et al. "A Novel Differentially Pumped Design for
Atmospheric Pressure Ionization-ion trap Mass Spectrometry"
(Rapid Communications in Mass Spectrometry, Bd. 7, 205-209
(1993)) beschreibt ein Gerät, daß den Detektor in einer sepa
raten Kammer bei einer folgenden Stufe eines differentiellen
Pumpbereichs vorsieht, um die interne Evakuierung durch eine
andere Pumpe auszuführen. Durch diese Konstruktion soll die
Evakuierungszeit nach einer Inspektion und Wartung reduziert
werden, weil die Ionisierung bei atmosphärischem Druck durch
geführt wird.
Im oben beschriebenen Ionenfalle-Massenspektrometer sind
die kleinen Öffnungen bzw. Mündungen, durch die die Ionen in
den Hochvakuumbereich eintreten, und die Eintrittsöffnung,
durch die die Ionen in das Massenspektrometer eingeführt wer
den, in gerader Linie angeordnet, so daß zugelassen wird, daß
andere Teilchen als die zu analysierenden Ionen (einschließ
lich von den Mündungen strömender Tröpfchen oder durch die
Ionenquelle erzeugter Photonen) direkt in das Massenspektro
meter eintreten. Die Empfindlichkeit des Massenspektrometers
kann somit nicht leicht eingestellt werden, weil der konver
gente Effekt der Ionen nicht genau gesteuert wird. Ferner
nimmt Rauschen zu, weil das Massenspektrometer leicht verun
reinigt wird. Die vorliegende Erfindung löst diese und andere
Probleme des Standes der Technik durch eine neuartige Kon
struktion eines Ionenfalle-Massenspektrometers, das weniger
Zeit bis zum Neustart einer Messung nach einer Belüftung des
Massenspektrometers erfordert, und indem verhindert wird, daß
andere Teilchen als die analysierten Ionen direkt in das Mas
senspektrometer eintreten.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er
findung sind das Ionenfalle-Massenspektrometer und der Detek
tor in verschiedenen Kammern eingebaut, und von einer Ionen
quelle erzeugte Ionen gelangen durch eine erste differentiel
le Pumpkammer, eine zweite differentielle Pumpkammer und eine
bei einem Hochvakuum gehaltene dritte Pumpkammer. In der
dritten Kammer sind der Detektor und eine Ablenkvorrichtung
angeordnet. Eine vierte Kammer enthält das Ionenfalle-Massen
spektrometer. Nachdem die Ionen durch die ersten bis dritten
Kammern durchgingen und in die vierte Kammer abgelenkt wur
den, werden die Ionen einer Massentrennung unterzogen und
dann zurück in die dritte Kammer gezogen und durch den Detek
tor nachgewiesen.
Der Druck in der vierten Kammer wird in einem Bereich von
ungefähr 10-3 bis 10-4 Torr, dem Arbeitsdruckbereich des Io
nenfalle-Massenspektrometers, aufrechterhalten. Falls notwen
dig, kann ein Puffergas, wie z. B. Argon, Stickstoff oder He
lium, dem vierten Raum zugeführt werden. Es sind keine Ab
standsstücke erforderlich, wie z. B. die Quarzringe des typi
schen Massenspektrometers, so daß das Massenspektrometer ei
nen offenen, statt in sich abgeschlossenen Aufbau aufweisen
kann. Wenn das Innere des Massenspektrometers atmosphärischem
Druck ausgesetzt bzw. belüftet wird, kann folglich die inter
ne Evakuierung ohne weiteres ausgeführt werden, um einen Neu
start einer Messung nach nur kurzer Zeit zu gestatten. Ferner
verursacht der in der dritten Kammer befindliche Detektor
keine elektrische Entladung.
Durch Verwenden einer Ablenkvorrichtung, um Ionen abzu
lenken und zusammenlaufen zu lassen, die durch die im übrigen
versetzten Mündungen in die Ioneneintrittsöffnung des Massen
spektrometers gelangen, wird verhindert, daß andere Teilchen,
einschließlich Tröpfchen und Photonen, als die zu analysie
renden Ionen direkt in das Massenspektrometer eintreten. Da
her ist der konvergente Effekt der Ionen innerhalb des Mas
senspektrometers genau steuerbar. Durch Unterdrücken der Ver
unreinigung des Massenspektrometers wird Rauschen reduziert.
Ein Ausführungsbeispiel eines Analysegeräts mit einem Io
nenfalle-Massenspektrometer wird im folgenden anhand schema
tischer Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 veranschaulicht schematisch ein Analysegerät, das
ein Ionenfalle-Massenspektrometer gemäß den Lehren der vor
liegenden Erfindung verwendet;
Fig. 2(a) und 2(b) veranschaulichen die Konstruktion ei
nes geschlossenen Massenspektrometers,
Fig. 2(c) und 2(d) veranschaulichen eine Konstruktion ei
nes offenen Massenspektrometers;
Fig. 3(a) und 3(b) veranschaulichen den Durchgang von Io
nen durch eine Ablenkvorrichtung zum Massenspektrometer bzw.
die Rückkehr vom Massenspektrometer;
Fig. 4 stellt die Zeitsteuerbeziehung zwischen der Ionen
abtastung im Massenspektrometer und dem Zustand der Gateelek
trode dar; und
Fig. 5 stellt ein Analysegerät dar, das ein Ionen
falle-Massenspektrometer gemäß einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung verwendet.
Die unten in bezug auf die beiliegenden Zeichnungen be
schriebenen Ausführungsformen beziehen sich auf ein Analyse
gerät, das ein Ionenfalle-Massenspektrometer zum Gebrauch
beim Durchführen einer massenspektrometrischen Analyse ver
wendet, indem eine sehr geringe Menge einer Probe in einer
Flüssigkeit unter atmosphärischem Druck unter Verwendung ei
ner Ionenquelle ionisiert und die Probe in ein Vakuum einge
führt wird. Wegen der Zeiteinsparung bis zum Neustart einer
Messung nach einer Inspektion und Wartung des Geräts, ein
schließlich einer Dekontamination des Massenspektrometers,
und der Verhinderung einer Verunreinigung des Massenspektro
meters und Zunahme des Rauschens in den Meßergebnissen ist
die vorliegende Erfindung für jedes chemische Analysegerät
geeignet, das zur Analyse einer sehr geringen Menge einer
Substanz bestimmt ist.
Eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Geräts
wird mit einem ersten Verweis auf Fig. 1 beschrieben. Eine
Lösung 1, die eine Probe enthält, wird zu einer Ionenquelle 2
geschickt, bevor sie bei atmosphärischem Druck ionisiert
wird. Die Ionenquelle kann eine Plasmaquelle, eine Flüssig
keitschromatographiequelle oder eine Ionenquelle bei atmo
sphärischem Druck (APIS) sein. Die so erzeugten Ionen werden
durch eine Mündung 3 in eine erste differentielle Pumpkammer
5 eingeführt, die durch eine Rotationspumpe 4 auf z. B. unge
fähr 1 Torr evakuiert wird. Die Ionen werden danach durch ei
ne Mündung 6 in eine zweite differentielle Pumpkammer 27
durchgelassen, die durch eine Turbomolekularpumpe 7 auf unge
fähr 10-2 bis 10-3 oder 10-3 bis 10-4 Torr evakuiert wird, und
dann durch eine Mündung 8 in eine dritte Pumpkammer 12 mit
Hochvakuum eingeführt, wo eine Gateelektrode 9 den Durchgang
der Ionen in eine durch eine Ablenkvorrichtung 10 gesteuerte
Zone steuert. In dieser Ausführungsform ist innerhalb der
dritten Kammer 12 ein Detektor 11 angeordnet.
Eine an die Ablenkvorrichtung 10 geeignet angelegte Span
nung stellt den Weg der Ionen 50 ein, daß sie im wesentlichen
um einen rechten Winkel durch eine Eintrittsöffnung 113 in
eine vierte Kammer 13 abgelenkt werden, in der ein Ionenfal
le-Massenspektrometer 14 angeordnet ist. Die Eintrittsöffnung
113 ist auf einen geeignet kleinen Durchmesser eingestellt,
um die verschiedenen jeweiligen Drücke in der dritten und
vierten Kammer aufrechtzuerhalten. Weil andere Teilchen als
die Ionen durch die Ablenkvorrichtung 10 nicht beeinflußt
werden, werden nur die Ionen in die vierte Kammer 13 einge
führt. Die restlichen Teilchen setzen ihren geraden Weg fort.
Die dritte Kammer 12 und die vierte Kammer 13 werden vor
zugsweise intern z. B. durch eine Turbomolekularpumpe 15 auf
ungefähr 10-5 bis 10-6 Torr bzw. 10-3 bis 10-4 Torr evakuiert.
Die Druckdifferenz hängt von der Größe der Konduktanz ab. Der
Druck in der dritten Kammer kann so niedrig sein, wie z. B. in
Anbetracht der Kosten der Pumpe vertretbar ist.
Von einer externen Quelle kann ein Puffergas 16 in den
vierten Raum 13 eingeführt werden. Jedes geeignete Puffergas
kann verwendet werden, einschließlich Argon, Stickstoff oder
Helium. Ein geeignetes Puffergas ist eines, das ein geringes
Reaktionsvermögen mit den Ionen aufweist. Für Ionen mit ge
ringer Masse sollte ein Puffergas mit geringer Masse und für
Ionen mit hoher Masse ein Puffergas mit hoher Masse verwendet
werden.
Im Massenspektrometer in der vierten Kammer 13 werden die
Ionen einer Massentrennung unterzogen und dann durch die
gleiche Eintrittsöffnung, durch sie anfangs durchgingen, in
die dritte Kammer 12 zurückgeführt. Zu dieser Zeit ist die an
die Ablenkvorrichtung 10 angelegte Spannung so geändert, daß
sich die Ionen direkt von der vierten Kammer 13 durch die Ab
lenkzone in den Detektor 11 bewegen. Die Spannung an der Ga
teelektrode 9 ist ebenfalls gegenüber derjenigen zur Zeit ei
nes Eintritts der Ionen von der zweiten Kammer 27 in die
dritte Kammer 12 umgekehrt, um zu verhindern, daß die Trajek
torien der Ionen einander schneiden.
Fig. 2(a) und 2(b) veranschaulichen schematisch ein Bei
spiel eines geschlossenen Ionenfalle-Massenspektrometers 14.
Fig. 2(c) und 2(d) veranschaulichen ein Beispiel eines offe
nen Ionenfalle-Massenspektrometers. Andere Konfigurationen
können verwendet werden, einschließlich einer stangenlosen
Konstruktion, bei der die Elektroden durch die Wände eines
geeigneten Geräts gehalten werden. In Fig. 2(a) und 2(b) sind
Abstandsstücke 17 mit Öffnungen 18 für die Einführung von
Puffergas und die Evakuierung des Inneren des Massenspektro
meters vorgesehen. In dieser Ausführungsform werden Isolier
stangen 19 verwendet, um die Lage der Elektroden des Ionen
falle-Massenspektrometers auszurichten und beizubehalten. Die
Intervalle von Elektrode zu Elektrode werden festgelegt, in
dem die Abstandsstücke 17 direkt eingebaut werden. Im offenen
Massenspektrometer werden jedoch die Intervalle von Elektrode
zu Elektrode festgelegt, indem die Isolierstangen 19, wie
dargestellt, in jeweilige Abstandsstücke 20 gesteckt werden.
Das Ionenfalle-Massenspektrometer 14 der Erfindung kann ent
weder offen oder geschlossen sein. Die offene Bauart bietet
aber bestimmte Vorteile in der Konstruktion und Wartung des
Massenspektrometers.
Fig. 3(a) veranschaulicht die Änderung der Trajektorie
der Ionen, wenn sie durch die Ablenkvorrichtung 10 durchge
hen. Die veranschaulichte Ablenkvorrichtung 10 ist der soge
nannte Q-Ablenkvorrichtungstyp, der aus vier Elektroden 20,
21, 22 und 23 besteht. Durch Regeln der an die Elektroden
20-23 angelegten Spannungen können, wie in Fig. 3(a) beispiel
haft dargestellt ist, die Ionen um 90 Grad aus ihrem Anfangs
weg in eine neue Trajektorie abgelenkt werden, die sie in das
Ionenfalle-Massenspektrometer 14 in der vierten Kammer 13
führt. Nachdem sie im Massenspektrometer getrennt sind, ge
langen die Ionen, wie oben beschrieben wurde, zurück in die
dritte Kammer 12 und direkt durch die Ablenkvorrichtung 10 in
den Detektor 11. Dabei weisen die Elektroden 20-23 der Ab
lenkvorrichtung nun eine verschiedene angelegte Spannung auf,
um zu gestatten, daß sich die Ionen auf dem gewünschten Weg
bewegen, wie in Fig. 3(b) beispielhaft dargestellt ist.
Fig. 4 stellt ein Zeitdiagramm dar, gemäß dem die an die
Gateelektrode 9 angelegte Spannung und das Scannen bzw. Abta
sten der Ionen im Massenspektrometer 14 in Zusammenhang ste
hen. Während die Ionen durch die erste und zweite Kammer
durchgelassen und in den Kammerraum 12 eingeführt werden,
wird eine Spannung (z. B. -100 V) an die Gateelektrode 9 ange
legt, um die Ionen aus der zweiten Kammer in die dritte Kam
mer zu ziehen. Man sagt, die Gateelektrode sei zu dieser Zeit
im AN-Zustand. Nachdem die Ionen im Ionenfalle-Massenspektro
meter getrennt und dann in die dritte Kammer zurückgeführt
sind, wird die Spannung an der Gateelektrode 9 (z. B. auf +100
V) umgekehrt, um die Ionen auf dem Weg zum Detektor 11 zu
halten. Man sagt, in diesem Zustand, während dem der Detektor
seine Nachweisabtastung durchführt, sei die Gateelektrode 9
AUS.
Mit Verweis auf Fig. 5 wird als nächstes eine zweite Aus
führungsform der Erfindung beschrieben. Die in Fig. 5 gezeig
te Konstruktion ist zu der in Fig. 1 dargestellten identisch,
außer daß der Detektor 11 bezüglich des Weges der Ionenbewe
gung an eine Stelle in der dritten Kammer 12 jenseits des
Massenspektrometers 14 verlegt ist. In dieser Ausführungsform
befindet sich somit die vierte Kammer 13 innerhalb der drit
ten Kammer 12 und enthält eine zweite Öffnung 213, durch die
die Ionen durchgehen, nachdem sie im Massenspektrometer 14
getrennt wurden. Der Detektor 11 befindet sich im Hochvakuum
bereich, wie in der ersten Ausführungsform, aber die Bewe
gungsrichtung der Ionen wird in dieser zweiten Ausführungs
form nicht umgekehrt.
Gemäß irgendeiner der oben beschriebenen ersten und zwei
ten Ausführungsform kann das gemäß der vorliegenden Erfindung
aufgebaute Ionenfalle-Massenspektrometer evakuiert werden,
sogar nachdem es atmosphärischem Druck ausgesetzt wurde, und
eine Messung kann innerhalb einer kürzeren Zeitspanne als
derjenigen neu begonnen werden, die erforderlich ist, um die
Messung nach dem Stand der Technik neu zu beginnen. Ferner
wird verhindert, daß andere Teilchen als die zu analysie
renden Ionen, einschließlich sich an den Mündungen bildender
Tröpfchen oder durch die Ionenquelle erzeugter Photonen, di
rekt in das Ionenfalle-Massenspektrometer gelangen. Dadurch
wird ermöglicht, den konvergenten Effekt von Ionen im Innern
des Massenspektrometers genau zu steuern, was somit die Ver
unreinigung des Massenspektrometers unterdrückt und Rauschen
reduziert.
Verschiedene Modifikationen der oben beschriebenen Aus
führungsformen bieten sich für den Fachmann beim Lesen und
Studium der Beschreibung an. Alle derartigen Modifikationen,
die sich im Grunde auf die Lehren stützen, durch die vorlie
gende Erfindung den Stand der Technik weiterentwickelt hat,
liegen innerhalb des Geistes und Umfangs der Erfindung.
Claims (34)
1. Analysegerät mit:
einer Ionenquelle (2);
einer ersten Kammer (5), die angeordnet ist, um durch die Ionenquelle (2) erzeugte Ionen durch eine erste Mündung (3) zwischen der Ionenquelle (2) und der ersten Kammer (5) zu empfangen;
einer zweiten Kammer (27), die angeordnet ist, um die Io nen von der ersten Kammer (5) durch eine zweite Mündung (6) zwischen der ersten (5) und zweiten (27) Kammer zu empfangen;
einer dritten Kammer (12), die angeordnet ist, um die Io nen von der zweiten Kammer (27) durch eine dritte Mündung (8) zwischen der zweiten und dritten Kammer zu empfangen;
einer Ionenablenkvorrichtung (10) in der dritten Kammer (12), die angeordnet ist, um die Ionen von der dritten Mün dung zu empfangen und die empfangenen Ionen abzulenken;
einer vierten Kammer (13), die angeordnet ist, um die Io nen von der Ablenkvorrichtung (10) in der dritten Kammer (12) durch eine vierte Mündung zwischen der dritten und vierten Kammer zu empfangen; und
einem offenen Ionenfalle-Massenspektrometer (14) in der vierten Kammer;
worin das offene Ionenfalle-Massenspektrometer (14) erste und zweite Endkappenelektroden enthält mit einer ersten Öff nung in der ersten Endkappenelektrode, durch die die Ionen empfangen werden, um zwischen den ersten und zweiten Endkap penelektroden gefangen zu werden, sowie eine zwischen den er sten und zweiten Endkappenelektroden angeordnete Ringelektro de und eine Halterung bzw. einen Träger zwischen den ersten und zweiten Endkappenelektroden zum Tragen der ersten und zweiten Endkappenelektroden und der Ringelektrode in einem offenen Aufbau.
einer Ionenquelle (2);
einer ersten Kammer (5), die angeordnet ist, um durch die Ionenquelle (2) erzeugte Ionen durch eine erste Mündung (3) zwischen der Ionenquelle (2) und der ersten Kammer (5) zu empfangen;
einer zweiten Kammer (27), die angeordnet ist, um die Io nen von der ersten Kammer (5) durch eine zweite Mündung (6) zwischen der ersten (5) und zweiten (27) Kammer zu empfangen;
einer dritten Kammer (12), die angeordnet ist, um die Io nen von der zweiten Kammer (27) durch eine dritte Mündung (8) zwischen der zweiten und dritten Kammer zu empfangen;
einer Ionenablenkvorrichtung (10) in der dritten Kammer (12), die angeordnet ist, um die Ionen von der dritten Mün dung zu empfangen und die empfangenen Ionen abzulenken;
einer vierten Kammer (13), die angeordnet ist, um die Io nen von der Ablenkvorrichtung (10) in der dritten Kammer (12) durch eine vierte Mündung zwischen der dritten und vierten Kammer zu empfangen; und
einem offenen Ionenfalle-Massenspektrometer (14) in der vierten Kammer;
worin das offene Ionenfalle-Massenspektrometer (14) erste und zweite Endkappenelektroden enthält mit einer ersten Öff nung in der ersten Endkappenelektrode, durch die die Ionen empfangen werden, um zwischen den ersten und zweiten Endkap penelektroden gefangen zu werden, sowie eine zwischen den er sten und zweiten Endkappenelektroden angeordnete Ringelektro de und eine Halterung bzw. einen Träger zwischen den ersten und zweiten Endkappenelektroden zum Tragen der ersten und zweiten Endkappenelektroden und der Ringelektrode in einem offenen Aufbau.
2. Analysegerät nach Anspruch 1, ferner mit einem Detek
tor (11) in der dritten Kammer (12).
3. Analysegerät nach Anspruch 2, ferner mit einer Gate
elektrode (9) in der dritten Kammer (12) und einer Einrich
tung zum Steuern der Gateelektrode, um die Ionen durch die
Gateelektrode von der dritten Mündung zur Ablenkvorrichtung
(10) durchzulassen, und zum Steuern der Gateelektrode, um den
Durchgang aller Ionen durch die Gateelektrode zu blockieren,
wenn die Ionen gerade durch die Ablenkvorrichtung (10) zum
Detektor (11) durchgelassen werden, nachdem sie durch die
vierte Mündung durchgegangen sind.
4. Analysegerät nach Anspruch 3, ferner mit einer Ein
richtung zum Steuern der Ablenkvorrichtung (10), um die von
der dritten Mündung empfangenen Ionen um im wesentlichen ei
nen rechten Winkel zur vierten Mündung abzulenken, und zum
Steuern der Ablenkvorrichtung (10), um die von der vierten
Mündung zum Detektor (11) durchgehenden Ionen nicht abzulen
ken.
5. Analysegerät nach Anspruch 4, worin die Ionenquelle
(2) eine Plasmaionenquelle ist.
6. Analysegerät nach Anspruch 2, ferner mit einer Ein
richtung zum Steuern der Ablenkvorrichtung (10), um die von
der dritten Mündung empfangenen Ionen um im wesentlichen ei
nen rechten Winkel zur vierten Mündung abzulenken, und zum
Steuern der Ablenkvorrichtung (10), um die von der vierten
Mündung zum Detektor (11) durchgehenden Ionen nicht abzulen
ken.
7. Analysegerät nach Anspruch 2, worin die dritte Kammer
(12) einen Gesamtinnendruck aufweist, der niedriger als der
der vierten Kammer (13) ist.
8. Analysegerät nach Anspruch 7, worin der Gesamtinnen
druck in der dritten Kammer (12) geringer als oder gleich
10-5 Torr ist.
9. Analysegerät nach Anspruch 8, ferner mit einer Gate
elektrode (9) in der dritten Kammer (12) und einer Einrich
tung zum Steuern der Gateelektrode, um die Ionen von der
dritten Mündung durch die Gateelektrode zur Ablenkvorrichtung
(10) durchzulassen, und zum Steuern der Gateelektrode, um den
Durchgang aller Ionen durch die Gateelektrode zu blockieren,
wenn die Ionen gerade durch die Ablenkvorrichtung (10) zum
Detektor (11) durchgehen, nachdem sie durch die vierte Mün
dung durchgegangen sind.
10. Analysegerät nach Anspruch 9, ferner mit einer Ein
richtung zum Steuern der Ablenkvorrichtung (10), um die von
der dritten Mündung empfangenen Ionen um im wesentlichen ei
nen rechten Winkel zur vierten Mündung abzulenken, und zum
Steuern der Ablenkvorrichtung (10), um die von der vierten
Mündung zum Detektor (11) durchgehenden Ionen nicht abzulen
ken.
11. Analysegerät nach Anspruch 10, worin die Ionenquelle
(2) eine Plasmaionenquelle ist.
12. Analysegerät nach Anspruch 8, worin der Gesamtinnen
druck in der dritten Kammer (12) zwischen 10-5 und 10-6 liegt.
13. Analysegerät nach Anspruch 8, ferner mit einer Ein
richtung zum Steuern der Ablenkvorrichtung (10), um die von
der dritten Mündung empfangenen Ionen um im wesentlichen ei
nen rechten Winkel zur vierten Mündung abzulenken, und zum
Steuern der Ablenkvorrichtung (10), um die durch die vierte
Mündung zum Detektor (11) durchgehenden Ionen nicht abzulen
ken.
14. Analysegerät nach Anspruch 7, ferner mit einer Gate
elektrode (9) in der dritten Kammer und einer Einrichtung zum
Steuern der Gateelektrode, um die Ionen von der dritten Mün
dung durch die Gateelektrode (9) zur Ablenkvorrichtung (10)
durchzulassen, und zum Steuern der Gateelektrode, um den
Durchgang aller Ionen durch die Gateelektrode zu blockieren,
wenn die Ionen gerade durch die Ablenkvorrichtung (10) zum
Detektor (11) durchgelassen werden, nachdem sie durch die
vierte Mündung durchgegangen sind.
15. Analysegerät nach Anspruch 14, ferner mit einer Ein
richtung zum Steuern der Ablenkvorrichtung (10), um die von
der dritten Mündung empfangenen Ionen um im wesentlichen ei
nen rechten Winkel zur vierten Mündung abzulenken, und zum
Steuern der Ablenkvorrichtung (10), um die von der vierten
Mündung zum Detektor (11) durchgehenden Ionen nicht abzulen
ken.
16. Analysegerät nach Anspruch 7, ferner mit einer Ein
richtung zum Steuern der Ablenkvorrichtung (10), um die von
der dritten Mündung empfangenen Ionen um im wesentlichen ei
nen rechten Winkel zur vierten Mündung abzulenken, und zum
Steuern der Ablenkvorrichtung (10), um die durch die vierte
Mündung zum Detektor (11) durchgehenden Ionen nicht abzulen
ken.
17. Analysegerät nach Anspruch 2, worin die zweite End
kappe eine zweite Öffnung aufweist, durch die die Ionen zum
Detektor (11) gelangen, nachdem sie zwischen den ersten und
zweiten Endkappenelektroden gefangen sind, und die vierte
Mündung, die ersten und zweiten Öffnungen und der Detektor
(11) in einer im wesentlichen geraden Linie angeordnet sind.
18. Analysegerät nach Anspruch 2, worin die Ablenkvor
richtung (10) zwischen dem Detektor (11) und der vierten Mün
dung angeordnet ist.
19. Analysegerät nach Anspruch 1, worin die erste Kammer
(5) einen Gesamtinnendruck aufweist, der höher als der der
zweiten Kammer (27) ist, die zweite Kammer (27) einen Gesamt
innendruck aufweist, der höher als der der dritten Kammer
(12) ist, und die dritte Kammer (12) einen Gesamtinnendruck
aufweist, der niedriger als der der vierten Kammer (13) ist.
20. Analysegerät nach Anspruch 19, ferner mit einer Ein
richtung zum Steuern der Ablenkvorrichtung (10), um die von
der dritten Mündung empfangenen Ionen um im wesentlichen ei
nen rechten Winkel zur vierten Mündung abzulenken, und zum
Steuern der Ablenkvorrichtung (10), um die von der vierten
Mündung zum Detektor (11) durchgehenden Ionen nicht abzulen
ken.
21. Analysegerät nach Anspruch 20, ferner mit einer Gate
elektrode (9) in der dritten Kammer (12) und einer Einrich
tung zum Steuern der Gateelektrode (9), um die Ionen durch
die Gateelektrode (9) von der dritten Mündung zur Ablenkvor
richtung (10) durchzulassen, und zum Steuern der Gateelektro
de, um den Durchgang aller Ionen durch die Gateelektrode zu
blockieren, wenn die Ionen gerade durch die Ablenkvorrichtung
(10) zum Detektor (11) durchgelassen werden, nachdem sie
durch die vierte Mündung durchgegangen sind.
22. Analysegerät nach Anspruch 1, worin der Träger mehre
re Stangen (19) enthält, die die ersten und zweiten Endkap
penelektroden und die Ringelektrode miteinander verbinden.
23. Analysegerät nach Anspruch 1, worin die Ionenquelle
(2) eine Plasmaionenquelle ist.
24. Ionenfalle-Massenspektrometer mit:
ersten und zweiten Endkappenelektroden;
ersten und zweiten Endkappenelektroden;
worin die erste Endkappenelektrode eine gemeinsame Öff
nung hat, durch die Ionen sowohl eingeführt werden, um gefan
gen zu werden, als auch extrahiert werden, nachdem sie gefan
gen sind.
25. Offenes Ionenfalle-Massenspektrometer mit:
ersten und zweiten Endkappenelektroden;
einer zwischen den ersten und zweiten Endkappenelektroden angeordneten Ringelektrode; und
einem Träger zwischen den ersten und zweiten Endkappen elektroden zum Tragen der ersten und zweiten Endkappenelek troden und der Ringelektrode in einem offenen Aufbau;
worin die erste Endkappenelektrode eine gemeinsame Öff nung aufweist, durch die Ionen sowohl eingeführt werden, um gefangen zu werden, als auch extrahiert werden, nachdem sie gefangen sind.
ersten und zweiten Endkappenelektroden;
einer zwischen den ersten und zweiten Endkappenelektroden angeordneten Ringelektrode; und
einem Träger zwischen den ersten und zweiten Endkappen elektroden zum Tragen der ersten und zweiten Endkappenelek troden und der Ringelektrode in einem offenen Aufbau;
worin die erste Endkappenelektrode eine gemeinsame Öff nung aufweist, durch die Ionen sowohl eingeführt werden, um gefangen zu werden, als auch extrahiert werden, nachdem sie gefangen sind.
26. Analysegerät mit:
einer Ionenquelle (2);
einem ersten Bereich, der einen Ionendetektor (11) ent hält; und
einem zweiten Bereich, der ein Ionenfalle-Massenspektro meter (14) enthält;
worin der erste Bereich so angeordnet ist, daß er von der Ionenquelle (2) emittierte Ionen empfängt, bevor die Ionen in das Ionenfalle-Massenspektrometer (14) eintreten.
einer Ionenquelle (2);
einem ersten Bereich, der einen Ionendetektor (11) ent hält; und
einem zweiten Bereich, der ein Ionenfalle-Massenspektro meter (14) enthält;
worin der erste Bereich so angeordnet ist, daß er von der Ionenquelle (2) emittierte Ionen empfängt, bevor die Ionen in das Ionenfalle-Massenspektrometer (14) eintreten.
27. Analysegerät nach Anspruch 26,
worin der erste Bereich einen Gesamtinnendruck aufweist,
der niedriger als der des zweiten Bereichs ist.
28. Analysegerät mit:
einer Ionenquelle (2);
einem ersten Bereich, der einen Ionendetektor (11) ent hält;
einem zweiten Bereich, der ein offenes Ionenfalle-Massen spektrometer (14) enthält;
worin das offene Ionenfalle-Massenspektrometer (14) erste und zweite Endkappenelektroden, wobei die erste Endkappen elektrode eine Öffnung aufweist, durch die Ionen eingeführt werden, um zwischen den ersten und zweiten Endkappenelektro den gefangen zu werden, eine zwischen den ersten und zweiten Endkappenelektroden angeordnete Ringelektrode und einen Trä ger zwischen den ersten und zweiten Endkappenelektroden zum Tragen der ersten und zweiten Endkappenelektroden und der Ringelektrode in einem offenen Aufbau enthält; und
worin der erste Bereich so angeordnet ist, daß er von der Ionenquelle (2) emittierte Ionen empfängt, bevor die Ionen in das Ionenfalle-Massenspektrometer (14) eintreten.
einer Ionenquelle (2);
einem ersten Bereich, der einen Ionendetektor (11) ent hält;
einem zweiten Bereich, der ein offenes Ionenfalle-Massen spektrometer (14) enthält;
worin das offene Ionenfalle-Massenspektrometer (14) erste und zweite Endkappenelektroden, wobei die erste Endkappen elektrode eine Öffnung aufweist, durch die Ionen eingeführt werden, um zwischen den ersten und zweiten Endkappenelektro den gefangen zu werden, eine zwischen den ersten und zweiten Endkappenelektroden angeordnete Ringelektrode und einen Trä ger zwischen den ersten und zweiten Endkappenelektroden zum Tragen der ersten und zweiten Endkappenelektroden und der Ringelektrode in einem offenen Aufbau enthält; und
worin der erste Bereich so angeordnet ist, daß er von der Ionenquelle (2) emittierte Ionen empfängt, bevor die Ionen in das Ionenfalle-Massenspektrometer (14) eintreten.
29. Analysegerät nach Anspruch 28,
worin der erste Bereich einen Gesamtinnendruck aufweist,
der niedriger als der des zweiten Bereichs ist.
30. Analysegerät mit:
einer Ionenquelle (2);
einem ersten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um durch die Ionenquelle (2) erzeugte Ionen von einem Bereich mit at mosphärischem Druck durch eine erste Mündung einer ersten Barriere einzuführen, die den Bereich mit atmosphärischem Druck und den ersten Abpumpbereich trennt;
einem zweiten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um die Ionen vom ersten Abpumpbereich durch eine zweite Mündung ei ner zweiten Barriere einzuführen, die den ersten Abpumpbe reich und den zweiten Abpumpbereich trennt;
einem dritten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um die Ionen vom zweiten Abpumpbereich durch eine dritte Mündung ei ner dritten Barriere einzuführen, die den zweiten Abpumpbe reich und den dritten Abpumpbereich trennt;
einem vierten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um die Ionen vom dritten Abpumpbereich durch eine vierte Mündung ei ner vierten Barriere einzuführen, die den dritten Abpumpbe reich und den vierten Abpumpbereich trennt; und
einem Ionenfalle-Massenspektrometer (14) im vierten Ab pumpbereich.
einer Ionenquelle (2);
einem ersten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um durch die Ionenquelle (2) erzeugte Ionen von einem Bereich mit at mosphärischem Druck durch eine erste Mündung einer ersten Barriere einzuführen, die den Bereich mit atmosphärischem Druck und den ersten Abpumpbereich trennt;
einem zweiten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um die Ionen vom ersten Abpumpbereich durch eine zweite Mündung ei ner zweiten Barriere einzuführen, die den ersten Abpumpbe reich und den zweiten Abpumpbereich trennt;
einem dritten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um die Ionen vom zweiten Abpumpbereich durch eine dritte Mündung ei ner dritten Barriere einzuführen, die den zweiten Abpumpbe reich und den dritten Abpumpbereich trennt;
einem vierten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um die Ionen vom dritten Abpumpbereich durch eine vierte Mündung ei ner vierten Barriere einzuführen, die den dritten Abpumpbe reich und den vierten Abpumpbereich trennt; und
einem Ionenfalle-Massenspektrometer (14) im vierten Ab pumpbereich.
31. Analysegerät mit:
einer Ionenquelle (2);
einem ersten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um durch die Ionenquelle (2) erzeugte Ionen von einem Bereich mit at mosphärischem Druck durch eine erste Mündung einer ersten Barriere einzuführen, die den Bereich mit atmosphärischem Druck und den ersten Abpumpbereich trennt;
einem zweiten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um die Ionen vom ersten Abpumpbereich durch eine zweite Mündung ei ner zweiten Barriere einzuführen, die den ersten Abpumpbe reich und den zweiten Abpumpbereich trennt;
einem dritten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um die Ionen vom zweiten Abpumpbereich durch eine dritte Mündung ei ner dritten Barriere einzuführen, die den zweiten Abpumpbe reich und den dritten Abpumpbereich trennt;
einem vierten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um die Ionen vom dritten Abpumpbereich durch eine vierte Mündung ei ner vierten Barriere einzuführen, die den dritten Abpumpbe reich und den vierten Abpumpbereich trennt; und
einem offenen Ionenfalle-Massenspektrometer (14) im vier ten Abpumpbereich;
worin das offene Ionenfalle-Massenspektrometer (14) erste und zweite Endkappenelektroden, wobei die erste Endkappen elektrode eine Öffnung aufweist, durch die die Ionen einge führt werden, um zwischen den ersten und zweiten Endkappen elektroden gefangen zu werden, eine zwischen den ersten und zweiten Endkappenelektroden angeordnete Ringelektrode und ei nen Träger zwischen den ersten und zweiten Endkappenelektro den zum Tragen der ersten und zweiten Endkappenelektroden und der Ringelektrode in einem offenen Aufbau enthält.
einer Ionenquelle (2);
einem ersten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um durch die Ionenquelle (2) erzeugte Ionen von einem Bereich mit at mosphärischem Druck durch eine erste Mündung einer ersten Barriere einzuführen, die den Bereich mit atmosphärischem Druck und den ersten Abpumpbereich trennt;
einem zweiten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um die Ionen vom ersten Abpumpbereich durch eine zweite Mündung ei ner zweiten Barriere einzuführen, die den ersten Abpumpbe reich und den zweiten Abpumpbereich trennt;
einem dritten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um die Ionen vom zweiten Abpumpbereich durch eine dritte Mündung ei ner dritten Barriere einzuführen, die den zweiten Abpumpbe reich und den dritten Abpumpbereich trennt;
einem vierten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um die Ionen vom dritten Abpumpbereich durch eine vierte Mündung ei ner vierten Barriere einzuführen, die den dritten Abpumpbe reich und den vierten Abpumpbereich trennt; und
einem offenen Ionenfalle-Massenspektrometer (14) im vier ten Abpumpbereich;
worin das offene Ionenfalle-Massenspektrometer (14) erste und zweite Endkappenelektroden, wobei die erste Endkappen elektrode eine Öffnung aufweist, durch die die Ionen einge führt werden, um zwischen den ersten und zweiten Endkappen elektroden gefangen zu werden, eine zwischen den ersten und zweiten Endkappenelektroden angeordnete Ringelektrode und ei nen Träger zwischen den ersten und zweiten Endkappenelektro den zum Tragen der ersten und zweiten Endkappenelektroden und der Ringelektrode in einem offenen Aufbau enthält.
32. Analysegerät mit:
einer Ionenquelle (2);
einem ersten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um durch die Ionenquelle (2) erzeugte Ionen von einem Bereich mit at mosphärischem Druck durch eine erste Mündung einer ersten Barriere einzuführen, die den Bereich mit atmosphärischem Druck und den ersten Abpumpbereich trennt;
einem zweiten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um die Ionen vom ersten Abpumpbereich durch eine zweite Mündung ei ner zweiten Barriere einzuführen, die den ersten Abpumpbe reich und den zweiten Abpumpbereich trennt;
einem dritten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um die Ionen vom zweiten Abpumpbereich durch eine dritte Mündung ei ner dritten Barriere einzuführen, die den zweiten Abpumpbe reich und den dritten Abpumpbereich trennt;
einem vierten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um die Ionen vom dritten Abpumpbereich durch eine vierte Mündung ei ner vierten Barriere einzuführen, die den dritten Abpumpbe reich und den vierten Abpumpbereich trennt;
worin der erste Abpumpbereich einen Gesamtinnendruck auf weist, der höher als der des zweiten Abpumpbereichs ist, der zweite Abpumpbereich einen Gesamtinnendruck aufweist, der hö her als der des dritten Abpumpbereichs ist, der dritte Ab pumpbereich einen Gesamtinnendruck aufweist, der niedriger als der des vierten Abpumpbereichs ist, und der vierte Ab pumpbereich einen Gesamtinnendruck aufweist, der niedriger als der des ersten Abpumpbereichs ist; und
einem Ionenfalle-Massenspektrometer (14) im vierten Ab pumpbereich.
einer Ionenquelle (2);
einem ersten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um durch die Ionenquelle (2) erzeugte Ionen von einem Bereich mit at mosphärischem Druck durch eine erste Mündung einer ersten Barriere einzuführen, die den Bereich mit atmosphärischem Druck und den ersten Abpumpbereich trennt;
einem zweiten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um die Ionen vom ersten Abpumpbereich durch eine zweite Mündung ei ner zweiten Barriere einzuführen, die den ersten Abpumpbe reich und den zweiten Abpumpbereich trennt;
einem dritten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um die Ionen vom zweiten Abpumpbereich durch eine dritte Mündung ei ner dritten Barriere einzuführen, die den zweiten Abpumpbe reich und den dritten Abpumpbereich trennt;
einem vierten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um die Ionen vom dritten Abpumpbereich durch eine vierte Mündung ei ner vierten Barriere einzuführen, die den dritten Abpumpbe reich und den vierten Abpumpbereich trennt;
worin der erste Abpumpbereich einen Gesamtinnendruck auf weist, der höher als der des zweiten Abpumpbereichs ist, der zweite Abpumpbereich einen Gesamtinnendruck aufweist, der hö her als der des dritten Abpumpbereichs ist, der dritte Ab pumpbereich einen Gesamtinnendruck aufweist, der niedriger als der des vierten Abpumpbereichs ist, und der vierte Ab pumpbereich einen Gesamtinnendruck aufweist, der niedriger als der des ersten Abpumpbereichs ist; und
einem Ionenfalle-Massenspektrometer (14) im vierten Ab pumpbereich.
33. Analysegerät mit:
einer Ionenquelle (2); einem ersten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um durch die Ionenquelle (2) erzeugte Ionen von einem Bereich mit at mosphärischem Druck durch eine erste Mündung einer ersten Barriere einzuführen, die den Bereich mit atmosphärischem Druck und den ersten Abpumpbereich trennt;
einem zweiten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um die Ionen vom ersten Abpumpbereich durch eine zweite Mündung ei ner zweiten Barriere einzuführen, die den ersten Abpumpbe reich und den zweiten Abpumpbereich trennt;
einem dritten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um die Ionen vom zweiten Abpumpbereich durch eine dritte Mündung ei ner dritten Barriere einzuführen, die den zweiten Abpumpbe reich und den dritten Abpumpbereich trennt;
einem vierten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um die Ionen vom dritten Abpumpbereich durch eine vierte Mündung ei ner vierten Barriere einzuführen, die den dritten Abpumpbe reich und den vierten Abpumpbereich trennt;
worin der erste Abpumpbereich einen Gesamtinnendruck auf weist, der höher als der des zweiten Abpumpbereichs ist, der zweite Abpumpbereich einen Gesamtinnendruck aufweist, der hö her als dem des dritten Abpumpbereichs ist, der dritte Ab pumpbereich einen Gesamtinnendruck aufweist, der niedriger als der des vierten Abpumpbereichs ist, und der vierte Ab pumpbereich einen Gesamtinnendruck aufweist, der niedriger als der des ersten Abpumpbereichs ist; und
einem offenen Ionenfalle-Massenspektrometer (14) im vier ten Abpumpbereich;
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einer Ionenquelle (2); einem ersten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um durch die Ionenquelle (2) erzeugte Ionen von einem Bereich mit at mosphärischem Druck durch eine erste Mündung einer ersten Barriere einzuführen, die den Bereich mit atmosphärischem Druck und den ersten Abpumpbereich trennt;
einem zweiten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um die Ionen vom ersten Abpumpbereich durch eine zweite Mündung ei ner zweiten Barriere einzuführen, die den ersten Abpumpbe reich und den zweiten Abpumpbereich trennt;
einem dritten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um die Ionen vom zweiten Abpumpbereich durch eine dritte Mündung ei ner dritten Barriere einzuführen, die den zweiten Abpumpbe reich und den dritten Abpumpbereich trennt;
einem vierten Abpumpbereich, der angeordnet ist, um die Ionen vom dritten Abpumpbereich durch eine vierte Mündung ei ner vierten Barriere einzuführen, die den dritten Abpumpbe reich und den vierten Abpumpbereich trennt;
worin der erste Abpumpbereich einen Gesamtinnendruck auf weist, der höher als der des zweiten Abpumpbereichs ist, der zweite Abpumpbereich einen Gesamtinnendruck aufweist, der hö her als dem des dritten Abpumpbereichs ist, der dritte Ab pumpbereich einen Gesamtinnendruck aufweist, der niedriger als der des vierten Abpumpbereichs ist, und der vierte Ab pumpbereich einen Gesamtinnendruck aufweist, der niedriger als der des ersten Abpumpbereichs ist; und
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