DE68917381T2 - Massenspektrometer. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Massenspektrometer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches Massenspektrometer ist aus der US-A-4 136 280 bekannt. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Massenspektrometer, das mit einem Ionendetektor versehen ist, der sowohl positive als auch negative Ionen mit hoher Empfindlichkeit erfassen kann.
• Der in Massenspektrometern zum Erfassen von positiven und negativen Ionen herkömmlich vorgesehene Ionendetektor besteht aus einem Ion-Elektron-Konverter, einem Elektron-Photon-Konverter und einem Photoelektronenvervielfacher, wie es zum Beispiel in einem Artikel von H. Tamura et al. ("Shinku", Band 19 Nr. 8, 1976, Seiten 280 bis 288) beschrieben ist.
• Dieser Ionendetektor kann sowohl positive als auch negative Ionen erfassen, aber er kann nicht die Erzeugung von Rauschen im Photoelektronenvervielfacher verhindern. Entsprechend ist in dem Fall, daß positive Ionen erfaßt werden, der Ionendetektor in der Erfassungsempfindlichkeit dem folgenden Ionendetektor unterlegen, der nur positive Ionen erfassen kann.
• Gewöhnlich werden die positiven Ionen, die in einem Massenspektrometer erzeugt werden, mit einem Ionendetektor erfaßt, der den in der Fig. 6A gezeigten Aufbau hat. Die Fig. 6B zeigt die Beziehung zwischen den Potentialen der Elektroden in der Fig. 6A. Gemäß Fig. 6A treffen positive Ionen, die aus einem Massenseparator 3 austreten und eine bestimmte Masse haben, auf eine Ionen-Elektronen-Umwandlungsfläche 7 (das heißt auf die Kathode 7 eines Elektronenvervielfachers 8), die auf einem hohen negativen Potential liegt, und erzeugen dort Sekundärelektronen. Die Sekundärelektronen werden im Elektronenvervielfacher 8 vervielfacht und in der Form eines Stromsignales zu einer Datenaufzeichnungseinheit 19 weitergegeben. Der Elektronenvervielfacher 8 erzeugt extrem wenig Rauschen, und er wird daher allgemein zum Erfassen und Verstärken der positiven Ionen verwendet, die in Massenspektrometern erzeugt werden.
• Der Elektronenvervielfacher 8 kann jedoch aus den folgenden Gründen nicht zum Erfassen von negativen Ionen verwendet werden. Um die an der Ionen-Elektronen-Umwandlungsfläche erzeugten Sekundärelektronen zu vervielfachen, ist es erforderlich, daß das Potential der Kathode 7 niedriger ist als das Potential des Stromabgabeabschnittes 9. Der Massenseparator 3 und eine Blende 4 liegen auf Erdpotential. Damit ein negatives Ion durch den Massenseparator 3 läuft und an der Kathode 7 ein Sekundärelektron erzeugt, ist es daher erforderlich, an die Kathode 7 ein hohes positives Potential zu legen, wie es in der Fig. 6B gezeigt ist. Da der Stromabgabeabschnitt 9 (das heißt die Anode des Elektronenvervielfachers 8) auf einem Potential liegt, das höher ist als das Potential der Kathode 7, liegt die Datenaufzeichnungseinheit 19 notgedrungen auf einem hohen positiven Potential.
• In der eingangs erwähnten US-A-4 136 280 ist ein Ionendetektor für ein Massenspektrometer beschrieben, der gleichzeitig sowohl positive als auch negative Ionen aufzeichnet und der dafür zwei Elektronenvervielfacherröhren aufweist. Um negative Ionen verarbeiten zu können, ist die Elektronenvervielfacherröhre für die negativen Ionen an eine hohe Vorspannung angeschlossen. Um die hohe Vorspannung der Röhre aufnehmen zu können, muß daher der Vorverstärker, an den das Signal der Röhre angelegt wird, in der Lage sein, bei der hohen Vorspannung von einigen kV über Erde zu arbeiten. Auch ist es wegen der Größe der Vervielfacher und der Möglichkeit von elektrischen Überschlägen dazwischen sehr schwierig, zwei Elektronenvervielfacher, von denen der eine auf einer hohen positiven Spannung und der andere auf einer hohen negativen Spannung liegt, nahe beieinander anzuordnen.
• Um dieses Problem zu lösen, wurde auch bereits ein Impulszählverfahren vorgeschlagen, bei dem eine direkte Verbindung zwischen der Anode 9 und der Datenaufzeichnungseinheit 19 vermieden wird. Das Impulszählverfahren hat jedoch den folgenden Nachteil. Wenn das ionenoptische System einer Ionenquelle 2 und das ionenoptische System zwischen der Ionenquelle 2 und dem Elektronenvervielfacher 8 verbessert wird, um die Anzahl Ionen zu erhöhen, die die Kathode 7 erreichen, um dadurch die Ionenerfassungsempfindlichkeit zu steigern, wird es wegen der kurzen Impulsabstände unmöglich, alle Ionen vollständig zu erfassen. Zum Beispiel ist ein Massenspektrometer, das in der Lage ist, Atome und Moleküle bei Atmosphärendruck zu ionisieren, ein hochempfindliches analytisches Instrument, das zum Nachweis geringster Spuren verwendet wird. Um extrem geringe Spuren von Komponenten zu erfassen, ist es erforderlich, kleine Maxima festzustellen. Beim Impulszählverfahren muß das der Hauptkomponente entsprechende Hauptmaximum zusammen mit den kleinen Maxima erfaßt werden. Wenn die obigen ionenoptischen Systeme verbessert werden, um die Anzahl der Ionen zu erhöhen, die in der Lage sind, den Elektronenvervielfacher 8 zu erreichen, wird der der Hauptkomponente entsprechende Ionenstrom größer als 10&supmin;¹&sup0; A. Ein so großer Ionenstrom kann mit dem Impulszählverfahren nicht gemessen werden.
• Angesichts dieser Tatsachen wurde zum Erfassen negativer Ionen ein Ionendetektor mit dem in der Fig. 7A gezeigten Aufbau verwendet. Gemäß Fig. 7A wird ein negatives Ion mittels eines Ion-Elektron-Konverters 10, der auf einem hohen positiven Potential liegt, wie es in der Fig. 7B durch eine gestrichelte Linie angezeigt ist, in ein Elektron umgewandelt. Das so erhaltene Elektron wird mit einem Elektron-Photon-Konverter 13, der auf einem positiven Potential liegt, das größer ist als das positive Potential des Ion-Elektron-Konverters 10, in ein Photon umgewandelt. Das Photon aus dem Elektron-Photon- Konverter 13 wird in einem Photoelektronenvervielfacher 15 erfaßt und verstärkt, dessen Ausgangsstrom zur Datenaufzeichnungseinheit 19 gegeben wird. Der Stromabgabeabschnitt 17 des Photoelektronenvervielfachers 15 liegt auf Erdpotential. Die Datenaufzeichnungseinheit 19 kann daher also auch auf Erdpotential liegen.
• Wenn der Ion-Elektron-Konverter 10 und der Elektron-Photon-Konverter 13 auf hohem negativen Potential bzw. auf hohem positiven Potential liegen, wie es in der Fig. 7B durch eine ausgezogene Linie angezeigt ist, kann der Ionendetektor der Fig. 7A positive Ionen erfassen. Das heißt, dieser Ionendetektor kann sowohl negative als auch positive Ionen erfassen.
• Der Ionendetektor der Fig. 7A weist jedoch den folgenden Nachteil auf. Der Photoelektronenvervielfacher 15 wird leichter durch Streulicht, kosmische Strahlen und anderes beeinflußt als der Elektronenvervielfacher 8 der Fig. 6A, das heißt, im Photoelektronenvervielfacher 15 wird leichter Rauschen erzeugt. Der Ionendetektor der Fig. 7A ist daher im Signal-Rausch-Verhältnis dem positiven Ionendetektor der Fig. 6A unterlegen und kann keine Ionen von Spurenelementen erfassen.
• In der Druckschrift REV. SCI. INSTRUM., Band 49 Nr. 9, Sept. 1978, Seiten 1250-1256, American Institute of Physics; L.A. DIETZ et al.: "Electron multiplier-scintillator detector for pulse counting positive or negative ions" ist ein Ionendetektor zum Erfassen von positiven und negativen Ionen in der Massenspektrometrie beschrieben, der einen Ion-Elektron-Konverter, einen Elektron-Photon-Konverter und einen Photoelektronenvervielfacher aufweist, entsprechend dem herkömmlichen, oben erwähnten Aufbau zum Erfassen von positiven und negativen Ionen. Um den Nachteil zu vermeiden, daß der Photoelektronenvervielfacher sehr rauschbehaftet ist, wird zwischen dem Ion-Elektron-Konverter und dem Elektron-Photon-Konverter ein Elektronenvervielfacher vorgesehen. Der Elektronenvervielfacher dient als elektronischer Vorverstärker, der jeden Impuls von Sekundärelektronen, der vom Konverter abgegeben wird, rauschfrei verstärkt. Dadurch kann die Verstärkung im Photoelektronenvervielfacher auf einen relativ kleinen Wert eingestellt werden.
• Um mit dem Ionendetektor, der oben mit Bezug zur Fig. 7A beschrieben wurde, negative Ionen zu erfassen, nachdem positive Ionen mit dem Ionendetektor der Fig 6A festgestellt wurden, ist es erforderlich, den Ionendetektor der Fig. 6A durch den Ionenverstärker der Fig. 7A zu ersetzen. Um mit dem Ionendetektor der Fig. 6A positive Ionen mit hoher Empfindlichkeit zu erfassen, nachdem mit dem Ionendetektor der Fig. 7A negative Ionen erfaßt wurden, ist es des weiteren erforderlich, den Ionendetektor der Fig. 7A durch den Ionendetektor der Fig. 6A zu ersetzen. Das Austauschen des einen Ionendetektors der Fig. 6A bzw. 7A gegen den anderen Ionendetektor ist mühsam und zeitaufwendig. Es ist daher praktisch unmöglich, dieses Austauschen häufig durchzuführen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Massenspektrometer zu schaffen, das mit einem Ionendetektor versehen ist, der nicht nur positive Ionen mit hoher Empfindlichkeit, sondern auch negative Ionen erfassen kann.
• Um diese Aufgabe zu lösen, ist erfindungsgemäß ein Massenspektrometer vorgesehen, bei dem, wie im Anspruch 1 beschrieben und wie in den Fig. 1A und 2A gezeigt, in einem evakuierbaren Behälter 1 zusammen mit einem Massenseparator 3 ein Elektronenvervielfacher 8 zum Erfassen positiver Ionen und ein Photoelektronenvervielfacher 15 zum Erfassen negativer Ionen derart untergebracht sind, daß der Elektronenvervielfacher 8 und der Photoelektronenvervielfacher 15 hinter dem Massenseparator 3 angeordnet sind.
• Wie aus den Fig. 2A und 2B ersichtlich ist, werden positive Ionen 27, die den Massenseparator 3 durchlaufen haben, durch ein großes negatives Potential beschleunigt, das an der Kathode 7 des Elektronenvervielfachers 8 liegt, und treffen dann auf die Kathode 7, um Sekundärelektronen zu erzeugen. Die so erhaltenen Sekundärelektronen werden im Elektronenvervielfacher 8 vervielfacht, um als Stromsignal erfaßt zu werden, das zu einer Datenaufzeichnungseinheit 19 gegeben wird. Wie aus den Fig. 1A und 1B ersichtlich ist, werden des weiteren negative Ionen 26 mit einem Ion-Elektron-Konverter 10, einem Elektron-Photon-Konverter 13 und einem Photoelektronenvervielfacher 15 erfaßt, die alle im evakuierbaren Behälter 1 angeordnet sind. Genauer, es werden die negativen Ionen 26, die den Massenseparator 3 durchlaufen haben, durch den Potentialgradienten zwischen dem Ion-Elektron-Konverter 10, der auf einem hohen positiven Potential liegt, und dem Massenseparator 3 in Richtung zum Ion-Elektron-Konverter 10 hin beschleunigt und treffen dann auf den Ion-Elektron-Konverter 10, um dort Elektronen zu erzeugen. Die so erzeugten Elektronen werden in Richtung zum Elektron-Photon-Konverter 13 hin beschleunigt, der auf einem positiven Potential liegt, das viel größer ist als das Potential am Ion-Elektron-Konverter 10, und sie werden dann in den Elektron-Photon-Konverter 13 geführt, um Photonen zu erzeugen. Die Photonen vom Elektron-Photon-Konverter 13 werden durch die photoelektrische Umwandlungsfläche des Photoelektronenvervielfachers 15 in Photoelektronen umgewandelt, die im Photoelektronenvervielfacher 15 vervielfacht werden. Ein der Menge an negativen Ionen entsprechendes Stromsignal wird dann vom Photoelektronenvervielfacher 15 zur Datenaufzeichnungseinheit 19 gegeben.
• Wie oben erwähnt, sind sowohl der Elektronenvervielfacher 8 zum Erfassen positiver Ionen als auch der Photoelektronenvervielfacher 15 zum Erfassen negativer Ionen im evakuierbaren Behälter 1 angeordnet. Es können daher nicht nur positive Ionen mit hoher Empfindlichkeit, sondern auch negative Ionen erfaßt werden. Aufgrund der Größe und Form des Elektronenvervielfachers 8 und des Photoelektronenvervielfachers 15 ist es jedoch schwierig, den Elektronenvervielfacher 8 und den Photoelektronenvervielfacher 15 fest so im evakuierbaren Behälter 1 anzuordnen, daß die jeweils vom Elektronenvervielfacher 8 bzw. Photoelektronenvervielfacher 15 erfaßte Menge an Ionen maximal wird.
• Um dieses Problem zu lösen, werden gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung der Elektronenvervielfacher 8 und der Photoelektronenvervielfacher 15 im evakuierbaren Behälter 1 durch einen Bewegungsmechanismus, der außerhalb des Behälters 1 vorgesehen ist, so bewegt, daß jeweils sowohl der Elektronenvervielfacher 8 als auch der Photoelektronenvervielfacher 15 an der optimalen Stelle der Ionenbahn plaziert ist. Damit kann, im Gegensatz zum herkömmlichen Ionendetektor zum Erfassen von positiven und negativen Ionen, das erfindungsgemäße Massenspektrometer positive Ionen erfassen, ohne daß der Signal-Rausch-Abstand verschlechtert wird.
• Die Fig. 1A und 2A sind schematische Darstellungen einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Massenspektrometers.
• Die Fig. 1B zeigt graphisch die Beziehung zwischen den Potentialen der Elektroden bei der Anordnung der Fig. 1A.
• Die Fig. 2B zeigt graphisch die Beziehung zwischen den Potentialen der Elektroden bei der Anordnung der Fig. 2A.
• Die Fig. 3 zeigt graphisch ein Massenspektrum, das mit der Ausführungsform der Fig. 1A und 2A erhalten wird.
• Die Fig. 4 zeigt graphisch ein Massenspektrum, das mit einem herkömmlichen Massenspektrometer erhalten wird.
• Die Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Massenspektrometers.
• Die Fig. 6A ist eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Massenspektrometers, mit dem nur positive Ionen erfaßt werden können.
• Die Fig. 6B zeigt graphisch die Beziehung zwischen den Potentialen der Elektroden des Massenspektrometers der Fig. 6A.
• Die Fig. 7A ist eine schematische Darstellung eines weiteren herkömmlichen Massenspektrometers, mit dem positive und negative Ionen erfaßt werden können.
• Die Fig. 7B zeigt graphisch die Beziehung zwischen den Potentialen der Elektroden des Massenspektrometers der Fig. 7A.
• Es erfolgt nun die Erläuterung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Massenspektrometers anhand der Fig. 1A, 1B, 2A und 2B.
• Gemäß Fig. 1A sind der Elektronenvervielfacher 8 und der Photoelektronenvervielfacher 15 so im evakuierbaren Behälter 1 angeordnet, daß diese Vervielfacher parallel zueinander liegen. Des weiteren sind der Elektronenvervielfacher 8, eine Ablenkvorrichtung 6, der Ion-Elektron-Konverter 10, der Elektron-Photon-Konverter (das heißt Szintillator) 13 und der Photoelektronenvervielfacher 15 alle auf der Oberfläche einer bewegbaren Halterung 16 befestigt. Die bewegbare Halterung 16 ist über eine Verbindungsstange 23 und einen Faltenbalg 22 mit einem Bewegungsmechanismus 20 verbunden, der außerhalb des evakuierbaren Behälters 1 vorgesehen ist. Durch die Betätigung des Bewegungsmechanismusses 20 an der Außenseite des evakuierbaren Behälters 1 wird die bewegbare Halterung 16 in den durch Pfeile angezeigten Richtungen 30 bewegt.
• Zunächst erfolgt anhand der Fig. 1A und 1B die Erläuterung des Falles, daß negative Ionen erfaßt werden. Gemäß Fig. 1A werden negative Ionen 26, die von einer Ionenquelle 2 kommen und die durch den Massenseparator 3 und eine Blende 4 gelaufen sind, durch die auf negativem Potential liegende Ablenkvorrichtung 6 zum Ion-Elektron-Konverter 10 hin abgelenkt und durch das am Ion-Elektron-Konverter 10 liegende hohe positive Potential beschleunigt, um auf die Ionen-Elektronen- Umwandlungsfläche 11 des Konverters 10 einzufallen und dadurch Elektronen zu erzeugen. Die so erhaltenen Elektronen werden in einem Elektronenverstärker 12 verstärkt und dann durch den Elektron-Photon-Konverter (das heißt Szintillator) 13 auf hohem Potential, das größer ist als das Potential des Elektronenverstärkers 12, beschleunigt und zum Szintillator 13 geführt. Die zum Szintillator 13 geführten Elektronen werden dort in Photonen umgewandelt. Die Photonen vom Szintillator 13 werden durch die photoelektrische Umwandlungsfläche 14 des Photoelektronenvervielfachers 15 in Elektronen umgewandelt. Die so erzeugten Elektronen werden im Photoelektronenvervielfacher 15 vervielfacht, um einen Signalstrom zu erzeugen, der über einen Stromabgabeanschluß 18 zu der Datenaufzeichnungseinheit 19 geführt wird. Wie oben erwähnt, bewegen sich vom Szintillator 13 zur photoelektrischen Umwandlungsfläche 14 keine Elektronen, sondern Photonen, das heißt es befindet sich zwischen dem Szintillator 13 und dem Photoelektronenvervielfacher 15 ein Lichtausbreitungsraum. Es ist daher nicht erforderlich, zwischen dem Szintillator 13 und dem Photoelektronenvervielfacher 15 ein elektrisches Feld auszubilden, und das Potential des Stromabgabeabschnittes 17 des Photoelektronenvervielfachers 15 kann daher gleich dem Erdpotential sein.
• Es erfolgt nun anhand der Fig. 2A und 2B eine Erläuterung des Falles, daß positive Ionen erfaßt werden. In diesem Fall liegt die Ablenkvorrichtung 6 auf positivem Potential, um positive Ionen 27 zur Ionen-Elektronen-Umwandlungsfläche 7 des Elektronenvervielfachers 8 hin abzulenken. Die abgelenkten positiven Ionen 27 treffen auf die Ionen-Elektronen-Umwandlungsfläche 7 und erzeugen dort Elektronen. Die so erzeugten Elektronen werden im Elektronenvervielfacher 8 vervielfacht, um einen Signalstrom zu erzeugen, der über einen weiteren Stromabgabeanschluß 18 zur Datenaufzeichnungseinheit 19 geführt wird.
• Wie oben erwähnt, können mit der vorliegenden Ausführungsform sowohl negative Ionen als auch positive Ionen erfaßt werden. Es ist anzumerken, daß sich die Anordnung der Fig. 1A von der der Fig. 2A in der Position der bewegbaren Halterung 16 unterscheidet.
• Bei einem Quadrupol-Massenspektrometer laufen zusätzlich zu Ionen auch angeregte neutrale Moleküle durch den Massenseparator 3. Wenn die angeregten neutralen Moleküle auf eine der Ionen-Elektronen-Umwandlungsflächen 7 und 11 treffen, werden Elektronen erzeugt. Die auf die neutralen Moleküle zurückzuführenden Elektronen addieren sich zu den auf die Ionen zurückzuführenden Elektronen und stellen daher bei der Erfassung der Ionen eine Rauschkomponente dar. Mit anderen Worten verringern die auf eine der Ionen-Elektronen-Umwandlungsflächen 7 und 11 einfallenden angeregten neutralen Moleküle die Ionenerfassungsempfindlichkeit. Wie in den Fig. 6A und 7A gezeigt, befindet sich die Ionen-Elektronen-Umwandlungsfläche 7 oder 11 im allgemeinen nicht in der Achse des durch den Ionenseparator 3 laufenden Ionenstrahls, um zu verhindern, daß angeregte neutrale Moleküle die Ionen-Elektronen-Umwandlungsfläche 7 oder 11 erreichen, und von der Ablenkvorrichtung 6 werden nur Ionen abgelenkt. Bei der vorliegenden Ausführungsform befinden sich der Elektronenvervielfacher 8 und der Photoelektronenvervielfacher 15 im gleichen evakuierbaren Behälter 1. Wenn die Ionen-Elektronen-Umwandlungsfläche 7 an der optimalen Stelle für die Bahn der positiven Ionen und die Ionen-Elektronen- Umwandlungsfläche 11 an der optimalen Stelle für die Bahn der negativen Ionen plaziert werden kann, ist es nicht nötig, die bewegbare Halterung 16 zu bewegen.
• Aufgrund der Größe des Elektronenvervielfachers 8 und des Photoelektronenvervielfachers 15 und da die Hochspannung, die an die Ionen-Elektronen-Umwandlungsflächen 7 und 11 angelegt wird, einen Überschlag verursachen kann, muß jedoch der Abstand zwischen der Mittelachse 25 des Ionenstrahles im Massenseparator 3 und jeder der Ionen-Elektronen-Umwandlungsflächen 7 und 11 groß gemacht werden. Entsprechend ist es schwierig, jede der Ionen-Elektronen-Umwandlungsflächen 7 und 11 derart an der optimalen Stelle der Ionenbahnen zu plazieren, daß die beiden Ionenerfassungsmechanismen innerhalb des evakuierbaren Behälters 1 parallel angeordnet sind und am evakuierbaren Behälter 1 befestigt sind. Die Bahn der negativen Ionen 26 und die Bahn der positiven Ionen 27 kann durch das an die Ablenkvorrichtung 6 angelegte Potential geändert werden. Wenn der Abstand zwischen der Blende 4 und jeder der Ionen-Elektronen-Umwandlungsflächen 7 und 11 groß ist, wird der Verlust an Ionen im Bereich 5, im dem ein elektrisches Feld erzeugt wird, groß, und die Ionenerfassungsempfindlichkeit ist herabgesetzt.
• Angesichts dieser Tatsachen wird erfindungsgemäß der Bewegungsmechanismus 20 an der Außenseite des evakuierbaren Behälters 1 betätigt, um die bewegbare Halterung 16 im evakuierbaren Behälter 1 so zu bewegen, daß sich jede der Ionen- Elektronen-Umwandlungsflächen 7 und 11 an der optimalen Stelle der Ionenbahn befindet. Ein Beispiel für den Bewegungsmechanismus 20 wird später anhand der Fig. 5 erläutert.
• Die Fig. 3 zeigt ein Beispiel für ein Massenspektrum von positiven Ionen, die von der vorliegenden Ausführungsform erfaßt werden, und die Fig. 4 zeigt ein Massenspektrum von positiven Ionen, das mit dem in der Fig. 7A gezeigten, herkömmlichen Ionendetektor zum Erfassen von positiven und negativen Ionen erhalten wird und das dem Massenspektrum der Fig. 3 entspricht. Aus dem Vergleich der Fig. 3 mit der Fig. 4 ergibt sich, daß das Massenspektrum, das mit der vorliegenden Ausführungsform erhalten wird, einen weit geringeren Rauschpegel aufweist als das mit dem herkömmlichen Ionendetektor erhaltene Massenspektrum. Das der vorliegenden Ausführungsform entsprechende Massenspektrum zeigt ein Maximum bei einer Massenzahl (das heißt m/Z) von 167, das das Massenspektrum aus dem herkömmlichen Ionendetektor nicht zeigen kann.
• Wie oben erläutert, können mit der vorliegenden Ausführungsform positive Ionen mit hoher Empfindlichkeit und negative Ionen leicht erfaßt werden.
• Die Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Massenspektrometers. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform der Fig. 1A und 2A darin, daß die bewegbare Halterung 16 automatisch bewegt wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die bewegbare Halterung 16 mittels einer Drehbewegungs-Durchführung (das heißt einem Drehbewegungsmechanismus) 20' bewegt. Genauer gesagt macht der Kopfabschnitt 21 der Drehbewegungs- Durchführung 20' eine lineare Bewegung in den durch die Pfeile angezeigten Richtungen 30, wenn sich die Drehbewegungs-Durchführung 20' um die Achse 24 dreht. Der Kopfabschnitt 21 ist am Faltenbalg 22 befestigt, und der Faltenbalg 21 ist über die Verbindungsstange 23 mit der bewegbaren Halterung 16 verbunden. Wenn die Drehbewegungs-Durchführung 20' an der Außenseite des evakuierbaren Behälters 1 gedreht wird, bewegt sich daher die bewegbare Halterung 16 in den Richtungen 30. Durch die Verwendung dieses Bewegungsmechanismusses mit bewegbarer Halterung können die Ionen-Elektronen-Umwandlungsflächen 7 und 11 jeweils an der optimalen Stelle für die Bahn der positiven bzw. negativen Ionen plaziert werden. Die Erfassungsempfindlichkeit für die positiven und die negativen Ionen kann so erhöht werden. Der Faltenbalg 22 verhindert des weiteren, daß ein in der Drehbewegungs-Durchführung 20' verwendeter Stoff, der eine Verunreinigung bewirken kann, etwa Schmieröl, in den evakuierbaren Behälter 1 gelangt.
• Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Drehbewegungs-Durchführung 20' von einem Antriebsmotor 29 angetrieben, der von einer Antriebssteuerung 28 gesteuert wird. Dazu wird der Signalstrom vom Elektronenvervielfacher 8 oder dem Photoelektronenvervielfacher 15 von der Datenaufzeichnungseinheit 19 analysiert, und die Positionsinformation für die bewegbare Halterung 16, die erforderlich ist, um die Menge an erfaßten Ionen maximal zu machen, wird an die Antriebssteuerung 28 gegeben. Damit kann die bewegbare Halterung 16 an der optimalen Stelle plaziert werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird daher der mühsame Vorgang des Plazierens jeder der Ionen-Elektronen-Umwandlungsflächen 7 und 11 an der optimalen Stelle automatisch ausgeführt. Positive und negative Ionen können daher leicht mit der jeweils maximal möglichen Empfindlichkeit erfaßt werden.
• Wie vorstehend erläutert wurde, können erfindungsgemäß positive Ionen ohne Beeinflussung durch Strahlungsrauschen erfaßt werden, und auch negative Ionen können leicht erfaßt werden. Genauer gesagt ist es zum Erfassen von positiven und negativen Ionen, wobei die positiven Ionen mit hoher Empfindlichkeit erfaßt werden sollen, beim herkömmlichen Massenspektrometer erforderlich, sowohl ein Massenspektrometer für positive Ionen als auch ein Massenspektrometer für negative Ionen zu verwenden, oder es ist dazu erforderlich, in der evakuierten Kammer den positiven Ionendetektor gegen den negativen Ionendetektor auszutauschen. Erfindungsgemäß wird diese komplizierte Anordnung nicht benötigt, und der mühsame Austausch ist überflüssig.

Claims (7)

1. Massenspektrometer mit

einem evakuierbaren Behälter (1),

einem Massenseparator (3), der im evakuierbaren Behälter vorgesehen ist, um Ionen entsprechend der Masse der Ionen zu trennen, und mit

einer Ionendetektionseinrichtung, die im evakuierbaren Behälter vorgesehen ist, um Ionen (26, 27) zu erfassen, die vom Massenseparator ausgegeben werden, und um die ausgegebenen Ionen in ein elektrisches Signal umzuwandeln, wobei die Ionendetektionseinrichtung einen ersten Detektor aufweist, der einen Elektronenvervielfacher (8) zum Erfassen von positiven Ionen (27) beinhaltet,

wobei das Massenspektrometer dadurch gekennzeichnet ist, daß

die Ionendetektionseinrichtung des weiteren einen zweiten Detektor zum Erfassen von negativen Ionen (26) aufweist, der eine Ion-Elektron-Umwandlungseinrichtung (10), eine Elektron- Photon-Umwandlungseinrichtung (13) und einen Photoelektronenvervielfacher (15) umfaßt.

2. Massenspektrometer nach Anspruch 1, mit einer Einrichtung (20; 28, 29), die zum Bewegen der Ionendetektoren innerhalb des evakuierbaren Behälters an der Außenseite des evakuierbaren Behälters vorgesehen ist.

3. Massenspektrometer nach Anspruch 2, wobei die Ionendetektoren in einer Richtung (30) bewegt werden, die senkrecht ist zu der Bahn von neutralen Teilchen, die vom Separator (3) emittiert werden.

4. Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Ablenkvorrichtung (6) zum Verändern der Bahn der Ionen, wobei die Ablenkvorrichtung zwischen dem Massenseparator (3) und der Ionendetektionseinrichtung angeordnet ist.

5 Massenspektrometer nach Anspruch 4, wobei die Ablenkvorrichtung (6) zusammen mit den Ionendetektoren bewegt wird.

6. Massenspektrometer nach Anspruch 2, mit einer Halterung (16), an der die Ionendetektionseinrichtung und die Ablenkeinrichtung befestigt sind, wobei die Bewegungseinrichtung mit der Halterung derart verbunden ist, daß die Ionendetektoren und die Ablenkvorrichtung bewegbar sind.

7. Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Stromabgabeanschluß (18) mit zwei Strompfaden, von denen einer dem ersten und einer dem zweiten Detektor entspricht, wodurch das elektrische Signal an eine externe Einheit (19) geführt wird.