DE102004006998B4 - ion detector - Google Patents

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    • H01J2237/2444Electron Multiplier

Abstract

Innendetektor zur Verwendung in einem Massenspektrometer, welcher aufweist:
eine Mikrokanalplatte (8), wobei bei der Verwendung Ionen (12) auf einer Eintrittsfläche der Mikrokanalplatte (8) empfangen werden und Elektronen (16) von einer Austrittsfläche der Mikrokanalplatte (8) abgegeben werden, wobei die Austrittsfläche eine erste Fläche aufweist, und eine mit einem zickzackförmigen Paar bzw. Chevronpaar von Mikrokanalplatten (10, 11) ausgebildete Detektionsvorrichtung (9) mit einer Detektionsfläche, auf die wenigstens einige der von der Mikrokanalplatte (8) abgegebenen Elektronen (16) auftreffen, wobei die Detektionsfläche eine zweite Fläche aufweist, die größer ist als die erste Fläche und zwischen der Mikrokanalplatte (8) und der Detektionsvorrichtung (9) Elektroden (17) vorgesehen sind, mittels der ein elektrisches Feld erzeugt wird, so dass die von der Mikrokanalplatte (8) abgegebenen Elektronen auf die Detektionsfläche divergiert werden.
Inner detector for use in a mass spectrometer, comprising:
a microchannel plate (8) wherein, in use, ions (12) are received on an entrance surface of the microchannel plate (8) and electrons (16) are emitted from an exit surface of the microchannel plate (8), the exit surface having a first surface, and a detection device (9) formed with a zigzag pair of microchannel plates (10, 11) and having a detection surface on which at least some of the electrons (16) emitted by the microchannel plate (8) impinge, the detection surface having a second surface is larger than the first surface and between the microchannel plate (8) and the detection device (9) electrodes (17) are provided, by means of which an electric field is generated, so that the microchannel plate (8) emitted electrons are diverged to the detection surface ,

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Innendetektoren zur Verwendung in einem Massenspektrometer, Massenspektrometer, und Verfahren zum Detektieren von Teilchen, insbesondere von Ionen.The The present invention relates to interior detectors for use in a mass spectrometer, mass spectrometer, and method of Detecting particles, in particular ions.

Aus der nach dem ersten Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung (13. Februar 20003) veröffentlichten US 2003/0111597 A1 ist ein Multianodendetektor mit einem vergrößertem dynamischen Bereich für Flugzeit-Massenspektrometer mit zählender Datenaufnahme bekannt.From the date of the first priority date of the present application (February 13, 2000) US 2003/0111597 A1 is a multi-anode detector with an increased dynamic range for time-of-flight mass spectrometers with counting data acquisition known.

Unter anderem beschreibt diese Druckschrift eine Mikrokanalplatte, die beabstandet von einem Detektor angeordnet ist, wobei der Detektor größer als die Mikrokanalplatte ausgebildet ist.Under This document describes a microchannel plate which spaced apart from a detector, wherein the detector greater than the microchannel plate is formed.

Die DE 692 00 648 T2 betrifft unter anderem ein Verfahren zur Begrenzung der Rückkopplung in einem Waferröhren-Bildverstärker, der ein Eingangsfenster mit einer Photokatode, ein Ausgangsfenster mit einem Lichtschirm und eine Mikrokanalplatte zwischen dem Eingangsfenster und dem Ausgangsfenster besitzt. Hierbei werden an der Photokatode unter Ansprechen auf ein auf das Eingangsfenster auftreffendes Bild Elektronen erzeugt. Eine Erzeugung von Photonen ist auf der Grundlage von Elektronen ist nicht Gegenstand dieser Druckschrift.The DE 692 00 648 T2 concerns, inter alia, a method of limiting feedback in a wafer tube image intensifier having an input window with a photocathode, an output window with a light screen, and a microchannel plate between the input window and the output window. In this case, electrons are generated at the photocathode in response to an image impinging on the input window. A generation of photons based on electrons is not the subject of this document.

Die US 5,693,946 A beschreibt eine Photon-Bilderzeugung.The US 5,693,946 A describes a photon imaging.

Insbesondere wird hier auf die Größe von Detektoren in Bezug auf MCP's eingegangen.Especially is here on the size of detectors in terms of MCP's received.

Die DE 693 28 818 T2 beschreibt eine Hybrid-Photovervielfacherröhre mit hoher Empfindlichkeit. Die dort beschriebene Photovervielfacherröhre umfasst insbesondere eine oder mehrere Elektroden zum Fokussieren der Elektronen auf dem Detektor.The DE 693 28 818 T2 describes a hybrid photomultiplier tube with high sensitivity. In particular, the photomultiplier tube described therein comprises one or more electrodes for focusing the electrons on the detector.

Die DE 43 22 104 A1 beschreibt schließlich einen Detektor für ein Flugzeit-Massenspektrometer mit geringen Flugzeitfehlern. Durchlaufen Ionen im Detektor eines Flugzeit-Massenspektrometers inhomogene Felder, so kann der Fall auftreten, dass verschiedene Flugbahnen unterschiedliche Zeiten vom Eintrittsfenster bis zur Ionen-Elektronen-Konversion benötigen. Die Druckschrift beschreibt eine Verringerung dieser Flugzeitfehler durch geeignete Verformung der Konversionsfläche.The DE 43 22 104 A1 finally describes a detector for a time-of-flight mass spectrometer with low flight time errors. If ions traverse inhomogeneous fields in the detector of a time-of-flight mass spectrometer, it may be the case that different trajectories require different times from the entrance window to ion-electron conversion. The document describes a reduction of these flight time errors by suitable deformation of the conversion surface.

Keine dieser Druckschriften betrifft die Erhöhung des zeitlichen Auflösevermögens eines Teilchen- bzw. Innendetektors mittels defokussierender Maßnahmen bzw. Effekte.None This document relates to increasing the temporal resolving power of a Particle or inner detector by defocusing measures or effects.

Ein bekannter Innendetektor für ein Massenspektrometer ist ein Mikrokanalplatten-Detektor ("MCP-Detektor"). Eine Mikrokanalplatte besteht aus einer zweidimensionalen periodischen Anordnung von Glaskapillaren (Kanälen) mit einem sehr kleinen Durchmesser, die miteinander verschmolzen sind und zu einer dünnen Platte geschnitten sind. Der Mikrokanalplatten-Detektor kann mehrere Millionen Kanäle aufweisen, wobei jeder Kanal als ein unabhängiger Elektronenvervielfacher wirkt. Ein in einen Kanal ein tretendes Ion wechselwirkt mit der Wand des Kanals und bewirkt, daß Sekundärelektronen von dieser abgegeben werden. Die Sekundärelektronen werden dann durch ein elektrisches Feld, das durch Anlegen einer Spannungsdifferenz über die Mikrokanalplatte über ihre gesamte Länge aufrechterhalten wird, zu einer Austrittsfläche der Mikrokanalplatte beschleunigt.One known interior detector for a mass spectrometer is a microchannel plate detector ("MCP detector"). A microchannel plate consists of a two-dimensional periodic arrangement of glass capillaries (Channels) with a very small diameter, which fused together are and become a thin one Plate are cut. The microchannel plate detector can have several Millions of channels each channel being an independent electron multiplier acts. An ion entering a channel interacts with the channel Wall of the channel and causes secondary electrons be submitted by this. The secondary electrons are then through an electric field created by applying a voltage difference across the Microchannel plate over her entire length is maintained accelerated to an exit surface of the microchannel plate.

Die von einem einfallenden Ion erzeugten Sekundärelektronen laufen auf parabolischen Flugbahnen entlang einem Kanal, bis sie auf die Wand des Kanals treffen und bewirken, daß weitere Sekundärelektronen erzeugt oder abgegeben werden.The Secondary electrons generated by an incident ion are parabolic Trajectories along a canal until it hits the wall of the canal meet and cause more Generated secondary electrons or delivered.

Dieser Prozeß der Erzeugung von Sekundärelektronen wird entlang dem Kanal wiederholt, so daß sich eine Kaskade mehrerer tausend Sekundärelektronen aus dem Einfall eines einzigen Ions ergeben kann. Die Sekundärelektronen treten dann aus der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte aus und werden detektiert.This Process of Generation of secondary electrons is repeated along the channel, so that a cascade of several a thousand secondary electrons may result from the invasion of a single ion. The secondary electrons then emerge from the exit surface the microchannel plate and are detected.

Es ist bekannt, zwei Mikrokanalplatten bereitzustellen, die sandwichförmig miteinander verbunden sind und in Reihe betrieben werden. Die beiden Mikrokanalplatten werden auf einer hohen Verstärkung gehalten, so daß ein einziges Ion, das an der ersten Mikrokanalplatte ankommt, bewirken kann, daß ein Impuls von beispielsweise 107 oder mehr Elektronen von der Austrittsfläche der hintersten der beiden Mikrokanalplatten emittiert wird. Die beiden Mikrokanalplatten können zickzackförmig angeordnet werden, wobei die Mikrokanalplatten einander gegenüberstehend angeordnet sind, so daß die Kanäle in einer Mikrokanalplatte unter einem Winkel zu den Kanälen der anderen Mikrokanalplatte angeordnet sind. Diese Anordnung hilft dabei, eine Innenrückkopplung zu unterdrücken, die andernfalls zu einer Beschädigung führen kann.It is known to provide two microchannel plates which are sandwiched together and operated in series. The two microchannel plates are maintained at a high gain so that a single ion arriving at the first microchannel plate can cause a pulse of, for example, 10 7 or more electrons to be emitted from the exit surface of the rearmost of the two microchannel plates. The two microchannel plates can be arranged in a zigzag shape, wherein the microchannel plates are arranged opposite one another, so that the channels in a microchannel plate under a Angles are arranged to the channels of the other microchannel plate. This arrangement helps to suppress internal feedback that may otherwise result in damage.

Die Anforderungen an einen Elektronenvervielfacher in einem Flugzeit-Massenspektrometer sind besonders streng. Der Elektronenvervielfacher sollte eine minimale Verbreiterung spektraler Spitzen erzeugen und ein lineares Ansprechen sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Ionenankunftsraten bereitstellen, während ermöglicht wird, daß Einzelionenereignisse klar von elektronischem Rauschen unterschieden werden.The Requirements for an electron multiplier in a time-of-flight mass spectrometer are particularly strict. The electron multiplier should have a minimum Generate broadening of spectral peaks and a linear response provide both at low and at high ion arrival rates, while allows becomes that single ion events be clearly distinguished from electronic noise.

Um diese Kriterien zu erfüllen, sollte die Ausgabe eines Elektronenvervielfachers infolge eines einzelnen Ionenankunftsereignisses eine minimale zeitliche Verbreiterung (Spread) aufweisen, und die Impulshöhenverteilung der Elektronen sollte so schmal wie möglich sein. Zusätzlich sollte die Verstärkung des Elektronenvervielfachers vorzugsweise in der Größenordnung von 106 oder größer sein, um zu ermöglichen, daß Einzelionenereignisse leicht von elektronischem Rauschen unterschieden werden.To meet these criteria, the output of an electron multiplier due to a single ion arrival event should have a minimal time spread and the pulse height distribution of the electrons should be as narrow as possible. In addition, the gain of the electron multiplier should preferably be on the order of 10 6 or greater, to allow single ion events to be easily distinguished from electronic noise.

Für Ionenzählanwendungen haben Mikrokanalplatten-Ionendetektoren bisher die zufriedenstellendsten Merkmale bzw. Charakteristika in Bezug auf diese Kriterien bereitgestellt. Unter optimalen Betriebsbedingungen kann der Dynamikbereich von Mikrokanalplatten-Ionendetektoren jedoch begrenzt sein.For ion counting applications microchannel plate ion detectors have so far been the most satisfactory Characteristics provided with respect to these criteria. Under optimal operating conditions, the dynamic range of However, microchannel plate ion detectors may be limited.

Unter der Bedingung einer hohen Verstärkung von beispielsweise 106-107 wird der Ausgangsstrom eines Einzelkanals einer Mikrokanalplatte raumladungsgesättigt, was zu schmalen Impulshöhenverteilungen führt, die sich Gaussverteilungen nähern. Schmale Impulshöhenverteilungen sind für Ionenzählvorrichtungen vorteilhaft, bei denen Zeit-Digital-Wandler ("TDC") verwendet werden, weil sie es ermöglichen, daß die Mehrzahl der Einzelionenereignisse von elektronischem Rauschen unterschieden wird. Schmale Impulshöhenverteilungen sind auch für die Verwendung mit Analog-Digital-Wandlern ("ADC") vorteilhaft, weil sie eine genaue Quantisierung bei niedrigen Zählraten und einen verbesserten Dynamikbereich ermöglichen.Under the condition of a high gain of, for example, 10 6 -10 7 , the output current of a single channel of a microchannel plate is space charge saturated, resulting in narrow pulse height distributions approaching Gaussian distributions. Narrow pulse height distributions are advantageous for ion counting devices which use time-to-digital converters ("TDC") because they allow the majority of single ion events to be distinguished from electronic noise. Narrow pulse height distributions are also advantageous for use with analog-to-digital converters ("ADC") because they allow accurate quantization at low count rates and improved dynamic range.

Der maximale Ausgangsstrom eines Mikrokanalplatten- Detektors ist durch die Erholungszeit der einzelnen Kanäle nach einer Bestrahlung und die Gesamtzahl der je Zeiteinheit bestrahlten Kanäle begrenzt. Ionen, die auf einen Mikrokanalplatten-Detektor in einem Querbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator fallen, bestrahlen eine diskrete Fläche des Mikrokanalplatten-Detektors. Dementsprechend fallen Ionen, unabhängig von der Fläche der Mikrokanalplatte, nur auf einen Teil der Gesamtzahl der verfügbaren Mikrokanäle. Wenn daher große Innenströme auf den Mikrokanalplatten-Ionendetektor fallen oder sich bei bestimmten Ausgangsströmen im Gleichgewichtszustand ein erheblicher Teil der Kanäle nach einer Bestrahlung nicht vollständig erholt, wird die Gesamtverstärkung des Mikrokanalplatten-Ionendetektors reduziert. Insbesondere werden die letzten 20 % der Länge der Kanäle in der letzten Verstärkungsstufe des Mikrokanalplatten-Ionendetektors zuerst durch diesen Sättigungspunkt begrenzt. Dies führt dazu, daß eine Nichtlinearität des Ansprechens des Innendetektors hervorgerufen wird, was bei einer quantitativen Analyse zu ungenauen Isotopenverhältnisbestimmungen und ungenauen Massenmessungen führt.Of the maximum output current of a microchannel plate detector is by the recovery time the individual channels after irradiation and the total number of irradiated per unit time channels limited. Ions pointing to a microchannel plate detector in one Lateral acceleration Time of Flight mass fall, irradiate a discrete area of the microchannel plate detector. Accordingly, ions fall regardless of the area of the Microchannel plate, only a part of the total number of available microchannels. If therefore great interior currents fall on the microchannel plate ion detector or at certain output currents in equilibrium a considerable part of the channels after irradiation is not complete recovered, the overall gain becomes of the microchannel plate ion detector reduced. In particular, the last 20% of the length of the channels in the last amplification stage of the microchannel plate ion detector first through this saturation point limited. this leads to to that one nonlinearity caused the response of the inner detector, resulting in a quantitative analysis to inaccurate isotope ratio determinations and inaccurate Mass measurements leads.

Um die maximale Eingangsereignisrate zu erhöhen, mit der der Innendetektor fertigwerden kann, bevor die Sättigung auftritt, könnte die Verstärkung der Mikrokanalplatte theoretisch reduziert werden. Das Reduzieren der Verstärkung würde jedoch eine Verbreiterung der Impulshöhenverteilung bewirken und die Impulshöhenverteilung zu einer niedrigeren Intensität verschieben, woraus sich eine Beeinträchtigung der Fähigkeit des Innendetektors, alle Einzelionenankünfte oberhalb der elektronischen Rauschschwelle zu detektieren, ergibt.Around to increase the maximum input event rate at which the interior detector can cope before the saturation could occur the reinforcement The microchannel plate can be theoretically reduced. Reducing the reinforcement would, however a broadening of the pulse height distribution cause and the pulse height distribution to a lower intensity shift, resulting in a deterioration of the ability of the interior detector, all single ion arrivals above the electronic To detect noise threshold results.

Die Beschränkungen eines herkömmlichen Mikrokanalplatten-Ionendetektors werden nachstehend in weiteren Einzelheiten betrachtet. Insbesondere werden zwei ein zickzackförmig angeordnetes Paar bildende Mikrokanalplatten betrachtet. Nachdem eine Elektronenwolke aus einem einzelnen Kanal in einer Mikrokanalplatte ausgetreten ist, muß die Ladung innerhalb der Kanalwände wiederhergestellt werden. Für eine kreisförmige Mikrokanalplatte ist die Anzahl N der Kanäle gegeben durch:

Figure 00070001
wobei D der Durchmesser der Mikrokanalplatte ist und p der Kanalabstand von Mitte zu Mitte (die Kanalteilung) ist.The limitations of a conventional microchannel plate ion detector will be considered in more detail below. In particular, two zigzag paired microchannel plates are considered. After an electron cloud has emerged from a single channel in a microchannel plate, the charge within the channel walls must be restored. For a circular microchannel plate, the number N of channels is given by:
Figure 00070001
where D is the diameter of the microchannel plate and p is the channel spacing from center to center (the channel split).

Für eine kreisförmige Mikrokanalplatte mit einem Durchmesser von 25 mm, die Kanäle mit einem Durchmesser von 10 μm und einer Kanalteilung von 12 μm aufweist, beträgt die Gesamtzahl N der Kanäle 3,9 × 106. Typischerweise beträgt der Gesamtwiderstand einer solchen einzelnen Mikrokanalplatte 108 Ω. Daher beträgt der Widerstand Rc eines Einzelkanals der Mikrokanalplatte in etwa 3,9 × 1014 Ω.For a 25 mm diameter circular microchannel plate having 10 μm diameter channels and a 12 μm channel pitch, the total number N of channels is 3.9 × 10 6 . Typically, the total resistance of such a single microchannel plate 10 is 8 Ω. Therefore, the resistance R c of a single channel of the microchannel plate is about 3.9 × 10 14 Ω.

Die Gesamtkapazität einer einzelnen Mikrokanalplatte kann genähert werden, indem sie als ein Paar paralleler Metallplatten angesehen wird, die durch eine verhältnismäßig dünne Glasplatte getrennt sind. Die Gesamtkapazität C kann durch

Figure 00080001
genähert werden, wobei C die Kapazität in Farad ist, ε die Dielektrizitätskonstante von Glas ist (in etwa 8,3 F/m), ε0 die Permittivität des Vakuums ist (8,854 × 10-12), S die Fläche der Mikrokanalplatte ist und d die Dicke der Mikrokanalplatte ist.The total capacity of a single microchannel plate can be approximated by considering it as a pair of parallel metal plates separated by a relatively thin glass plate. The total capacity C can through
Figure 00080001
where C is the capacitance in farads, ε is the dielectric constant of glass (about 8.3 F / m), ε 0 is the permittivity of the vacuum (8.854 x 10 -12 ), S is the area of the microchannel plate, and d is the thickness of the microchannel plate.

Falls daher die Dicke d der Mikrokanalplatte als 0,46 mm angenommen wird, beträgt die Gesamtkapazität C einer einzigen Mikrokanalplatte 78 pF und die Kapazität Cc für jeden Kanal der Mikrokanalplatte 2 × 10-17 F.Therefore, if the thickness d of the microchannel plate is assumed to be 0.46 mm, the total capacitance C of a single microchannel plate 78 is pF and the capacitance C c for each channel of the microchannel plate is 2 × 10 -17 F.

Die Zeitkonstante τ für die Erholung eines einzelnen Kanals in der Mikrokanalplatte nach einem Innenereignis ist durch CcRc = τgegeben.The time constant τ for the recovery of a single channel in the microchannel plate after an internal event is through C c R c = τ given.

In diesem Beispiel beträgt die Zeitkonstante τ für einen einzelnen Kanal 7,8 ms. Für ein Paar von Mikrokanalplatten in einem zickzackförmig angeordneten Paar führt ein Primärionenereignis an der Eintrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte typischerweise dazu, daß Sekundärelektronen in etwa zehn Kanäle an der Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte bestrahlen. Unter der Annahme, daß die erste und die zweite Mikrokanalplatte identisch sind, ist die maximale Ioneneintritts-Ereignisrate E an der ersten Mikrokanalplatte gegeben durch:

Figure 00090001
In this example, the time constant τ for a single channel is 7.8 ms. For a pair of microchannel plates in a zigzag pair, a primary ion event at the entrance surface of the first microchannel plate typically causes secondary electrons to irradiate about ten channels at the entrance surface of the second microchannel plate. Assuming that the first and second microchannel plates are identical, the maximum ion entry event rate E at the first microchannel plate is given by:
Figure 00090001

Dementsprechend beträgt die maximale Ioneneintritts-Ereignisrate Emax an der ersten Mikrokanalplatte, die ohne einen erheblichen Gesamtverstärkungsverlust des ganzen Innendetektors zulässig ist, in etwa: Emax = E10 Accordingly, the maximum ion entrance event rate E max at the first microchannel plate, which is allowable without a significant overall gain loss of the entire interior detector, is approximately: e Max = e 10

In dem vorstehend angegebenen Beispiel beträgt die maximale Eintrittsereignisrate Emax 5 × 106 Ereignisses. Bei einer mittleren Verstärkung von 5 × 106 entspricht dies einem maximalen Ausgangsstrom Imax von 4 × 10-6 A.In the example given above, the maximum entry event rate is E max 5 × 10 6 event. At a mean amplification of 5 × 10 6 , this corresponds to a maximum output current I max of 4 × 10 -6 A.

Querbeschleunigungs-Flugzeit-Massenspektrometer weisen gewöhnlich bei Abtast-Wiederholungsraten von einigen zehn kHz sehr große Innenströme auf. Unter diesen Bedingungen nähert sich der in die Mikrokanalplatte eintretende Innenstrom einem stetigen Gleichstrom. Die Verstärkung der Mikrokanalplatte ist konstant, bis der Ausgangsstrom der Mikrokanalplatte in etwa 10 % des durch die Mikrokanalplatte fließenden verfügbaren Stroms, d.h. des Strip-Stroms übersteigt. In dem vorstehend angegebenen Beispiel beträgt der maximale Ausgangsstrom Imax 10-6 A, wenn 1000 V über die Mikrokanalplatte aufrechterhalten werden.Transverse acceleration Time of Flight mass spectrometers usually have very large internal currents at sample repetition rates of tens of kHz. Under these conditions, the internal current entering the microchannel plate approaches a steady DC current. The gain of the microchannel plate is constant until the output current of the microchannel plate exceeds about 10% of the available current flowing through the microchannel plate, ie, the strip current. In the example given above, the maximum output current I max is 10 -6 A when 1000 V is maintained across the microchannel plate.

Es wurden mehrere Verfahren entwickelt, um diese Beschränkung des maximalen Ausgangsstroms einer Mikrokanalplatte zu überwinden. Beispielsweise wird durch Reduzieren des Widerstands der Mikrokanalplatte die Zeitkonstante τ für die Kanalerholung reduziert und der verfügbare Strip- Strom erhöht, wodurch der maximale Ausgangsstrom der Mikrokanalplatte erhöht wird. Es gibt jedoch auch praktische Beschränkungen. Der negative Temperaturkoeffizient des Widerstands der Kanalwände in der Mikrokanalplatte führt schließlich zu einer thermischen Instabilität, wenn der Widerstand der Mikrokanalplatte verringert wird. Dies bewirkt eine Erwärmung der Mikrokanalplatte, die zu einer Innenrückkopplung führen kann, woraus sich ein thermisches Durchgehen ergibt, das zu einem lokalen Schmelzen des Glases der Mikrokanalplatte führen kann. Der Mechanismus, durch den Wärme von einer Mikrokanalplatte abgeführt wird, erfolgt vorherrschend durch Abstrahlung von der Oberfläche der Mikrokanalplatte, und die Wärmeabfuhr ist daher direkt proportional zur freiliegenden Oberfläche der Mikrokanalplatte.Several methods have been developed to overcome this limitation of the maximum output current of a microchannel plate. For example, by reducing the resistance of the microchannel plate, the channel recovery time constant τ is reduced and the available stripping current is increased, thereby increasing the maximum output current of the microchannel plate. However, there are also practical limitations. The negative temperature coefficient of resistance of the channel walls in the microchannel plate eventually leads to thermal instability as the resistance of the microchannel plate is reduced. This causes heating of the microchannel plate, which can lead to an internal feedback, resulting in a thermal runaway, which can lead to a local melting of the glass of the microchannel plate. The mechanism by which heat is removed from a microchannel plate is predominantly by radiation from the surface of the microchannel plate, and the heat dissipation is therefore directly proportional to the exposed the surface of the microchannel plate.

Es wurde experimentell herausgefunden, daß es nicht praktikabel ist, Mikrokanalplatten bei Wärmeerzeugungsniveaus oberhalb von 0,01 W/cm2 zu betreiben. Für eine kreisförmige Mikrokanalplatte mit einem Durchmesser von 33 mm, die bei einer Vorspannung von 1000 V gehalten wird, entspricht diese Wärmeerzeugungsrate einer Mikrokanalplatte mit einem Gesamtwiderstand von etwa 107 Ω. Es sei bemerkt, daß infolge dieser Begrenzung des Gesamtwiderstands der Mikrokanalplatte der maximale Ausgangsstrom der Mikrokanalplatte nicht erhöht werden kann, indem einfach der Durchmesser der Kanäle in der Mikrokanalplatte verringert wird, um die Anzahl der je Flächeneinheit verfügbaren Kanäle zu erhöhen. Beispielsweise weist eine kreisförmige Mikrokanalplatte mit einem Durchmesser von 33 mm entsprechend einem aktiven Durchmesser von 25 mm, die Kanäle mit einem Durchmesser von 10 μm und einer Kanalteilung von 12 μm aufweist, insgesamt 3,9 × 106 Kanäle auf. Falls die Mikrokanalplatte einen Gesamtwiderstand von 107 Ω aufweist, beträgt der Widerstand jedes Kanals 3,9 × 1013 Ω. Für eine kreisförmige Mikrokanalplatte mit dem gleichen Durchmesser, dem gleichen Gesamtwiderstand, einem verringerten Kanaldurchmesser von 5 μm und einer verringerten Kanalteilung von 6 μm beträgt die Gesamtanzahl der Kanäle 1,6 × 107. Demgemäß weist jeder Kanal nun einen erhöhten Widerstand von 1,6 × 1014 Ω auf. In diesem Beispiel wird gezeigt, daß durch Verringern des Durchmessers und der Teilung der Kanäle in der Mikrokanalplatte die Gesamtzahl der Kanäle um einen Faktor von etwa × 4 erhöht wird. Der Widerstand je Kanal und damit die Zeitkonstante für die Erholung eines einzelnen Kanals τ wird jedoch auch um den gleichen Faktor erhöht. Daher wird keine Gesamtverstärkung des maximalen Ausgangsstroms der Mikrokanalplatte erhalten.It has been experimentally found that it is not practical to drive microchannel plates at heat generation levels above 0.01 W / cm 2 . For a circular microchannel plate with a diameter of 33 mm, which is held at a bias voltage of 1000 V, this heat generation rate corresponds to a microchannel plate with a total resistance of about 10 7 Ω. It should be noted that due to this limitation of the total resistance of the microchannel plate, the maximum output current of the microchannel plate can not be increased simply by reducing the diameter of the channels in the microchannel plate to increase the number of channels available per unit area. For example, a circular microchannel plate having a diameter of 33 mm corresponding to an active diameter of 25 mm, the channels having a diameter of 10 microns and a channel pitch of 12 microns, a total of 3.9 × 10 6 channels. If the microchannel plate has a total resistance of 10 7 Ω, the resistance of each channel is 3.9 × 10 13 Ω. For a circular microchannel plate of the same diameter, same total resistance, a reduced channel diameter of 5 μm, and a reduced channel pitch of 6 μm, the total number of channels is 1.6 × 10 7 . Accordingly, each channel now has an increased resistance of 1.6 × 10 14 Ω. In this example, it is shown that by reducing the diameter and the pitch of the channels in the microchannel plate, the total number of channels is increased by a factor of about 4 times. However, the resistance per channel and thus the time constant for the recovery of a single channel τ is also increased by the same factor. Therefore, no overall gain of the maximum output current of the microchannel plate is obtained.

Ein direktes Kühlen der Mikrokanalplatte ermöglicht theoretisch die Verwendung von Mikrokanalplatten mit einem sehr niedrigen Widerstand. Ein solches direktes Kühlen ist jedoch in den meisten Situationen nicht praktikabel ausführbar.One direct cooling allows the microchannel plate Theoretically, the use of microchannel plates with a very low resistance. However, such direct cooling is in most Situations not practicable executable.

Ein anderes Verfahren zum Erhöhen des maximalen Ausgangsstroms der Mikrokanalplatte besteht darin, den ankommenden Innenstrahl über eine verhältnismäßig große Mikrokanalplatte oder über die Eintrittsfläche mehrerer Mikrokanalplatten zu dispergieren. Durch diese Dispersion des Innenstrahls wird die Anzahl der verfügbaren Kanäle erhöht, ohne daß die Eigenschaften der einzelnen Kanäle in der Mikrokanalplatte geändert werden. Der Gesamtwiderstand des Mikrokanalplatten-Ionendetektors wird daher verringert, was zu einem höheren verfügbaren Strip-Strom und damit zu einem höheren Einsetzniveau der Kanalsättigung führt.One another method to increase the maximum output current of the microchannel plate is the incoming inner beam over a relatively large microchannel plate or over the entrance area to disperse multiple microchannel plates. By this dispersion of the inner beam, the number of available channels is increased, without the characteristics of the individual channels changed in the microchannel plate become. The total resistance of the microchannel plate ion detector is therefore reduced, resulting in a higher available strip current and thus to a higher one Insertion level of channel saturation leads.

Bei dieser Anordnung kann die Mikrokanalplatte bzw. können die Mikrokanalplatten unter verhältnismäßig stabilen Bedingungen betrieben werden, weil die für die Strahlungskühlung der Mikrokanalplatte bzw. der Mikrokanalplatten verfügbare Oberfläche auch vergrößert ist. Das absichtliche Divergieren des Innenstrahls, während er zum Innendetektor läuft, ist jedoch in vielen Situationen, abhängig von der Geometrie und der Größe eines individuellen Massenspektrometers, unpraktisch. Weiterhin müssen zum Divergieren des Innenstrahls elektrische Felder im Bereich des Massenspektrometers stromaufwärts des Innendetektors bereitgestellt werden. Dies ist besonders nachteilig bei einem Flugzeit-Massenspektrometer, bei dem der Bereich stromaufwärts des Innendetektors ein Driftbereich ist, weil das Einbringen eines elektrischen Felds in den Driftbereich die Auflösung und die Massenmeßgenauigkeit des Ionendetektionssystems beeinträchtigen kann. Zusätzlich müssen die elektrischen Feldbedingungen geändert werden, wenn negative und positive Ionen detektiert werden. Daher ist ein Divergieren des Innenstrahls für dieses Problem keine praktisch anwendbare Lösung.at this arrangement, the microchannel plate or can Micro channel plates under relatively stable Conditions are operated because of the radiation cooling of the Microchannel plate or microchannel plates available surface too is enlarged. The intentional divergence of the inner beam as it approaches the inner detector running, However, in many situations, depending on the geometry and the Size of one individual mass spectrometer, impractical. Furthermore, have to Divergence of the inner beam electric fields in the range of the mass spectrometer upstream be provided of the indoor detector. This is particularly disadvantageous in a time-of-flight mass spectrometer where the range upstream of the Interior detector is a drift area, because the insertion of an electric Felds in the drift area the resolution and the mass measurement accuracy of the ion detection system. In addition, the changed electric field conditions when negative and positive ions are detected. Therefore Divergence of the inner beam is not practical for this problem applicable solution.

Es ist daher erwünscht, einen verbesserten Detektor für ein Massenspektrometer bereitzustellen.It is therefore desirable an improved detector for to provide a mass spectrometer.

Zu diesem Zwecke stellt die vorliegende Erfindung einen Innendetektor zur Verwendung in einem Massenspektrometer mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, einen Innendetektor zur Verwendung in einem Massenspektrometer mit den Merkmalen des Patentanspruchs 23, einen Innendetektor zur Verwendung in einem Massenspektrometer mit den Merkmalen des Patentanspruchs 24, ein Massenspektrometer mit einem entsprechend ausgebildeten Innendetektor gemäß Patentanspruch 25, ein Verfahren zum Detektieren von Ionen mit den Schritten des Patentanspruchs 29, ein Verfahren zum Detektieren von Teilchen mit den Schritten des Patentanspruchs 30 sowie ein Verfahren zum Detektieren von Teilchen mit den Schritten des Patentanspruchs 31 zur Verfügung.To For this purpose, the present invention provides an interior detector for use in a mass spectrometer with the features of Patent claim 1, an interior detector for use in a mass spectrometer with the features of claim 23, an interior detector for use in a mass spectrometer having the features of claim 24, a mass spectrometer with a correspondingly formed inner detector according to claim 25, a method for detecting ions with the steps of Patent claim 29, a method for detecting particles with the steps of claim 30 and a method of detecting of particles with the steps of claim 31 available.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Innendetektor zur Verwendung in einem Massenspektrometer vorgeschlagen. Der Detektor weist eine Mikrokanalplatte auf, wobei bei der Verwendung Teilchen auf einer Eintrittsfläche der Mikrokanalplatte empfangen werden und Elektronen von einer Austrittsfläche der Mikrokanalplatte abgegeben werden, wobei die Austrittsfläche eine erste Fläche bzw. einen ersten Bereich aufweist. Der Detektor weist weiter eine Detektionsvorrichtung mit einer Detektionsfläche auf, die dafür eingerichtet ist, bei der Verwendung wenigstens einige der von der Mikrokanalplatte abgegebenen Elektronen zu empfangen, wobei die Detektionsfläche eine zweite Fläche bzw. einen zweiten Bereich aufweist. Die zweite Fläche ist erheblich größer als die erste Fläche.According to a first aspect of the present invention, an interior detector for use in a mass spectrometer is proposed. The detector includes a microchannel plate, wherein in use particles are received on an entrance surface of the microchannel plate and electrons are emitted from an exit surface of the microchannel plate, the exit surface defining a first surface th range. The detector further comprises a detection device having a detection surface adapted to receive, in use, at least some of the electrons emitted by the microchannel plate, the detection surface having a second area. The second area is considerably larger than the first area.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Fläche um wenigstens 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % größer als die erste Fläche. Vorzugsweise ist die zweite Fläche um wenigstens 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer als die erste Fläche.According to one another preferred embodiment is the second area by at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45 %, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100% larger than the first area. Preferably, the second surface is by at least 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500% larger than the first area.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Detektor zur Verwendung in einem Massenspektrometer vorgesehen, wobei der Detektor eine Mikrokanalplatte aufweist, wobei bei der Verwendung Teilchen an einer Eintrittsfläche der Mikrokanalplatte empfangen werden und Elektronen von einer Austrittsfläche der Mikrokanalplatte abgegeben werden, wobei durchschnittlich x Elektronen je Flächeneinheit von der Austrittsfläche abgegeben werden. Der Detektor weist weiter eine Detektionsvorrichtung mit einer Detektionsfläche auf, die eingerichtet ist, um bei der Verwendung wenigstens einige der von der Mikrokanalplatte erzeugten Elektronen zu empfangen, wobei durchschnittlich y Elektronen je Flächeneinheit auf der Detektionsfläche empfangen werden und wobei x > y ist.According to one Another aspect of the present invention is a detector for use provided in a mass spectrometer, the detector having a Microchannel plate, wherein in use particles an entrance area the microchannel plate are received and electrons from an exit surface of the Microchannel plate are emitted, with an average of x electrons per unit area from the exit surface be delivered. The detector further comprises a detection device with a detection surface on which is set up to use at least some to receive the electrons generated by the microchannel plate, where on average y receive electrons per unit area on the detection surface and where x> y is.

Vorzugsweise werden durchschnittlich x Elektronen je Flächeneinheit und je Zeiteinheit von der Austrittsfläche abgegeben und durchschnittlich y Elektronen je Flächeneinheit und je Zeiteinheit von der Detektionsfläche empfangen.Preferably average x electrons per unit area and per unit time from the exit surface given and average y electrons per unit area and per unit of time received by the detection surface.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist x um wenigstens 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % größer als y. Vorzugsweise ist x um wenigstens 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer als die erste Fläche.According to one preferred embodiment x is at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40 %, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95 % or 100% greater than y. Preferably, x is at least 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500% larger than the first area.

Vorzugsweise sind die vom Detektor empfangenen Teilchen Ionen, Photonen oder Elektronen.Preferably are the particles received by the detector ions, photons or Electrons.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die von der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte abgegebenen Elektronen in einen Bereich mit einem elektrischen Feld abgegeben. Der Detektor kann eine oder mehrere Elektroden aufweisen, die so angeordnet sind, daß zwischen der Mikrokanalplatte und der Detektionsvorrichtung ein elektrisches Feld bereitgestellt ist. Die eine oder die mehreren Elektroden können eine oder mehrere ringförmige Elektroden, eine oder mehrere Einzellinsenanordnungen mit drei oder mehr Elektroden, einen oder mehrere segmentierte Stabsätze, eine oder mehrere rohrförmige Elektroden und/oder einen oder mehrere Quadrupol-, Hexapol-, Oktapol-Stabsätze oder Stabsätze höherer Ordnung aufweisen. Die eine oder die mehreren Elektroden können alternativ oder zusätzlich mehrere Elektroden mit Öffnungen, die im wesentlichen die gleiche Fläche aufweisen und von denen Elektronen bei der Verwendung durchgelassen werden, und/oder mehrere Elektroden mit Öffnungen, die zur Detektionsvorrichtung hin zunehmend kleiner oder größer werden und von denen Elektronen bei der Verwendung durchgelassen werden, einschließen.According to one preferred embodiment be the of the exit surface the microchannel plate emitted electrons in an area with delivered an electric field. The detector can be one or more Having electrodes which are arranged so that between the microchannel plate and providing the detection device with an electric field is. The one or more electrodes may include one or more annular electrodes, one or more single-lens arrangements with three or more electrodes, one or more segmented rod sets, one or more tubular electrodes and / or one or more quadrupole, hexapole, octapole rod sets or sets of higher Have order. The one or more electrodes may alternatively or additionally several electrodes with openings, which have substantially the same area and of which Electrons are transmitted in use, and / or more Electrodes with openings, which become progressively smaller or larger towards the detection device and from which electrons are transmitted in use, lock in.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird die Austrittsfläche der Mikrokanalplatte auf einem ersten Potential gehalten und die Detektionsfläche der Detektionsvorrichtung auf einem zweiten Potential gehalten. Das zweite Potential ist vorzugsweise positiver als das erste Potential. Die Potentialdifferenz zwischen der Oberfläche der Detektionsvorrichtung und der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte kann aus der folgenden Gruppe ausgewählt werden: 0-50 V, 50-100 V, 100-150 V, 150-200 V, 200-250 V, 250-300 V, 300-350 V, 350-400 V, 400-450 V, 450-500 V, 500-550 V, 550-600 V, 600-650 V, 650-700 V, 700-750 V, 750-800 V, 800-850 V, 850-900 V, 900-950 V, 950-1000 V, 1,0-1,5 kV, 1,5-2,0 kV, 2,0-2,5 kV, > 2,5 kV und < 10 kV.According to the preferred embodiment becomes the exit surface the microchannel plate held at a first potential and the detection area the detection device held at a second potential. The second potential is preferably more positive than the first potential. The potential difference between the surface of the detection device and the exit surface the microchannel plate can be selected from the following group: 0-50V, 50-100V, 100-150V, 150-200V, 200-250V, 250-300V, 300-350V, 350-400 V, 400-450V, 450-500V, 500-550V, 550-600V, 600-650V, 650-700 V, 700-750 V, 750-800 V, 800-850 V, 850-900 V, 900-950 V, 950-1000 V, 1.0-1.5 kV, 1.5-2.0 kV, 2.0-2.5 kV,> 2.5 kV and <10 kV.

Gemäß einer anderen Ausführungsform können die eine oder die mehreren Elektroden, die zwischen der Mikrokanalplatte und der Detektionsfläche angeordnet sind, auf einem dritten und/oder einem vierten und/oder einem fünften Potential gehalten werden. Das dritte und/oder das vierte und/oder das fünfte Potential können im wesentlichen dem ersten und/oder dem zweiten Potential gleichen, positiver sein als das erste und/oder das zweite Potential und/oder negativer sein als das erste und/oder das zweite Potential. Vorzugsweise wird die Potentialdifferenz zwischen dem dritten und/oder dem vierten und/oder dem fünften Potential und dem ersten und/oder dem zweiten Potential aus der folgenden Gruppe ausgewählt: 0-50 V, 50-100 V, 100-150 V, 150-200 V, 200-250 V, 250-300 V, 300-350 V, 350-400 V, 400-450 V, 450-500 V, 500-550 V, 550-600 V, 600-650 V, 650-700 V, 700-750 V, 750-800 V, 800-850 V, 850-900 V, 900-950 V, 950-1000 V, 1,0-1,5 kV, 1,5-2,0 kV, 2,0-2,5 kV, > 2,5 kV und < 10 kV.According to one another embodiment can the one or more electrodes between the microchannel plate and the detection surface are arranged on a third and / or a fourth and / or a fifth Potential to be kept. The third and / or the fourth and / or the fifth Potential can essentially the same as the first and / or the second potential, be more positive than the first and / or the second potential and / or be more negative than the first and / or the second potential. Preferably becomes the potential difference between the third and / or the fourth and / or the fifth Potential and the first and / or the second potential from the following group selected: 0-50V, 50-100V, 100-150V, 150-200 V, 200-250V, 250-300V, 300-350V, 350-400V, 400-450V, 450-500 V, 500-550 V, 550-600 V, 600-650 V, 650-700 V, 700-750 V, 750-800 V, 800-850 V, 850-900 V, 900-950 V, 950-1000 V, 1.0-1.5 kV, 1.5-2.0 kV, 2.0-2.5 kV,> 2.5 kV and <10 kV.

Gemäß einer Ausführungsform liegen das dritte und/oder das vierte und/oder das fünfte Potential zwischen dem ersten und/oder dem zweiten Potential.According to one embodiment are the third and / or the fourth and / or the fifth potential between the first and / or the second potential.

Vorzugsweise weist der Detektor weiter eine Gitterelektrode auf, die zwischen der Mikrokanalplatte und der Detektionsvorrichtung angeordnet ist. Die Gitterelektrode kann im wesentlichen halbkugelförmig oder auf andere Weise nichtplanar sein.Preferably the detector further comprises a grid electrode interposed between the microchannel plate and the detection device is arranged. The grid electrode may be substantially hemispherical or on other way nonplanar.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Detektionsvorrichtung einen einzigen Detektionsbereich auf. Der einzige Detektionsbereich kann einen Elektronenvervielfacher, einen Szintillator, eine Photoelektronenvervielfacher-Röhre oder eine oder mehrere Mikrokanalplatten aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Detektionsvorrichtung eine oder mehrere Mikrokanalplatten auf, die bei der Verwendung über eine erste Anzahl von Kanälen wenigstens einige der von der zweiten Anzahl von Kanälen der stromaufwärts der Detektionsvorrichtung angeordneten Mikrokanalplatte abgegebenen Elektronen empfangen, wobei die erste Anzahl von Kanälen erheblich größer ist als die zweite Anzahl von Kanälen.According to one embodiment the detection device has a single detection area on. The single detection area may be an electron multiplier, a scintillator, a photomultiplier tube or have one or more microchannel plates. According to one preferred embodiment the detection device has one or more microchannel plates on when using over a first number of channels at least some of the second number of channels of the upstream delivered the detection device arranged microchannel plate Receive electrons, with the first number of channels significantly is larger as the second number of channels.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist die Detektionsvorrichtung einen ersten Detektionsbereich und wenigstens einen zweiten getrennten Detektionsbereich auf. Der zweite Detektionsbereich kann von dem ersten Detektionsbereich beabstandet sein. Der erste und der zweite Detektionsbereich können im wesentlichen gleiche Detektionsflächen oder alternativ erheblich verschiedene Detektionsflächen aufweisen.According to one another preferred embodiment the detection device has a first detection area and at least a second separate detection area. The second Detection area can be spaced from the first detection area be. The first and the second detection area can be in essentially the same detection areas or, alternatively, considerably have different detection surfaces.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Fläche des ersten Detektionsbereichs um einen Prozentsatz p größer als die Fläche des zweiten Detektionsbereichs, wobei p aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: < 10 %, 10-20 %, 20-30 %, 30-40 %, 40-50 %, 50-60 %, 60-70 %, 70-80 %, 80-90 % und > 90 %.According to one embodiment is the area of the first detection range by a percentage p greater than the area of the second detection area, where p is from the following group selected is: <10%, 10-20 %, 20-30%, 30-40 %, 40-50%, 50-60%, 60-70%, 70-80 %, 80-90% and> 90 %.

Vorzugsweise ist bei der Verwendung die Anzahl der von der ersten Detektionsfläche empfangenen Elektronen um einen Prozentsatz q größer als die Anzahl der von der zweiten Detektionsfläche empfangenen Elektronen, wobei q aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: < 10 %, 10-20 %, 20-30 %, 30-40 %, 40-50 %, 50-60 %, 60-70 %, 70-80 %, 80-90 % und > 90 %.Preferably In use, the number of electrons received by the first detection surface is by a percentage q greater than the number of electrons received by the second detection surface, where q is selected from the following group: <10%, 10-20%, 20-30%, 30-40%, 40-50%, 50-60%, 60-70 %, 70-80%, 80-90 % and> 90%.

Eine bevorzugte Ausführungsform weist wenigstens eine Elektrode auf, die so eingerichtet ist, daß bei der Verwendung wenigstens einige von der Mikrokanalplatte abgegebene Elektronen zum ersten Detektionsbereich geführt werden und/oder wenigstens einige der von der Mikrokanalplatte abgegebenen Elektronen zum zweiten Detektionsbereich geführt werden. Der erste und/oder der zweite Detektions- Bereich können eine oder mehrere Mikrokanalplatten, einen Elektronenvervielfacher, einen Szintillator oder eine Photoelektronenvervielfacher-Röhre aufweisen. Vorzugsweise weist die Detektionsvorrichtung wenigstens ein zickzackförmig angeordnetes Paar von Mikrokanalplatten auf.A preferred embodiment has at least one electrode, which is arranged so that in the Use at least some emitted from the microchannel plate Electrons are guided to the first detection area and / or at least some of the electrons emitted by the microchannel plate to the second Detection area out become. The first and / or the second detection area may include one or more microchannel plates, an electron multiplier, a scintillator or a photomultiplier tube. Preferably, the detection device has at least one zigzag-shaped Pair of microchannel plates on.

Der Detektor kann weiter wenigstens eine Kollektorplatte aufweisen, die eingerichtet ist, um bei der Verwendung wenigstens einige von der Detektionsvorrichtung erzeugte oder abgegebene Elektronen zu empfangen. Die wenigstens eine Kollektorplatte kann so geformt sein, daß eine zeitliche Verbreiterung der Flugzeit der auf die Detektionsvorrichtung einfallenden Elektronen wenigstens teilweise kompensiert wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Detektionsvorrichtung so geformt sein, daß eine zeitliche Verbreiterung der Flugzeit der auf die Detektionsvorrichtung einfallenden Elektronen wenigstens teilweise kompensiert wird. Vorzugsweise sind eine oder mehrere Elektroden auch so eingerichtet, daß eine zeitliche Verbreiterung der Flugzeit der auf die Detektionsvorrichtung einfallenden Elektronen wenigstens teilweise kompensiert wird. Die eine oder die mehreren Elektroden können so eingerichtet sein, daß von verschiedenen Abschnitten der Mikrokanalplatte abgegebene Elektronen beschleunigt oder verzögert werden oder die Elektronen um unterschiedliche Beträge beschleunigt werden, um die zeitliche Verbreiterung der Flugzeit der Elektronen zu kompensieren. Beispielsweise können die vom Zentrum der Mikrokanalplatte abgegebenen Elektronen in bezug auf die von den anderen Abschnitten der Mikrokanalplatte abgegebenen Elektronen beschleunigt werden.Of the Detector may further comprise at least one collector plate, which is set up to use at least some of the generated or emitted electrons to the detection device receive. The at least one collector plate may be shaped that one temporal broadening of the time of flight of the detection device incident electrons is at least partially compensated. Alternatively or additionally the detection device can be shaped so that a temporal Widening of the time of flight of the incident on the detection device At least partially compensated electrons. Preferably one or more electrodes also arranged so that a temporal Widening of the time of flight of the incident on the detection device At least partially compensated electrons. The one or the multiple electrodes can be set up so that from different electrons emitted by different sections of the microchannel plate accelerated or delayed or the electrons are accelerated by different amounts be to the temporal broadening of the time of flight of the electrons to compensate. For example, those from the center of the microchannel plate emitted electrons with respect to those of the other sections the microchannel plate emitted electrons are accelerated.

Gemäß einem anderen Aspekt sieht die Erfindung einen Detektor zur Verwendung in einem Massenspektrometer vor, wobei der Detektor eine Mikrokanalplatte aufweist, wobei bei der Verwendung Teilchen an einer Eintrittsfläche der Mikrokanalplatte empfangen werden und Elektronen von einer Austrittsfläche der Mikrokanalplatte abgegeben werden, wobei die Austrittsfläche eine erste Fläche aufweist. Der Detektor weist weiter eine Detektionsvorrichtung, die eine Detektionsfläche mit einer zweiten Fläche aufweist, und eine erste Vorrichtung, die zwischen der Mikrokanalplatte und der Detektionsvorrichtung angeordnet ist, auf. Die erste Vorrichtung ist so eingerichtet, daß sie wenigstens einige der von der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte abgegebenen Elektronen empfängt und Photonen erzeugt. Eine zweite Vorrichtung ist zwischen der ersten Vorrichtung und der Detektionsvorrichtung angeordnet. Die zweite Vorrichtung ist dafür eingerichtet, daß sie wenigstens einige der von der ersten Vorrichtung erzeugten Photonen empfängt und Elektronen abgibt. Die Detektionsfläche ist dafür eingerichtet, daß sie wenigstens einige der von der zweiten Vorrichtung erzeugten Elektronen empfängt, wobei die zweite Fläche erheblich größer als die erste Fläche ist.In another aspect, the invention provides a detector for use in a mass spectrometer, wherein the detector comprises a microchannel plate, wherein in use particles are received at an entrance surface of the microchannel plate and electrons are emitted from an exit surface of the microchannel plate, the exit surface being a first Has surface. The detector further comprises a detection device having a detection surface with a second surface and a first device disposed between the micro-channel plate and the detection device. The first device is arranged to receive at least some of the electrons emitted from the exit surface of the microchannel plate and to generate photons. A second device is between the first before direction and the detection device arranged. The second device is arranged to receive at least some of the photons generated by the first device and to emit electrons. The detection surface is adapted to receive at least some of the electrons generated by the second device, the second surface being substantially larger than the first surface.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Fläche um wenigstens 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % größer als die erste Fläche. Vorzugsweise ist die zweite Fläche um wenigstens 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer als die erste Fläche.According to one preferred embodiment is the second area by at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45 %, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100% larger than the first area. Preferably, the second surface is by at least 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500% larger than the first area.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Detektor zur Verwendung in einem Massenspektrometer vorgesehen, wobei der Detektor eine Mikrokanalplatte aufweist, wobei bei der Verwendung Teilchen an einer Eintrittsfläche der Mikrokanalplatte empfangen werden und Elektronen von einer Austrittsfläche der Mikrokanalplatte abgegeben werden, wobei durchschnittlich x Elektronen je Flächeneinheit von der Austrittsfläche abgegeben werden. Der Detektor weist weiter eine Detektionsvorrichtung mit einer Detektionsfläche, die eine zweite Fläche aufweist, und eine erste Vorrichtung, die zwischen der Mikrokanalplatte und der Detektionsvorrichtung angeordnet ist, auf. Die erste Vorrichtung ist dafür eingerichtet, wenigstens einige der von der Austrittsfläche abgegebenen Elektronen zu empfangen und Photonen zu erzeugen. Eine zweite Vorrichtung ist zwischen der ersten Vorrichtung und der Detektionsvorrichtung angeordnet und dafür eingerichtet, wenigstens einige der von der ersten Vorrichtung erzeugten Photonen zu empfangen und Elektronen abzugeben. Die Detektionsfläche ist dafür eingerichtet, wenigstens einige der von der zweiten Vorrichtung erzeugten Elektronen zu empfangen, und sie empfängt durchschnittlich y Elektronen je Flächeneinheit, wobei x > y ist.According to one Another aspect of the present invention is a detector for Use provided in a mass spectrometer, wherein the detector a microchannel plate, wherein in use particles at an entrance area the microchannel plate are received and electrons from an exit surface of the Microchannel plate are emitted, with an average of x electrons per unit area from the exit surface be delivered. The detector further comprises a detection device with a detection area, the one second surface and a first device located between the microchannel plate and the detection device is arranged on. The first device is for that arranged, at least some of the discharged from the exit surface Receive electrons and generate photons. A second device is between the first device and the detection device arranged and for that arranged, at least some of the generated by the first device To receive photons and release electrons. The detection surface is set up for at least some of the electrons generated by the second device to receive, and she receives average y electrons per unit area, where x> y.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist x um wenigstens 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % größer als y. Vorzugsweise ist x um wenigstens 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer als y.According to the preferred embodiment x is at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40 %, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95 % or 100% greater than y. Preferably, x is at least 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500% larger than y.

Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung einen Detektor zur Verwendung in einem Massenspektrometer vor, wobei der Detektor eine Mikrokanalplatte aufweist, wobei bei der Verwendung Teilchen an einer Eintrittsfläche der Mikrokanalplatte empfangen werden und Elektronen von einer Austrittsfläche der Mikrokanalplatte abgegeben werden, wobei die Austrittsfläche eine erste Fläche aufweist. Der Detektor weist weiter eine Detektionsvorrichtung mit einer Detektionsfläche, die eine zweite Fläche aufweist, und eine erste Vorrichtung, die zwischen der Mikrokanalplatte und der Detektionsvorrichtung angeordnet ist, auf. Die erste Vorrichtung ist dafür eingerichtet, wenigstens einige der von der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte abgegebenen Elektronen zu empfangen und Photonen zu erzeugen. Die Detektionsfläche ist dafür eingerichtet, wenigstens einige der von der ersten Vorrichtung erzeugten Photonen zu empfangen. Die zweite Fläche ist erheblich größer als die erste Fläche.According to one In another aspect, the present invention provides a detector for Use in a mass spectrometer, wherein the detector has a Microchannel plate, wherein in use particles an entrance area the microchannel plate are received and electrons from an exit surface of the Micro channel plate are discharged, the exit surface a first surface having. The detector further includes a detection device a detection surface, the one second surface and a first device located between the microchannel plate and the detection device is arranged on. The first device is for that arranged, at least some of the exit surface of the Microchannel plate emitted electrons to receive and photons to create. The detection area is for that arranged, at least some of the generated by the first device To receive photons. The second area is considerably larger than the first area.

Die zweite Fläche ist vorzugsweise um wenigstens 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % größer als die erste Fläche und kann um wenigstens 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer als die erste Fläche sein.The second surface is preferably at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100% greater than the first area and can be at least 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450 % or 500% larger than the first area be.

Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung einen Detektor zur Verwendung in einem Massenspektrometer vor, welcher eine Mikrokanalplatte aufweist, wobei bei der Verwendung Teilchen an einer Eintrittsfläche der Mikrokanalplatte empfangen werden und Elektronen von einer Austrittsfläche der Mikrokanalplatte abgegeben werden, wobei durchschnittlich x Elektronen je Flächeneinheit von der Austrittsfläche abgegeben werden. Der Detektor weist weiter eine Detektionsvorrichtung und eine erste Vorrichtung auf, die zwischen der Mikrokanalplatte und der Detektionsvorrichtung angeordnet ist. Die erste Vorrichtung ist dafür eingerichtet, wenigstens einige der von der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte abgegebenen Elektronen zu empfangen und Photonen zu erzeugen. Die Detektionsvorrichtung ist dafür eingerichtet, wenigstens einige der von der ersten Vorrichtung erzeugten Photonen zu empfangen und empfängt durchschnittlich z Photonen je Flächeneinheit, wobei x > z ist.According to one In another aspect, the present invention provides a detector for Use in a mass spectrometer, which is a microchannel plate wherein, in use, particles at an entrance surface of the Microchannel plate are received and electrons from an exit surface of the Microchannel plate are emitted, with an average of x electrons per unit area from the exit surface be delivered. The detector further comprises a detection device and a first device disposed between the microchannel plate and the detection device is arranged. The first device is set up at least some of the output from the exit surface of the microchannel plate Receive electrons and generate photons. The detection device is for that arranged, at least some of the generated by the first device Receiving and receiving photons an average of z photons per unit area, where x> z.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist x um wenigstens 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % größer als z. Vorzugsweise ist x um wenigstens 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer als z.According to one preferred embodiment x is at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40 %, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95 % or 100% greater than z. Preferably, x is at least 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500% larger than z.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Photonen UV-Photonen.According to one preferred embodiment the photons are UV photons.

Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Massenspektrometer mit einem vorstehend beschriebenen Detektor vor.According to one In another aspect, the present invention provides a mass spectrometer with a detector as described above.

Vorzugsweise bildet der Detektor einen Teil eines Flugzeit-Massenanalysators. Gemäß einer Ausführungsform weist das Massenspektrometer weiter einen mit dem Detektor verbundenen Analog-Digital-Wandler ("ADC") und/oder einen mit dem Detektor verbundenen Zeit-Digital-Wandler ("TDC") auf.Preferably the detector forms part of a time-of-flight mass analyzer. According to one embodiment the mass spectrometer further has one connected to the detector Analog-to-digital converter ("ADC") and / or a associated with the detector time-to-digital converter ("TDC").

Das Massenspektrometer kann weiter eine Innenquelle auf weisen, welche aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus folgendem besteht: einer Elektrosprayionisations-Ionenquelle ("ESI-Ionenquelle"), einer Atmosphärendruckionisations-Ionenquelle ("API-Ionenquelle"), einer Atmosphärendruck-Ionenquelle mit chemischer Ionisation ("APCI-Ionenquelle"), einer Atmosphärendruck-Photoionisations-Ionenquelle ("APPI-Ionenquelle"), einer Laserdesorptionsionisations-Ionenquelle ("LDI-Ionenquelle"), einer induktiv gekoppelten Plasma-Ionenquelle ("ICP-Ionenquelle"), einer Innenquelle mit schnellem Atombeschuß ("FAB-Ionenquelle"), einer Flüssig-Sekundärionen-Massenspektrometrie-Ionenquelle ("LSIMS-Ionenquelle"), einer Feldionisations-Ionenquelle ("FI-Ionenquelle"), einer Felddesorptions-Ionenquelle ("FD-Ionenquelle"), einer Elektronenstoß-Ionenquelle ("EI-Ionenquelle"), einer Innenquelle mit chemischer Ionisation ("CI-Ionenquelle") und einer matrixunterstützten Laserdesorptionsionisations-Ionenquelle ("MALDI-Ionenquelle"). Die Innenquelle kann kontinuierlich oder gepulst sein.The Mass spectrometer may further have an internal source, which selected from the group is, which consists of the following: an electrospray ionization ion source ("ESI ion source"), an atmospheric pressure ionization ion source ("API ion source"), an atmospheric pressure ion source with chemical ionization ("APCI ion source"), an atmospheric pressure photoionization ion source ("APPI ion source"), a laser desorption ionization ion source ("LDI ion source"), one inductive coupled plasma ion source ("ICP ion source"), an internal source with fast atom bombardment ("FAB ion source"), a liquid secondary ion mass spectrometry ion source ("LSIMS ion source"), a field ionization ion source ("FI ion source"), a field desorption ion source ("FD ion source"), an electron impact ion source ("EI ion source"), an internal source with chemical ionization ("CI ion source") and a matrix assisted laser desorption ionization ion source ("MALDI ion source"). The inner source can be continuous or pulsed.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Verfahren zum Detektieren von Teilchen mit den folgenden Schritten vor: Empfangen von Teilchen an einer Eintrittsfläche einer Mikrokanalplatte und Abgeben von Elektronen von einer Austrittsfläche der Mikrokanalplatte, wobei die Austrittsfläche eine erste Fläche aufweist. Das Verfahren weist weiter den Schritt des Empfangens von wenigstens einigen der Elektronen auf einer Detektionsfläche einer Detektionsvorrichtung, mit einer zweiten Fläche auf, wobei die zweite Fläche erheblich größer als die erste Fläche ist.One Another aspect of the present invention provides a method for Detecting particles with the following steps: Receive of particles at an entrance surface of a microchannel plate and discharging electrons from an exit surface of the microchannel plate, wherein the exit surface a first surface having. The method further includes the step of receiving of at least some of the electrons on a detection surface of a Detection device, with a second surface, wherein the second surface considerably greater than the first area is.

Vorzugsweise ist die zweite Fläche um wenigstens 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % größer als die erste Fläche. Die zweite Fläche kann um wenigstens 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer sein als die erste Fläche.Preferably is the second area by at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45 %, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100% larger than the first area. The second surface can be at least 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450 % or 500% larger as the first surface.

Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Detektieren von Teilchen mit den folgenden Schritten vor: Empfangen von Teilchen an einer Eintrittsfläche einer Mikrokanalplatte, Abgeben von durchschnittlich x Elektronen je Flächeneinheit von einer Austrittsfläche der Mikrokanalplatte und Empfangen von wenigstens einigen der Elektronen an einer Detektionsfläche einer Detektionsvorrichtung, wobei die Detektionsfläche durchschnittlich y Elektronen je Flächeneinheit empfängt und wobei x > y ist.According to one In another aspect, the present invention provides a method for Detecting particles with the following steps: Receive of particles at an entrance surface of a microchannel plate, Delivering an average of x electrons per unit area from an exit surface of the Microchannel plate and receiving at least some of the electrons on a detection surface a detection device, wherein the detection area average y electrons per unit area receives and where x> y.

Vorzugsweise ist x um wenigstens 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % größer als y. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann x um wenigstens 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer als y sein.Preferably x is at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40 %, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95 % or 100% greater than y. According to one another embodiment x can be at least 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450 % or 500% larger than y be.

Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Detektieren von Teilchen mit den folgenden Schritten vor: Empfangen von Teilchen an einer Eintrittsfläche einer Mikrokanalplatte und Abgeben von Elektronen von einer Austrittsfläche der Mikrokanalplatte, wobei die Austrittsfläche eine erste Fläche aufweist. Das Verfahren weist weiter die folgenden Schritte auf: Empfangen von wenigstens einigen der Elektronen an einer ersten Vorrichtung, wobei die erste Vorrichtung ansprechend darauf Photonen erzeugt, Empfangen wenigstens einiger der Photonen an einer zweiten Vorrichtung, wobei die zweite Vorrichtung ansprechend darauf Elektronen erzeugt und abgibt, und Empfangen von wenigstens einigen der von der zweiten Vorrichtung erzeugten Elektronen an einer Detektionsvorrichtung. Die Detektionsvorrichtung weist eine Detektionsfläche mit einer zweiten Fläche auf, wobei die zweite Fläche größer als die erste Fläche ist.According to one In another aspect, the present invention provides a method for Detecting particles with the following steps: Receive of particles at an entrance surface of a microchannel plate and discharging electrons from an exit surface of the microchannel plate, wherein the exit surface a first surface having. The method further comprises the following steps: receiving at least some of the electrons on a first device, wherein the first device generates photons in response thereto Receiving at least some of the photons at a second device, wherein the second device generates electrons in response thereto and delivering, and receiving at least some of the second Device generated electrons on a detection device. The detection device has a detection surface a second surface on, with the second surface greater than the first area is.

Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite Fläche um wenigstens 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % größer als die erste Fläche. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die zweite Fläche um wenigstens 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer als die erste Fläche.According to one embodiment is the second area by at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45 %, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100% bigger than that first surface. According to one another embodiment is the second area by at least 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500% larger than the first area.

Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Detektieren von Teilchen mit den folgenden Schritten vor: Empfangen von Teilchen an einer Eintrittsfläche einer Mikrokanalplatte und Abgeben von durchschnittlich x Elektronen je Flächeneinheit von einer Austrittsfläche der Mikrokanalplatte. Das Verfahren weist weiter die folgenden Schritte auf: Empfangen wenigstens einiger der Elektronen an einer ersten Vorrichtung, wobei die erste Vorrichtung ansprechend darauf Photonen erzeugt, Empfangen von wenigstens einigen der Photonen an einer zweiten Vorrichtung, wobei die zweite Vorrichtung ansprechend darauf Elektronen erzeugt und abgibt, und Empfangen wenigstens einiger der von der zweiten Vorrichtung erzeugten Elektronen an einer Detektionsfläche einer Detektionsvorrichtung, wobei die Detektionsfläche durchschnittlich y Elektronen je Flächeneinheit empfängt, wobei x > y ist.In another aspect, the present invention provides a method of detecting particles comprising the steps of: receiving particles at an entrance surface of a microchannel plate and delivering an average of x electrons per unit area from an exit surface of the microchannel plate. The method further comprises the steps of: receiving at least some of the electrons at a first device, the first device generating photons in response thereto, receiving at least some of the photons at a second device, the second device generating and emitting electrons in response thereto; and receiving at least some of the electrons generated by the second device at a detection surface of a detection device, the detection surface receiving an average of y electrons per unit area, where x> y.

Gemäß einer Ausführungsform ist x um wenigstens 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % größer als y. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist x um wenigstens 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer als y.According to one embodiment x is at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40 %, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95 % or 100% greater than y. According to another embodiment x is at least 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450 % or 500% larger than y.

Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Detektieren von Teilchen mit den folgenden Schritten vor: Empfangen von Teilchen an einer Eintrittsfläche einer Mikrokanalplatte, Abgeben von Elektronen von einer Austrittsfläche der Mikrokanalplatte, wobei die Austrittsfläche eine erste Fläche aufweist, Empfangen wenigstens einiger der Elektronen an einer Vorrichtung, wobei die Vorrichtung ansprechend darauf Photonen erzeugt, und Empfangen wenigstens einiger der von der Vorrichtung erzeugten Photonen an einer Detektionsfläche einer Detektionsvorrichtung mit einer zweiten Fläche, wobei die zweite Fläche erheblich größer als die erste Fläche ist.According to one In another aspect, the present invention provides a method for Detecting particles with the following steps: Receive of particles at an entrance surface of a microchannel plate, Discharging electrons from an exit surface of the microchannel plate, wherein the exit surface a first surface receiving at least some of the electrons on a device, wherein the device generates photons in response thereto and receiving at least some of the photons generated by the device a detection surface a detection device having a second surface, the second surface substantially greater than the first area is.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Fläche um wenigstens 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % größer als die erste Fläche. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die zweite Fläche um wenigstens 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer als die erste Fläche.According to one preferred embodiment is the second area by at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45 %, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100% larger than the first area. According to one another embodiment is the second area by at least 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500% larger than the first area.

Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Detektieren von Teilchen mit den folgenden Schritten vor: Empfangen von Teilchen an einer Eintrittsfläche einer Mikrokanalplatte, Abgeben von durchschnittlich x Elektronen je Flächeneinheit von einer Austrittsfläche der Mikrokanalplatte, Empfangen wenigstens einiger der Elektronen auf einer Vorrichtung, wobei die Vorrichtung ansprechend darauf Photonen erzeugt, und Empfangen wenigstens einiger der von der Vorrichtung erzeugten Photonen an einer Detektionsfläche einer Detektionsvorrichtung, wobei die Detektionsfläche durchschnittlich z Photonen je Flächeneinheit empfängt, wobei x > z ist.According to one In another aspect, the present invention provides a method for Detecting particles with the following steps: Receive of particles at an entrance surface of a microchannel plate, Delivering an average of x electrons per unit area from an exit surface of the Microchannel plate, receiving at least some of the electrons a device, wherein the device in response to photons and receiving at least some of the device generated photons on a detection surface of a detection device, the detection surface receives on average z photons per unit area, where x> z is.

Vorzugsweise werden durchschnittlich x Elektronen je Flächeneinheit und je Zeiteinheit von der Austrittsfläche abgegeben und durchschnittlich z Photonen je Flächeneinheit und je Zeiteinheit von der Detektionsfläche empfangen.Preferably average x electrons per unit area and per unit time from the exit surface and on average z photons per unit area and per unit of time from the detection area receive.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist x um wenigstens 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % größer als z. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist x um wenigstens 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer als z.According to one preferred embodiment x is at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40 %, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95 % or 100% greater than z. According to one another embodiment x is at least 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500% larger than z.

Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Massenspektrometrie vor, das ein Verfahren zum Detektieren von Teilchen, wie es vorstehend beschrieben wurde, einschließt.According to one In another aspect, the present invention provides a method for Mass spectrometry, which is a method for detecting particles, as described above.

Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung einen Detektor zur Verwendung in einem Massenspektrometer vor, wobei der Detektor eine Mikrokanalplatte aufweist, wobei bei der Verwendung Teilchen an einer Eintrittsfläche der Mikrokanalplatte empfangen werden und Elektronen von einer Austrittsfläche der Mikrokanalplatte abgegeben werden, wobei die Austrittsfläche eine erste Fläche aufweist. Der Detektor weist weiter eine Detektionsvorrichtung mit einer Detektionsfläche auf, die dafür eingerichtet ist, bei der Verwendung wenigstens einige der von der Mikrokanalplatte abgegebenen Elektronen zu empfangen, wobei die Detektionsfläche eine zweite Fläche aufweist. Zu einer ersten Zeit t1 werden von der Mikrokanalplatte abgegebene Elektronen an einem ersten Abschnitt oder Bereich der Detektionsfläche empfangen, und zu einer zweiten späteren Zeit t2 werden von der Mikrokanalplatte abgegebene Elektronen an einem zweiten verschiedenen Abschnitt oder Bereich der Detektionsfläche empfangen.In another aspect, the present invention provides a detector for use in a mass spectrometer, the detector comprising a microchannel plate, wherein in use, particles are received at an entrance surface of the microchannel plate and electrons are emitted from an exit surface of the microchannel plate, the exit surface being one has first surface. The detector further comprises a detection device having a detection surface adapted to receive, in use, at least some of the electrons released from the microchannel plate, the detection surface having a second surface. At a first time t 1 , electrons emitted from the microchannel plate are received at a first portion or area of the detection area, and at a second later time t 2 , electrons emitted from the microchannel plate are received at a second different portion or area of the detection area.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden zu einer dritten Zeit t3, die später liegt als die zweite Zeit t2, von der Mikrokanalplatte abgegebene Elektronen am ersten Abschnitt oder Bereich der Detektionsfläche empfangen. Zu einer vierten Zeit t4, die später liegt als die dritte Zeit t3, können von der Mikrokanalplatte abgegebene Elektronen an dem zweiten Abschnitt oder Bereich der Detektionsfläche empfangen werden.According to a preferred embodiment, at a third time t 3 , which is later than the second time t 2 , electrons emitted by the microchannel plate are received at the first portion or area of the detection surface. At a fourth time t 4 , which is later than the third time t 3 , electrons emitted from the microchannel plate may be received at the second portion or area of the detection surface.

Vorzugsweise ist die zweite Fläche erheblich größer als die erste Fläche. Die zweite Fläche kann um wenigstens 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 %, 100 %, 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer sein als die erste Fläche.Preferably is the second area considerably larger than the first area. The second area may be at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 100%, 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500 % to be taller as the first surface.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform werden bei der Verwendung durchschnittlich x Elektronen je Flächeneinheit von der Austrittsfläche abgegeben und durchschnittlich y Elektronen je Flächeneinheit an dem ersten Abschnitt oder Bereich und/oder dem zweiten Abschnitt oder Bereich der Detektionsfläche empfangen. Gemäß einer Ausführungsform ist x > y, und x kann um wenigstens 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 %, 100 %, 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer als y sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist x im wesentlichen gleich y. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist x < y, und x kann um wenigstens 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 %, 100 %, 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 % kleiner als y sein.According to the preferred embodiment become on average x electrons per unit area from the exit surface given and average y electrons per unit area at the first section or area and / or the second section or area of the detection area receive. According to one embodiment is x> y, and x can by at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45 %, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 100 %, 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500% greater than y. According to one another embodiment x is substantially equal to y. According to one another embodiment is x <y, and x can be at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40 %, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95 %, 100%, 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500 % less than y.

Vorzugsweise sind die an der Eintrittsfläche empfangenen Teilchen Ionen, Photonen oder Elektronen.Preferably they are at the entrance area received particles ions, photons or electrons.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden bei der Verwendung Elektronen von der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte in einen Bereich mit einem elektrischen Feld abgegeben. Vorzugsweise verläuft zu der ersten Zeit t1 das elektrische Feld in einer ersten Richtung und zu der zweiten späteren Zeit t2 in einer zweiten verschiedenen Richtung. Zu einer dritten Zeit t3, die später als die zweite Zeit t2 liegt, kann das elektrische Feld in der ersten Richtung verlaufen. Zu einer vierten Zeit t4, die später als die dritte Zeit t3 liegt, kann das elektrische Feld in der zweiten Richtung verlaufen.In a preferred embodiment, in use, electrons are emitted from the exit surface of the microchannel plate into an electric field region. Preferably, at the first time t 1, the electric field is in a first direction and at the second later time t 2 is in a second different direction. At a third time t 3 , which is later than the second time t 2 , the electric field can run in the first direction. At a fourth time t 4 , which is later than the third time t 3 , the electric field can run in the second direction.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die erste und/oder die zweite Richtung des elektrischen Felds unter einem Winkel zur Normalen der Mikrokanalplatte geneigt sein. Vorzugsweise wird die Richtung des elektrischen Felds zeitlich im wesentlichen kontinuierlich geändert, um von der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte abgegebene Elektronen im wesentlichen kontinuierlich um oder über die Detektionsfläche zu bewegen, zu führen oder zu drehen. Alternativ kann die Richtung des elektrischen Felds zeitlich im wesentlichen schrittweise geändert werden, um von der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte abgegebene Elektronen im wesentlichen schrittweise um oder über die Detektionsfläche zu bewegen, zu führen oder zu drehen.According to one preferred embodiment can the first and / or the second direction of the electric field below be inclined at an angle to the normal of the microchannel plate. Preferably the direction of the electric field becomes substantially in time continuously changed, from the exit surface the microchannel plate emitted electrons substantially continuously around or over the detection area to move, to lead or to turn. Alternatively, the direction of the electric field be changed substantially in a stepwise manner, from the exit surface of the Microchannel plate emitted electrons substantially stepwise around or over the detection area to move, to lead or to turn.

Zu der ersten Zeit t1 kann das elektrische Feld eine erste Stärke aufweisen, und es kann zu der zweiten späteren Zeit t2 eine zweite Stärke aufweisen. Die erste elektrische Feldstärke kann der zweiten elektrischen Feldstärke im wesentlichen gleichen. Die erste elektrische Feldstärke kann von der zweiten elektrischen Feldstärke erheblich verschieden sein. Zu einer dritten Zeit t3, die später als die zweite Zeit t2 liegt, kann das elektrische Feld die erste Feldstärke aufweisen, und zu einer vierten Zeit t4, die später als die dritte Zeit t3 liegt, kann das elektrische Feld die zweite elektrische Feldstärke aufweisen.At the first time t 1 , the electric field may have a first magnitude and may have a second magnitude at the second later time t 2 . The first electric field strength may be substantially equal to the second electric field strength. The first electric field strength may be significantly different from the second electric field strength. At a third time t 3 , which is later than the second time t 2 , the electric field may have the first field strength, and at a fourth time t 4 , which is later than the third time t 3 , the electric field may be the second have electric field strength.

Gemäß einer Ausführungsform wird die elektrische Feldstärke zeitlich im wesentlichen kontinuierlich geändert, um von der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte abgegebene Elektronen im wesentlichen kontinuierlich um oder über die Detektionsfläche zu bewegen, zu führen oder zu drehen. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird die elektrische Feldstärke zeitlich im wesentlichen schrittweise geändert, um von der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte abgegebene Elektronen um oder über die Detektionsfläche zu bewegen, zu führen oder zu drehen.According to one embodiment becomes the electric field strength In time, essentially continuously changed to from the exit surface of the Microchannel plate emitted electrons substantially continuously around or over the detection area to move, to lead or to turn. According to one another embodiment becomes the electric field strength time essentially changed step by step from the exit surface of the Microchannel plate to move emitted electrons around or over the detection surface, to lead or to turn.

Der bevorzugte Detektor kann weiter wenigstens eine reflektierende Elektrode zum Reflektieren von Elektronen zur Detektionsvorrichtung aufweisen. Die wenigstens eine reflektierende Elektrode kann in einer Ebene angeordnet sein, die im wesentlichen parallel zu der Mikrokanalplatte verläuft, und sie ist vorzugsweise so eingerichtet, daß von der Mikrokanalplatte abgegebene Elektronen zur ersten Zeit t1 zum ersten Abschnitt oder Bereich der Detektionsfläche geführt werden und von der Mikrokanalplatte abgegebene Elektronen zu der zweiten späteren Zeit t2 zu dem zweiten Abschnitt oder Bereich der Detektionsfläche geführt werden.The preferred detector may further include at least one reflective electrode for reflecting electrons to the detection device. The at least one reflective electrode may be disposed in a plane substantially parallel to the microchannel plate, and is preferably arranged to guide electrons emitted from the microchannel plate at the first time t 1 to the first portion or region of the detection surface the electrons emitted to the microchannel plate are guided to the second portion or area of the detection surface at the second later time t 2 .

Die bevorzugte Ausführungsform weist eine oder mehrere Elektroden auf, die zwischen der Mikrokanalplatte und der Detektionsvorrichtung angeordnet sind, so daß zwischen der Mikrokanalplatte und der Detektionsvorrichtung ein elektrisches Feld bereitgestellt ist. Die eine oder die mehreren Elektroden können eine oder mehrere ringförmige Elektroden, eine oder mehrere Einzellinsenanordnungen mit drei oder mehr Elektroden, einen oder mehrere segmentierte Stabsätze, eine oder mehrere rohrförmige Elektroden, einen oder mehrere Quadrupol-, Hexapol-, Oktapol-Stabsätze oder Stabsätze höherer Ordnung, mehrere Elektroden mit Öffnungen, die im wesentlichen die gleiche Fläche aufweisen, von denen Elektronen bei der Verwendung durchgelassen werden, und/oder mehrere Elektroden mit Öffnungen, die zur Detektionsvorrichtung hin zunehmend kleiner oder größer werden, von denen Elektronen bei der Verwendung durchgelassen werden, aufweisen.The preferred embodiment has one or more electrodes disposed between the microchannel plate and the detection device such that an electric field is provided between the microchannel plate and the detection device. The one or more electrodes may include one or more annular electrodes, one or more single lens arrays having three or more electrodes, one or more segmented rod sets, one or more tubular electrodes, one or more quadrupole, hexapole, octapole rod sets or sets of rods Order, several electrodes with openings, which have substantially the same area, of which electrons in use by and / or a plurality of electrodes having openings progressively smaller or larger toward the detection device, from which electrons are transmitted in use.

Vorzugsweise wird die Austrittsfläche der Mikrokanalplatte auf einem ersten Potential gehalten und die Detektionsfläche der Detektionsvorrichtung auf einem zweiten Potential gehalten. Das zweite Potential ist vorzugsweise positiver als das erste Potential. Die Potentialdifferenz zwischen der Oberfläche der Detektionsvorrichtung und der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte kann aus der folgenden Gruppe ausgewählt werden: 0-50 V, 50-100 V, 100-150 V, 150-200 V, 200-250 V, 250-300 V, 300-350 V, 350-400 V, 400-450 V, 450-500 V, 500-550 V, 550-600 V, 600-650 V, 650-700 V, 700-750 V, 750-800 V, 800-850 V, 850-900 V, 900-950 V, 950-1000 V, 1,0-1,5 kV, 1,5-2,0 kV, 2,0-2,5 kV, > 2,5 kV und < 10 kV.Preferably becomes the exit surface the microchannel plate held at a first potential and the detection surface of the Detection device held at a second potential. The second potential is preferably more positive than the first potential. The potential difference between the surface of the detection device and the exit surface the microchannel plate can be selected from the following group: 0-50 V, 50-100 V, 100-150 V, 150-200V, 200-250V, 250-300V, 300-350V, 350-400V, 400-450 V, 450-500 V, 500-550 V, 550-600 V, 600-650 V, 650-700 V, 700-750 V, 750-800 V, 800-850 V, 850-900 V, 900-950 V, 950-1000 V, 1.0-1.5 kV, 1.5-2.0 kV, 2.0-2.5 kV,> 2.5 kV and <10 kV.

Bei einem bevorzugten Detektor wird die Austrittsfläche der Mikrokanalplatte auf einem ersten Potential gehalten, die Detektionsfläche der Detektionsvorrichtung auf einem zweiten Potential gehalten und werden eine oder mehrere Elektroden, die zwischen der Mikrokanalplatte und der Detektionsfläche angeordnet sind, auf einem dritten Potential gehalten. Vorzugsweise werden eine oder mehrere Elektroden, die zwischen der Mikrokanalplatte und der Detektionsfläche angeordnet sind, auf einem vierten Potential gehalten, und eine oder mehrere Elektroden, die zwischen der Mikrokanalplatte und der Detektionsfläche angeordnet sind, können auf einem fünften Potential gehalten werden. Das dritte und/oder das vierte und/oder das fünfte Potential können im wesentlichen gleich dem ersten und/oder dem zweiten Potential sein, positiver als das erste und/oder das zweite Potential sein und/oder negativer als das erste und/oder das zweite Potential sein.at A preferred detector is the exit surface of the microchannel plate held a first potential, the detection surface of the Detection device held at a second potential and become a or more electrodes between the microchannel plate and the detection area are arranged, held at a third potential. Preferably be one or more electrodes between the microchannel plate and the detection surface are held at a fourth potential, and one or a plurality of electrodes disposed between the microchannel plate and the detection surface are, can on a fifth Potential to be kept. The third and / or the fourth and / or the fifth Potential can substantially equal to the first and / or the second potential be more positive than the first and / or the second potential and / or be more negative than the first and / or the second potential.

Vorzugsweise wird die Potentialdifferenz zwischen dem dritten und/oder dem vierten und/oder dem fünften Potential und dem ersten und/oder dem zweiten Potential aus der folgenden Gruppe ausgewählt: 0-50 V, 50-100 V, 100-150 V, 150-200 V, 200-250 V, 250-300 V, 300-350 V, 350-400 V, 400-450 V, 450-500 V, 500-550 V, 550-600 V, 600-650 V, 650-700 V, 700-750 V, 750-800 V, 800-850 V, 850-900 V, 900-950 V, 950-1000 V, 1,0-1,5 kV, 1,5-2,0 kV, 2,0-2,5 kV, > 2,5 kV und < 10 kV.Preferably becomes the potential difference between the third and / or the fourth and / or the fifth Potential and the first and / or the second potential from the following group selected: 0-50 V, 50-100 V, 100-150 V, 150-200V, 200-250V, 250-300V, 300-350V, 350-400V, 400-450 V, 450-500 V, 500-550 V, 550-600 V, 600-650 V, 650-700 V, 700-750 V, 750-800 V, 800-850 V, 850-900 V, 900-950 V, 950-1000 V, 1.0-1.5 kV, 1.5-2.0 kV, 2.0-2.5 kV,> 2.5 kV and <10 kV.

Das dritte und/oder das vierte und/oder das fünfte Potential können zusätzlich oder alternativ zwischen dem ersten und/oder dem zweiten Potential liegen.The third and / or fourth and / or fifth potential may additionally or alternatively lie between the first and / or the second potential.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden Elektronen von der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte in einen Bereich mit einem Magnetfeld abgegeben. Der Detektor weist vorzugsweise einen oder mehrere Magnete und/oder einen oder mehrere Elektromagnete auf, die so eingerichtet sind, daß das Magnetfeld zwischen der Mikrokanalplatte und der Detektionsvorrichtung bereitgestellt wird.According to one preferred embodiment be electrons from the exit surface of the microchannel plate in given off an area with a magnetic field. The detector points preferably one or more magnets and / or one or more Electromagnets, which are arranged so that the magnetic field between the Micro channel plate and the detection device is provided.

Zu der ersten Zeit t1 kann das Magnetfeld in einer ersten Richtung verlaufen und zu der zweiten späteren Zeit t2 in einer zweiten verschiedene Richtung verlaufen. Zu einer dritten Zeit t3, die später als die zweite Zeit t2 liegt, kann das Magnetfeld in der ersten Richtung verlaufen. Zu einer vierten Zeit t4, die später als die dritte Zeit t3 liegt, kann das Magnetfeld in der zweiten Richtung verlaufen. Vorzugsweise sind die erste Magnetfeldrichtung und/oder die zweite Magnetfeldrichtung im wesentlichen parallel zur Mikrokanalplatte.At the first time t 1 , the magnetic field may be in a first direction and may run in a second different direction at the second later time t 2 . At a third time t 3 , which is later than the second time t 2 , the magnetic field can run in the first direction. At a fourth time t 4 , which is later than the third time t 3 , the magnetic field can run in the second direction. Preferably, the first magnetic field direction and / or the second magnetic field direction are substantially parallel to the microchannel plate.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Richtung des Magnetgelds zeitlich im wesentlichen kontinuierlich geändert, um von der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte abgegebene Elektronen im wesentlichen kontinuierlich um oder über die Detektionsfläche zu bewegen, zu führen oder zu drehen. Gemäß einer anderen Ausführungsform ändert sich das Magnetfeld zeitlich im wesentlichen schrittweise, um von der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte abgegebene Elektronen im wesentlichen schrittweise um oder über die Detektionsfläche zu bewegen, zu führen oder zu drehen.According to one preferred embodiment the direction of the magnetic money becomes substantially continuous in time changed, from the exit surface the microchannel plate emitted electrons substantially continuously around or over the detection area to move, to lead or to turn. According to one other embodiment changes the magnetic field is substantially gradual in time from the exit surface of the Microchannel plate emitted electrons substantially stepwise around or over the detection area to move, to lead or to turn.

Gemäß einer Ausführungsform weist das Magnetfeld zu der ersten Zeit t1 eine erste Magnetfeldstärke und zu der zweiten Zeit t2 eine zweite Magnetfeldstärke auf. Die erste Magnetfeldstärke kann der zweiten Magnetfeldstärke im wesentlichen gleichen, oder die erste Magnetfeldstärke kann von der zweiten Magnetfeldstärke erheblich verschieden sein. Zu einer dritten Zeit t3, die später als die zweite Zeit t2 liegt, kann das Magnetfeld die erste Stärke aufweisen, und zu einer vierten Zeit t4, die später als die dritte Zeit t3 liegt, kann das Magnetfeld die zweite Stärke aufweisen.According to one embodiment, the magnetic field has a first magnetic field strength at the first time t 1 and a second magnetic field strength at the second time t 2 . The first magnetic field strength may be substantially equal to the second magnetic field strength, or the first magnetic field strength may be significantly different from the second magnetic field strength. At a third time t 3 , which is later than the second time t 2 , the magnetic field may have the first strength, and at a fourth time t 4 , which is later than the third time t 3 , the magnetic field may have the second strength ,

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Magnetfeldstärke zeitlich im wesentlichen kontinuierlich geändert, um von der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte abgegebene Elektronen im wesentlichen kontinuierlich um oder über die Detektionsfläche zu bewegen, zu führen oder zu drehen. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird die Magnetfeldstärke zeitlich im wesentlichen schrittweise geändert, um von der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte abgegebene Elektronen um oder über die Detektionsfläche zu bewegen, zu führen oder zu drehen.According to a preferred embodiment, the magnetic field strength is changed substantially continuously over time in order to move, guide or rotate electrons emitted from the exit surface of the microchannel plate essentially continuously around or over the detection surface. According to another embodiment, the magnetic field strength is changed substantially stepwise in time to move electrons emitted from the exit surface of the microchannel plate about or over the detection surface lead or turn.

Der Detektor kann weiter eine Gitterelektrode aufweisen, die zwischen der Mikrokanalplatte und der Detektionsvorrichtung angeordnet ist. Die Gitterelektrode kann im wesentlichen halbkugelförmig oder auf andere Weise nichtplanar sein.Of the Detector may further comprise a grid electrode between the microchannel plate and the detection device is arranged. The grid electrode may be substantially hemispherical or otherwise nonplanar.

Der Detektor kann eine Detektionsvorrichtung mit einem einzigen Detektionsbereich aufweisen. Der einzige Detektionsbereich kann einen Elektronenvervielfacher, einen Szintillator oder eine Photoelektronenvervielfacher-Röhre aufweisen. Vorzugsweise weist der einzige Detektionsbereich eine oder mehrere Mikrokanalplatten auf und können die eine oder die mehreren Mikrokanalplatten über eine erste Anzahl von Kanälen wenigstens einige der von der zweiten Anzahl von Kanälen der stromaufwärts der Detektionsvorrichtung angeordneten Mikrokanalplatte abgegebenen Elektronen empfangen, wobei die erste Anzahl von Kanälen erheblich größer sein kann als die zweite Anzahl von Kanälen, dieser im wesentlichen gleichen kann oder erheblich kleiner als diese sein kann.Of the Detector may be a detection device with a single detection area exhibit. The single detection area may be an electron multiplier, a scintillator or a photomultiplier tube. Preferably, the single detection area has one or more Microchannel plates and can the one or more microchannel plates over a first number of channels at least some of the second number of channels upstream Detection device disposed microchannel plate delivered Receive electrons, with the first number of channels significantly to be taller can be considered the second number of channels, this essentially same or may be considerably smaller than this.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Detektor eine Detektionsvorrichtung mit einem ersten Detektions bereich und wenigstens einem zweiten getrennten Detektionsbereich auf. Der zweite Detektionsbereich ist vorzugsweise von dem ersten Detektionsbereich beabstandet. Der erste und der zweite Detektionsbereich können im wesentlichen gleiche oder erheblich verschiedene Detektionsflächen aufweisen. Vorzugsweise ist die Fläche des ersten Detektionsbereichs um einen Prozentsatz p größer als die Fläche des zweiten Detektionsbereichs, wobei p aus der folgenden Gruppe ausgewählt sein kann: < 10 %, 10-20 %, 20-30 %, 30-40 %, 40-50 %, 50-60 %, 60-70 %, 70-80 %, 80-90 % und > 90 %. Vorzugsweise ist die Anzahl der von der ersten Detektionsfläche empfangenen Elektronen um einen Prozentsatz q größer ist als die Anzahl der von der zweiten Detektionsfläche empfangenen Elektronen, wobei q aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: < 10 %, 10-20 %, 20-30 %, 30-40 %, 40-50 %, 50-60 %, 60-70 %, 70-80 %, 80-90 % und > 90 %.According to one another embodiment the detector has a detection device with a first detection area and at least a second separate detection area. Of the second detection area is preferably of the first detection area spaced. The first and the second detection area can be in have substantially the same or significantly different detection surfaces. Preferably, the surface is of the first detection range by a percentage p greater than the area of the second detection area, where p is from the following group selected can be: <10 %, 10-20%, 20-30%, 30-40 %, 40-50%, 50-60%, 60-70%, 70-80%, 80-90% and> 90%. Preferably is the number of electrons received by the first detection surface by a percentage q is greater as the number of electrons received by the second detection surface, where q is selected from the following group: <10%, 10-20%, 20-30%, 30-40%, 40-50%, 50-60%, 60-70 %, 70-80%, 80-90 % and> 90%.

Der erste und/oder der zweite Detektionsbereich können eine oder mehrere Mikrokanalplatten, einen Elektronenvervielfacher, einen Szintillator oder eine Photoelektronenvervielfacher-Röhre aufweisen. Vorzugsweise weist die Detektionsvorrichtung wenigstens ein zickzackförmig angeordnetes Paar von Mikrokanalplatten auf.Of the the first and / or the second detection area may include one or more microchannel plates, an electron multiplier, a scintillator or a photomultiplier tube. Preferably, the detection device has at least one zigzag-shaped Pair of microchannel plates on.

Der Detektor kann weiter wenigstens eine Kollektorplatte aufweisen, die eingerichtet ist, um bei der Verwendung wenigstens einige von der Detektionsvorrichtung erzeugte oder abgegebene Elektronen zu empfangen. Die wenigstens eine Kollektorplatte kann so geformt sein, daß eine zeitliche Verbreiterung der Flugzeit der auf die Detektionsvorrichtung einfallenden Elektronen wenigstens teilweise kompensiert wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Detektionsvorrichtung so geformt sein, daß eine zeitliche Verbreiterung der Flugzeit der auf die Detektionsvorrichtung einfallenden Elektronen wenigstens teilweise kompensiert wird. Vorzugsweise weist der Detektor eine oder mehrere Elektroden auf, die eingerichtet sind, um eine zeitliche Verbreiterung der Flugzeit der auf die Detektionsvorrichtung einfallenden Elektronen wenigstens teilweise zu kompensieren.Of the Detector may further comprise at least one collector plate, which is set up to use at least some of the generated or emitted electrons to the detection device receive. The at least one collector plate may be shaped that one temporal broadening of the time of flight of the detection device incident electrons is at least partially compensated. Alternatively or additionally the detection device can be shaped so that a temporal Widening of the time of flight of the incident on the detection device At least partially compensated electrons. Preferably the detector has one or more electrodes set up are to a temporal broadening of the time of flight on the detection device at least partially compensate for incident electrons.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind eine oder mehrere Elektroden eingerichtet, um zwischen der Mikrokanalplatte und der Detektionsvorrichtung ein elektrisches Feld bereitzustellen. Ein zeitlich veränderliches Potential kann an wenigstens eine der einen oder mehreren Elektroden angelegt werden. Die Amplitude des zeitlich veränderlichen Potentials wird vorzugsweise zeitlich im wesentlichen sinusförmig geändert. Die Amplitude des zeitlich veränderlichen Potentials kann sich mit einer aus der folgenden Gruppe ausgewählten Frequenz ändern: 10-50 Hz, 50-100 Hz, 100-150 Hz, 150-200 Hz, 200-250 Hz, 250-300 Hz, 300-350 Hz, 350-400 Hz, 400-450 Hz, 450-500 Hz, 500-550 Hz, 550-600 Hz, 600-650 Hz, 650-700 Hz, 700-750 Hz, 750-800 Hz, 800-850 Hz, 850-900 Hz, 900-950 Hz, 950-1000 Hz, 1,0-1,5 kHz, 1,5-2,0 kHz, 2,0-2,5 kHz, 2,5-3,5 kHz, 3,5-4,5 kHz, 4,5-5,5 kHz, 5,5-7,5 kHz, 7,5-9,5 kHz, 9,5-12,5 kHz, 12,5-15 kHz, 15,0-20,0 kHz und > 20 kHz. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ändert sich die Amplitude des Potentials mit einer Frequenz zwischen etwa 50 Hz und etwa 10 kHz.According to one preferred embodiment There are one or more electrodes set up between the Micro-channel plate and the detection device an electric Provide field. A time-varying potential can at least one of the one or more electrodes are applied. The amplitude of the temporally variable Potential is preferably changed substantially sinusoidally in time. The Amplitude of the time-varying Potential can change with a frequency selected from the following group: 10-50 Hz, 50-100 Hz, 100-150 Hz, 150-200 Hz, 200-250 Hz, 250-300 Hz, 300-350 Hz, 350-400 Hz, 400-450 Hz, 450-500 Hz, 500-550 Hz, 550-600 Hz, 600-650 Hz, 650-700 Hz, 700-750 Hz, 750-800 Hz, 800-850 Hz, 850-900 Hz, 900-950 Hz, 950-1000 Hz, 1.0-1.5 kHz, 1.5-2.0 kHz, 2.0-2.5 kHz, 2.5-3.5 kHz, 3.5-4.5 kHz, 4.5-5.5 kHz, 5.5-7 , 5 kHz, 7.5-9.5 kHz, 9.5-12.5 kHz, 12.5-15 kHz, 15.0-20.0 kHz and> 20 kHz. According to the preferred Embodiment changes the amplitude of the potential with a frequency between about 50 Hz and about 10 kHz.

Zusätzlich oder alternativ kann das zeitlich veränderliche Potential intermittierend an wenigstens eine der einen oder mehreren Elektroden angelegt werden. Die Frequenz, mit der das Potential an die eine oder die mehreren Elektroden angelegt wird, kann aus der vorstehenden Gruppe ausgewählt werden.Additionally or alternatively, the time-varying Potential intermittent to at least one of the one or more Electrodes are created. The frequency with which the potential can be applied to the one or more electrodes can selected from the above group become.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden wenigstens einige der von getrennten Kanälen der Mikrokanalplatte abgegebenen Elektronen auf im wesentlichen getrennten, nicht überlappenden Bereichen auf der Detektionsfläche empfangen.According to one preferred embodiment At least some of the votes are from separate channels of the microchannel plate Electrons on essentially separated, non-overlapping Areas on the detection area receive.

Die Detektionsfläche kann sich in Umfangsrichtung und zusammenhängend um die Austrittsfläche der Mikrokanalplatte erstrecken. Die Detektionsvorrichtung kann im wesentlichen in der gleichen Ebene liegen wie die Mikrokanalplatte.The detection area may be in the circumferential direction and contiguous to the exit surface of the microchannel plate extend. The detection device can essentially in the same level as the microchannel plate.

Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die Erfindung ein Massenspektrometer mit einem vorstehend beschriebenen Detektor vor.According to one Another aspect of the invention provides a mass spectrometer with a previously described detector.

Vorzugsweise bildet der Detektor einen Teil eines Flugzeit-Massenanalysators. Der Detektor kann weiter einen Analog-Digital-Wandler ("ADC") und/oder einen Zeit-Digital-Wandler ("TDC") aufweisen, die mit dem Detektor verbunden sind.Preferably the detector forms part of a time-of-flight mass analyzer. The detector can continue an analog-to-digital converter ("ADC") and / or one Time-to-digital converters ("TDC"), the connected to the detector.

Das Massenspektrometer kann eine Innenquelle aufweisen, welche aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus folgendem besteht: einer Elektrosprayionisations-Ionenquelle ("ESI-Ionenquelle"), einer Atmosphärendruckionisations-Ionenquelle ("API-Ionenquelle"), einer Atmosphärendruck-Ionenquelle mit chemischer Ionisation ("APCI-Ionenquelle"), einer Atmosphärendruck-Photoionisations-Ionenquelle ("APPI-Ionenquelle"), einer Laserdesorptionsionisations-Ionenquelle ("LDI-Ionenquelle"), einer induktiv gekoppelten Plasma-Ionenquelle ("ICP-Ionenquelle"), einer Innenquelle mit schnellem Atombeschuß ("FAB-Ionenquelle"), einer Flüssig-Sekundärionen-Massenspektrometrie-Ionenquelle ("LSIMS-Ionenquelle"), einer Feldionisations-Ionenquelle ("FI-Ionenquelle"), einer Felddesorptions-Ionenquelle ("FD-Ionenquelle"), einer Elektronenstoß-Ionenquelle ("EI-Ionenquelle"), einer Innenquelle mit chemischer Ionisation ("CI-Ionenquelle") und einer matrixunterstützten Laserdesorptionsionisations-Ionenquelle ("MALDI-Ionenquelle"). Die Innenquelle kann kontinuierlich oder gepulst sein.The Mass spectrometer may have an internal source, which from the Group selected is, which consists of the following: an electrospray ionization ion source ("ESI ion source"), an atmospheric pressure ionization ion source ("API ion source"), an atmospheric pressure ion source with chemical ionization ("APCI ion source"), an atmospheric pressure photoionization ion source ("APPI ion source"), a laser desorption ionization ion source ("LDI ion source"), one inductive coupled plasma ion source ("ICP ion source"), an internal source with fast atom bombardment ("FAB ion source"), a liquid secondary ion mass spectrometry ion source ("LSIMS ion source"), a field ionization ion source ("FI ion source"), a field desorption ion source ("FD ion source"), an electron impact ion source ("EI ion source"), an internal source with chemical ionization ("CI ion source") and a matrix-assisted laser desorption ionization ion source ( "MALDI") ion source. The inner source can be continuous or pulsed.

Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die Erfindung ein Verfahren zum Detektieren von Teilchen mit den folgenden Schritten vor: Empfangen von Teilchen an einer Eintrittsfläche einer Mikrokanalplatte, Abgeben von Elektronen von einer Austrittsfläche der Mikrokanalplatte, wobei die Austrittsfläche eine erste Fläche aufweist, und Empfangen von wenigstens einigen der Elektronen auf einer Detektionsfläche eines Detektors mit einer zweiten Fläche. Zu einer ersten Zeit t1 werden von der Mikrokanalplatte abgegebene Elektronen an einem ersten Abschnitt oder Bereich der Detektionsfläche empfangen, und zu einer zweiten späteren Zeit t2 werden von der Mikrokanalplatte abgegebene Elektronen an einem zweiten verschiedenen Abschnitt oder Bereich der Detektionsfläche empfangen.In a further aspect, the invention provides a method of detecting particles comprising the steps of: receiving particles at an entrance surface of a microchannel plate, discharging electrons from an exit surface of the microchannel plate, the exit surface having a first surface, and receiving at least some the electrons on a detection surface of a detector having a second surface. At a first time t 1 , electrons emitted from the microchannel plate are received at a first portion or area of the detection area, and at a second later time t 2 , electrons emitted from the microchannel plate are received at a second different portion or area of the detection area.

Gemäß einem anderen Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Massenspektrometrie vor, das ein vorstehend beschriebenes Verfahren zum Detektieren von Teil chen einschließt.According to one In another aspect, the present invention provides a method for Mass spectrometry, which is a method described above for detecting particles.

Gemäß einer ersten bevorzugten Hauptausführungsform fallen Primärionen auf eine erste Mikrokanalplatte, die ansprechend darauf Sekundärelektronen erzeugt. Die Sekundärelektronen werden anschließend auf eine oder mehrere sekundäre Mikrokanalplatten oder andere Detektionsvorrichtungen gerichtet, die so eingerichtet sind, daß ihre Gesamtfläche vorzugsweise erheblich größer ist als diejenige der ersten Mikrokanalplatte und daß sie davon beabstandet sind. Auf diese Weise werden die von der ersten Mikrokanalplatte erzeugten Sekundärelektronen über eine größere zweite Elektronenvervielfachungsfläche dispergiert.According to one first preferred main embodiment fall primary ions on a first microchannel plate, which in response secondary electrons generated. The secondary electrons are subsequently on one or more secondary Directed to microchannel plates or other detection devices, which are set up so that theirs total area preferably considerably larger as that of the first microchannel plate and that they are spaced therefrom. In this way, those generated by the first microchannel plate Secondary electrons over one larger second Electron multiplication surface dispersed.

Das Dispergieren der Sekundärelektronen über eine verhältnismäßig große Elektronenvervielfachungsfläche ist verglichen mit dem Dispergieren des Innenstrahls über eine verhältnismäßig große Ionendetektionsfläche vorteilhaft, weil es nicht erforderlich ist, daß ein elektrisches Feld in den Bereich stromaufwärts des Innendetektors eingebracht wird. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der Bereich stromaufwärts des Innendetektors der Driftbereich eines Flugzeit-Massenspektrometers ist.The Dispersing the secondary electrons over a is relatively large electron multiplication surface compared with the dispersion of the inner jet over a relatively large ion detection area advantageous, because it is not required that an electric field in the area upstream of the Interior detector is introduced. This is particularly advantageous if the area is upstream of the inner detector, the drift region of a time-of-flight mass spectrometer is.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der von der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte erzeugte und dann abgegebene Sekundärelektronenstrom über die Detektionsvorrichtung dispergiert. Dementsprechend können die Elektronen über eine verhältnismäßig große Anzahl von Kanälen entweder in einer einzigen größeren Mikrokanalplatte oder in mehreren Mikrokanalplatten mit einer höheren Gesamtzahl von Kanälen dispergiert werden. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß die von der ersten Mikrokanalplatte abgegebenen Sekundärelektronen umgelenkt werden oder die Sekundärelektronen über die Oberfläche der einen oder mehreren Mikrokanalplatten der Detektionsvorrichtung gelenkt werden.According to one preferred embodiment becomes the of the exit surface generated the second microchannel plate and then emitted secondary electron current over the Detection device dispersed. Accordingly, the Electrons over a relatively large number of channels either in a single larger microchannel plate or dispersed in multiple microchannel plates with a higher total number of channels become. This is preferably achieved by that of the first microchannel plate emitted secondary electrons are deflected or the secondary electrons over the surface the one or more microchannel plates of the detection device be steered.

Gemäß einer zweiten bevorzugten Hauptausführungsform werden von der ersten Mikrokanalplatte emittierte Sekundärelektronen über eine Zeitskala, die sich auf die Erholungszeit der einzelnen Kanäle der einen oder mehreren Mikrokanalplatten bezieht, über eine oder mehrere Mikrokanalplatten einer Detektionsvorrichtung gelenkt bzw. gescannt. Durch Verteilen der Sekundärelektronen von der ersten Mikrokanalplatte über die Mikrokanalplatten der Detektionsvorrichtung ist der Detektor in der Lage, einen verhältnismäßig hohen Ausgangsstrom für eine gegebene Gesamtverstärkung bei einer minimalen Verzerrung der Impulshöhenverteilungen abzugeben.According to a second preferred main embodiment, secondary electrons emitted by the first microchannel plate are scanned over one or more microchannel plates of a detection device over a time scale relating to the recovery time of the individual channels of the one or more microchannel plates. By distributing the secondary electrons from the first microchannel plate via the microchannel plates of the detection device, the detector is capable of delivering a relatively high output current for a given overall gain with minimal distortion of the pulse height distributions.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die von der ersten Mikrokanalplatte abgegebenen Sekundärelektronen gleichmäßig oder ungleichmäßig zwischen zwei oder mehr getrennten sekundären Mikrokanalplattenanordnungen, Elektronenvervielfacherröhren ("EMT") oder Photoelektronenvervielfacher-Röhren ("PMT") aufgeteilt werden. Der Ausgangsstrom solcher Elektronenvervielfacher kann dann mit einem geeigneten Prozessor, beispielsweise einem Analog-Digital-Wandler ("ADC") oder einem Zeit-Digital-Wandler, gekoppelt werden. Alternativ kann eine Kombination von Analog- und Zeit-Digital-Wandlern mit den Elektronenvervielfachern gekoppelt werden. Durch Koppeln einer Kombination von Analog- und Zeit-Digital-Wandlern mit den Elektronenvervielfachern kann der Dynamikbereich des Ionendetektionssystems insgesamt vergrößert werden.According to one preferred embodiment can the secondary electrons emitted by the first microchannel plate evenly or unevenly between two or more separate secondary Microchannel plate assemblies, electron multiplier tubes ("EMT") or photomultiplier tubes ("PMT"). The output current of such electron multipliers can then with a suitable processor, for example an analog-to-digital converter ("ADC") or a time-to-digital converter, be coupled. Alternatively, a combination of analog and Time-to-digital converters coupled with the electron multipliers become. By coupling a combination of analog and time-to-digital converters with the electron multipliers, the dynamic range of the ion detection system be increased overall.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird es Primärionen ermöglicht, auf eine Eintrittsfläche einer ersten Mikrokanalplattenanordnung zu treffen, so daß Sekundärelektronen erzeugt und von der Austrittsfläche abgegeben werden. Die erste Mikrokanalplatte kann vorzugsweise bei einer verhältnismäßig niedrigen Verstärkung betrieben werden, und die von der ersten Mikrokanalplattenanordnung emittierten Sekundärelektronen können vorzugsweise im wesentlichen gleichmäßig auf eine zweite größere Mikrokanalplatte oder mehrere Mikrokanalplatten mit einer Gesamtfläche, die größer als diejenige der ersten Mikrokanalplatte ist, defokussiert werden. Hierdurch wird eine Erhöhung der Anzahl der für die Elektronenvervielfachung verfügbaren Kanäle bereitgestellt, ohne daß die Eigenschaften der einzelnen Kanäle, beispielsweise die Zeitkonstante für die Kanalerholung oder der Kanalwiderstand, geändert werden. Diese Ausführungsform führt daher dazu, daß ein höherer maximaler Ausgangsstrom von den Sekundärelektronenvervielfachern erzeugt werden kann, ohne daß der Innendetektor sättigt. Es können verschiedene Verfahren verwendet werden, um den Sekundärelektronenstrahl von der ersten Mikrokanalplattenanordnung zu der zweiten Mikrokanalplattenanordnung abzulenken, zu fokussieren, zu richten oder zu führen, welche das Einsetzen elektrostatischer und/oder magnetischer Felder einschließen.at a preferred embodiment it becomes primary ions allows on an entrance area a first microchannel plate arrangement, so that secondary electrons generated and discharged from the exit surface become. The first microchannel plate may preferably be at a relatively low reinforcement operated, and that of the first microchannel plate assembly emitted secondary electrons can preferably substantially uniformly on a second larger microchannel plate or more microchannel plates having a total area, the greater than that of the first microchannel plate is to be defocused. This will cause an increase the number of for provided the electron multiplication channels available without the properties the individual channels, For example, the time constant for the channel recovery or the Channel resistance, changed become. This embodiment leads therefore to that a higher maximum Output current from the secondary electron multipliers can be generated without the Interior detector saturates. It can Various methods are used to control the secondary electron beam from the first microchannel plate assembly to the second microchannel plate assembly to distract, focus, judge or guide the insertion electrostatic and / or magnetic fields.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform detektiert der Detektor Teilchen, beispielsweise Ionen, an einer ersten Mikrokanalplatte, die eine einzige kreisförmige Mikrokanalplatte mit einem aktiven Querschnittsdurchmesser D auf weist. Eine hinter der ersten Mikrokanalplatte angeordnete Detektionsvorrichtung kann ein zickzackförmig angeordnetes Paar von kreisförmigen Mikrokanalplatten mit einem aktiven Durchmesser von 2D aufweisen. Gemäß dieser Ausführungsform ist der maximale Ausgangsstrom des Innendetektors in etwa viermal größer als die maximale Ausgabe einer einzigen Anordnung eines zickzackförmigen Paars mit einem Durchmesser D bei gleicher Verstärkung.According to one preferred embodiment the detector detects particles, for example ions, at one first microchannel plate containing a single circular microchannel plate with an active cross-sectional diameter D has on. One behind the first microchannel plate arranged detection device may be arranged in a zigzag Pair of circular Have microchannel plates with an active diameter of 2D. According to this embodiment is the maximum output current of the indoor detector in about four times greater than the maximum output of a single arrangement of a zigzag pair with a diameter D at the same gain.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die erste Mikrokanalplatte eine einzige kreisförmige Mikrokanalplatte mit einem aktiven Durchmesser von 25 mm sein. Die erste Mikrokanalplatte hat vorzugsweise einen Kanaldurchmesser von 10 μm und kann eine Kanalteilung von 12 μm aufweisen, so daß insgesamt 3,9 × 106 Kanäle bereitgestellt werden können. Das zickzackförmig angeordnete Paar von Mikrokanalplatten kann vorzugsweise einen größeren aktiven Durchmesser von 50 mm aufweisen. Die Kanäle in dem zickzackförmig angeordneten Paar von Mikrokanalplatten können vorzugsweise auch einen Durchmesser von 10 μm und eine Kanalteilung von 12 μm aufweisen, so daß sich insgesamt 1,6 × 107 Kanäle ergeben. Der Widerstand in jedem Kanal in den Mikrokanalplatten kann 1,2 × 1014 Ω betragen. Dementsprechend beträgt der Gesamtwiderstand der ersten Mikrokanalplatte 3 × 107 Ω und der Gesamtwiderstand jeder Mikrokanalplatte in dem zickzackförmig angeordneten Paar von Mikrokanalplatten 7,5 × 106 Ω. Die Kanäle von jeder der Mikrokanalplatten haben vorzugsweise ein Länge-Durchmesser-Verhältnis von 46:1, wenngleich auch andere Verhältnisse verwendet werden können.In a preferred embodiment, the first microchannel plate may be a single circular microchannel plate having an active diameter of 25 mm. The first microchannel plate preferably has a channel diameter of 10 microns and may have a channel pitch of 12 microns, so that a total of 3.9 × 10 6 channels can be provided. The zigzag pair of microchannel plates may preferably have a larger active diameter of 50 mm. The channels in the zigzag pair of microchannel plates may also preferably have a diameter of 10 μm and a channel pitch of 12 μm, resulting in a total of 1.6 × 10 7 channels. The resistance in each channel in the microchannel plates can be 1.2 × 10 14 Ω. Accordingly, the total resistance of the first microchannel plate is 3 × 10 7 Ω, and the total resistance of each microchannel plate in the zigzag pair of microchannel plates is 7.5 × 10 6 Ω. The channels of each of the microchannel plates preferably have a length to diameter ratio of 46: 1, although other ratios may be used.

Gemäß der vorstehend erwähnten bevorzugten Ausführungsform führt das Anlegen einer Vorspannung von 380 V an die erste Mikrokanalplatte zu einer mittleren Verstärkung von etwa × 10 über die erste Mikrokanalplatte. Die Ankunft eines einzigen Ions an der Eintrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte führt daher durchschnittlich dazu, daß zehn Elektronen von einem einzigen Kanal an der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte abgegeben werden.According to the above mentioned preferred embodiment leads that Apply a 380 V bias to the first microchannel plate to a medium gain from about × 10 over the first microchannel plate. The arrival of a single ion at the entrance of the first microchannel plate leads therefore, on average, that ten Electrons from a single channel at the exit surface of the first microchannel plate are delivered.

Eine Vorspannung von 1700 V kann vorzugsweise an das zickzackförmig angeordnete Paar von Mikrokanalplatten angelegt werden, woraus sich eine mittlere Verstärkung von etwa 5 × 105 über das zickzackförmig angeordnete Paar stromabwärts der ersten Mikrokanalplatte angeordneter Mikrokanalplatten ergibt. Dementsprechend beträgt die Gesamtverstärkung der ersten Mikrokanalplatte und des zickzackförmig angeordneten Paars von Mikrokanalplatten in dem Innendetektor in etwa 5 × 106.A bias voltage of 1700V may preferably be applied to the zigzag pair of microchannel plates, resulting in an average gain of about 5x10 5 over the zigzag pair located downstream of the first microchannel plate disposed microchannel plates. Accordingly, the overall gain of the first microchannel plate and the zigzag is Assigned pair of microchannel plates in the inner detector in about 5 × 10 6th

Um zu gewährleisten, daß die von jedem Kanal der ersten Mikrokanalplatte abgegebenen Sekundärelektronen über die maximale Fläche des zickzackförmig angeordneten Paars von Mikrokanalplatten verteilt werden, gleicht der Durchmesser De der Wolke von jedem Kanal abgegebener Sekundärelektronen, wenn sie auf das zickzackförmig angeordnete Paar von Mikrokanalplatten fallen, vorzugsweise dem Durchmesser D2 des zickzackförmig angeordneten Paars, der kleiner ist als der Durchmesser D1 der ersten Mikrokanalplatte. Gemäß der vorstehenden Ausführungsform ist D2-D1 25 mm. Der maximale Austrittswinkel ϕ, unter dem die Sekundärelektronen aus der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte austreten, in bezug auf die Ebene der ersten Mikrokanalplatte ist durch den Kanaldurchmesser dc und die Tiefe P bestimmt, bis zu der die nicht emittierende Beschichtung, die auf die Austrittsfläche der Mikrokanalplatten aufgebracht ist, in die Kanäle eindringt (Endbeeinträchtigung). Typischerweise beträgt die Endbeeinträchtigung der Kanäle einen Kanaldurchmesser. Der maximale Austrittswinkel ϕ der von der ersten Mikrokanalplatte abgegebenen Sekundärelektronen läßt sich wie nachstehend angegeben berechnen:

Figure 00460001
In order to ensure that the secondary electrons emitted from each channel of the first microchannel plate are distributed over the maximum area of the zigzag pair of microchannel plates, the diameter D e of the plume of each channel is equal to secondary electrons as they fall on the zigzag pair of microchannel plates , preferably the diameter D 2 of the zigzag pair, which is smaller than the diameter D 1 of the first microchannel plate. According to the above embodiment, D 2 -D 1 is 25 mm. The maximum exit angle φ at which the secondary electrons exit the exit face of the first microchannel plate with respect to the plane of the first microchannel plate is determined by the channel diameter d c and the depth P to which the non-emissive coating applied to the exit surface of the Micro channel plates is applied, penetrates into the channels (final impairment). Typically, the end impact of the channels is one channel diameter. The maximum exit angle φ of the secondary electrons emitted by the first microchannel plate can be calculated as indicated below:
Figure 00460001

Gemäß der vorstehend angegebenen Ausführungsform beträgt der maximale Austrittswinkel ϕ 45°.According to the above specified embodiment is the maximum exit angle φ 45 °.

Für den Kanaldurchmesser, das Verhältnis zwischen der Kanallänge und dem Kanaldurchmesser (1/dc) und die Endbeeinträchtigung, die vorstehend angegeben wurden, kann die mittlere Energie der aus der ersten Mikrokanalplatte austretenden Sekundärelektronen auf der Grundlage der an die erste Mikrokanalplatte angelegten Vorspannung berechnet werden. Wenn eine Vorspannung von 380 V an die erste Mikrokanalplatte angelegt ist, beträgt die mittlere Energie E der aus der ersten Mikrokanalplatte austretenden Sekundärelektronen 5 eV.For the channel diameter, the relationship between the channel length and the channel diameter (1 / d c) and the Endbeeinträchtigung which have been indicated above, the average energy of the emerging from the first micro channel plate secondary electron can be calculated on the basis of the voltage applied to the first micro channel plate bias , When a bias voltage of 380 V is applied to the first microchannel plate, the average energy E of the secondary electrons emerging from the first microchannel plate is 5 eV.

Wenn keine Potentialdifferenz zwischen die Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte und die Eintrittsfläche des zickzackförmig angeordneten Paars von Mikrokanalplatten gelegt ist, kann der Durchmesser De der Wolke der von einem einzigen Kanal der ersten Mikrokanalplatte emittierten Sekundärelektronen nach der folgenden Gleichung berechnet werden:

Figure 00470001
wobei S der Abstand zwischen der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte und der Eintrittsfläche des zickzackförmig angeordneten Paars von Mikrokanalplatten ist. Dementsprechend sollten die Abstände zwischen der ersten Mikrokanalplatte und dem zickzackförmig angeordneten Paar von Mikrokanalplatten vorzugsweise 12,5 mm betragen, um einen Durchmesser De der Wolke der von einem einzigen Austrittskanal der ersten Mikrokanalplatte abgegebenen Sekundärelektronen von 25 mm zu erreichen. Der Durchmesser De der Wolke von Sekundärelektronen an der Eintrittsfläche des zickzackförmig angeordneten Paars von Mikrokanalplatten kann geändert werden, indem ein Potential Vb zwischen der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte und der Eintrittsfläche des zickzackförmig angeordneten Paars von Mikrokanalplatten gelegt wird. Bei einer solchen Ausführungsform kann der Durchmesser De der Wolke von Sekundärelektronen folgendermaßen berechnet werden:
Figure 00470002
When there is no potential difference between the exit surface of the first microchannel plate and the entrance surface of the zigzag pair of microchannel plates, the diameter D e of the cloud of secondary electrons emitted from a single channel of the first microchannel plate may be calculated according to the following equation:
Figure 00470001
where S is the distance between the exit surface of the first microchannel plate and the entrance surface of the zigzag pair of microchannel plates. Accordingly, the distances between the first microchannel plate and the zigzag pair of microchannel plates should preferably be 12.5 mm to reach a diameter D e of the cloud of 25 mm emitted from a single exit channel of the first microchannel plate. The diameter D e of the cloud of secondary electrons at the entrance surface of the zigzag pair of microchannel plates can be changed by placing a potential V b between the exit surface of the first microchannel plate and the entrance surface of the zigzag pair of microchannel plates. In such an embodiment, the diameter D e of the cloud of secondary electrons may be calculated as follows:
Figure 00470002

Beispielsweise beträgt für einen Abstand von 50 mm und eine Potentialdifferenz von 120 V zwischen der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte und der Eintrittsfläche des zickzackförmig angeordneten Paars von Mikrokanalplatten der Durchmesser De der Wolke von Sekundärelektronen an der Eintrittsfläche des zickzackförmig angeordneten Paars von Mikrokanalplatten 25 mm.For example, for a distance of 50 mm and a potential difference of 120 V between the exit surface of the first microchannel plate and the entrance surface of the zigzag pair of microchannel plates, the diameter D e of the cloud of secondary electrons at the entrance surface of the zigzag pair of microchannel plates is 25 mm.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann zugelassen werden, daß die von der ersten Mikrokanalplatte abgegebenen Sekundärelektronen einen organischen oder anorganischen Szintillator treffen. Ein organischer Szintillator oder ein Kunststoff-Szintillator ist bevorzugt, weil die Anstiegsund Abfallszeiten solcher Szintillatoren in der Größenordnung von 0,5-2 ns liegen. Von dem Szintillator emittierte Photonen können dann durch einen Lichtleiter zu einem Photokathodenfenster gelenkt werden, das eine größere Fläche als die erste Mikrokanalplatte aufweist. Alternativ können die vom Szintillator emittierten Photonen zu mehreren Photokathoden gelenkt werden, deren Gesamtfläche größer ist als die Fläche der ersten Mikrokanalplattenanordnung. Galliumarsenid kann beispielsweise als das Photokathodenmaterial verwendet werden. Die von der Photokathode abgegebenen Elektronen können dann zu einer Detektionsvorrichtung mit einer oder mehreren weiteren Mikrokanalplatten geleitet werden. Die weiteren Mikrokanalplatten weisen vorzugsweise auch eine größere Gesamtfläche als die erste Mikrokanalplatte auf. Vorzugsweise wird der größte Teil der Elektronenvervielfachung an der zweiten Mikrokanalplattenstufe ausgeführt.According to another embodiment, the secondary electrons emitted by the first microchannel plate may be allowed to strike an organic or inorganic scintillator. An organic scintillator or plastic scintillator is preferred because the rise and fall times of such scintillators are on the order of 0.5-2 ns. Photons emitted by the scintillator may then be directed by an optical fiber to a photocathode window having a larger area than the first microchannel plate. Alternatively, the photons emitted by the scintillator may become a plurality of photoca be steered whose total area is greater than the area of the first microchannel plate assembly. For example, gallium arsenide can be used as the photocathode material. The emitted from the photocathode electrons can then be passed to a detection device with one or more other microchannel plates. The further microchannel plates preferably also have a larger total area than the first microchannel plate. Preferably, most of the electron multiplication is performed on the second microchannel plate stage.

Das Dispergieren der von der ersten Mikrokanalplatte abgegebenen Sekundärelektronen über eine oder mehrere weitere zweite Mikrokanalplatten mit einer größeren Gesamtfläche ermöglicht es, daß der Eingangsionenstrom um das Verhältnis zwischen der Fläche der ersten Mikrokanalplatte und der Fläche der zweiten Mikrokanalplatte vergrößert wird, ohne daß die Verstärkung des Detektionssystems beeinträchtigt wird, wobei die Impulshöhenverteilung nur minimal beeinflußt wird. Zusätzlich ermöglicht diese Ausführungsform ein vorteilhaftes elektrisches Entkoppeln des Ausgangs des Detektors von anderen Komponenten des Massenspektrometers. Demgemäß kann der Ausgang eines Detektors gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nominell auf dem Massepotential liegen, und die Bedingungen für die Aufbereitung des Ausgangssignals können daher vereinfacht sein.The Dispersing the secondary electrons emitted by the first microchannel plate via one or more several more second microchannel plates with a larger total area makes it possible that the Input ion current around the ratio between the area the first microchannel plate and the surface of the second microchannel plate is enlarged, without that reinforcement affected by the detection system is, where the pulse height distribution only minimally affected becomes. additionally allows this embodiment a beneficial electrical decoupling of the output of the detector from other components of the mass spectrometer. Accordingly, the Output of a detector according to a nominal embodiment are at ground potential and conditions for conditioning of the output signal can therefore be simplified.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Sekundärelektronen von der ersten Mikrokanalplatte über die Oberfläche einer zweiten größeren Detektionsvorrichtung dispergiert oder geführt. Die Detektionsvorrichtung weist vorzugsweise eine oder mehrere Mikrokanalplatten mit einer größeren Gesamtfläche auf. Gemäß dieser Ausführungsform können die Sekundärelektronen durch ein oder mehrere elektrische und/oder magnetische Felder über die Detektionsfläche dispergiert oder geführt werden. Gemäß dieser Ausführungsform können die von der ersten Mikrokanalplatte abgegebenen Sekundärelektronen nicht unbedingt auf die Detektionsfläche fokussiert werden, sondern sie können vorzugsweise über eine verhältnismäßig große Fläche der Detektionsfläche divergiert werden. Hierdurch wird gewährleistet, daß im wesentlichen alle Kanäle in der einen oder in den mehreren Mikrokanalplatten der Detektionsvorrichtung verwendet werden.at an embodiment The present invention will be secondary electrons from the first Microchannel plate over the surface a second larger detection device dispersed or guided. The detection device preferably has one or more microchannel plates with a larger total area. According to this embodiment can the secondary electrons by one or more electrical and / or magnetic fields over the detection area dispersed or guided become. According to this embodiment can the secondary electrons emitted by the first microchannel plate not necessarily focused on the detection surface, but you can preferably over a relatively large area of detection area be diverged. This ensures that substantially all channels in the one or more microchannel plates of the detection device be used.

Gemäß einer anderen Ausführungsform werden die von der ersten Mikrokanalplatte abgegebenen Sekundärelektronen zu einer bestimmten Zeit auf einen diskreten Bereich der Detektionsfläche der Detektionsvorrichtung fokussiert oder geführt. Die Detektionsvorrichtung kann eine oder mehrere Mikrokanalplatten aufweisen, deren Gesamtfläche größer als diejenige der ersten Mikrokanalplatte ist. Gemäß dieser Ausführungsform werden die Sekundärelektronen vorzugsweise so fokussiert, daß sie vorzugsweise auf die bei der einen oder den mehreren Mikrokanalplatten der Detektionsvorrichtung minimal mögliche Anzahl von Kanälen fallen. Die von der ersten Mikrokanalplatte abgegebenen Sekundärelektronen können vorzugsweise durch ein zeitlich veränderliches elektrisches und/oder magnetisches Ablenkfeld zwischen verschiedenen Bereichen der zweiten Mikrokanalplattenanordnung kontinuierlich abgelenkt, geführt oder gedreht oder periodisch geschaltet, geführt oder gedreht werden. Die durchschnittliche Anzahl von Sekundärelektronen, die von einer Fläche der einen oder mehreren Mikrokanalplatten der Detektionsvorrichtung je Zeiteinheit empfangen werden, ist vorzugsweise kleiner als die durchschnittliche Anzahl der Sekundärelektronen, die je Zeiteinheit von einer entsprechenden Fläche der ersten Mikrokanalplatte abgegeben werden. Gemäß dieser Ausführungsform tritt vorteilhafterweise ein minimales Verbreitern der Impulshöhenverteilung auf, weil die Gesamtzahl der durch ein an der ersten Mikrokanalplatte ankommendes einzelnes Ion erzeugten Sekundärelektronen über verhältnismäßig wenige Kanäle der einen oder mehreren Mikrokanalplatten in der Detektionsvorrichtung verteilt wird. Daher ist es wahrscheinlicher, daß die Ausgabe jedes einzelnen Kanals in der einen oder den mehreren Mikrokanalplatten der Detektionsvorrichtung raumladungsbegrenzt ist, was zu einer verhältnismäßig schmalen Impulshöhenverteilung führt.According to one another embodiment become the secondary electrons emitted by the first microchannel plate at a certain time to a discrete area of the detection surface of the Detection device focused or guided. The detection device may have one or more microchannel plates whose total area is larger than that the first microchannel plate is. According to this embodiment become the secondary electrons preferably focused so that they preferably on the one or more microchannel plates the detection device minimum possible number of channels fall. The emitted from the first microchannel plate secondary electrons can preferably by a time-varying electrical and / or magnetic deflection field between different areas of the second Micro channel plate assembly continuously deflected, guided or rotated or periodically switched, guided or rotated. The average number of secondary electrons by one area the one or more microchannel plates of the detection device are received per unit time, is preferably smaller than that average number of secondary electrons per unit of time from a corresponding area the first microchannel plate are delivered. According to this embodiment Advantageously, a minimal broadening of the pulse height distribution occurs because of the total number of through a at the first microchannel plate incoming single ion generated secondary electrons over relatively few channels the one or more microchannel plates in the detection device is distributed. Therefore, it is more likely that the output of each Channels in the one or more microchannel plates of the detection device space charge is limited, resulting in a relatively narrow pulse height distribution leads.

Ein besonderer Vorteil der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der maximale durchschnittliche Ausgangsstrom des Innendetektors, der möglich ist, bevor die Verstärkung des Innendetektors beeinträchtigt wird, gegenüber einem herkömmlichen Ionendetektionssystem erhöht ist.One particular advantage of the preferred embodiment of the present invention Invention is that the maximum average output current of the indoor detector, the possible is before the gain of the Interior detector impaired will, opposite a conventional one Ion detection system increased is.

Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun zusammen mit anderen Anordnungen, die nur der Erläuterung dienen, nur als Beispiel mit Bezug auf die anliegende Zeichnung beschrieben. Es zeigen:Various embodiments of the present invention will now be described together with other arrangements, the only explanation serve as an example with reference to the attached drawing described. Show it:

1A eine schematische Darstellung einer Teilansicht einer herkömmlichen Mikrokanalplatte und 1B Sekundärelektronen, die innerhalb eines Kanals eines Mikrokanalplattendetektors erzeugt werden, 1A a schematic representation of a partial view of a conventional microchannel plate and 1B Secondary electrons generated within a channel of a microchannel plate detector,

2 eine schematische Darstellung einer ersten Hauptausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei eine elektrostatische Linse verwendet wird, um von einer ersten Mikrokanalplatte emittierte Sekundärelektronen auf eine zweite größere Mikrokanalplatte zu divergieren, 2 a schematic representation of a first main embodiment of the present invention, wherein an electrostatic lens is used to secondary emitted from a first microchannel plate secondary electron to diverge on a second larger microchannel plate,

3 ein SIMION-Modell der Flugbahnen von Sekundärelektronen, wenn sie gemäß der ersten Hauptausführungsform der vorliegenden Erfindung aus der ersten Mikrokanalplatte austreten und auf die zweite größere Mikrokanalplatte divergiert werden, 3 a SIMION model of the trajectories of secondary electrons when they emerge from the first microchannel plate according to the first main embodiment of the present invention and are diverged to the second larger microchannel plate,

4 ein SIMION-Modell der Flugbahnen der Sekundärelektronen gemäß einer Ausführungsform, wobei eine Gitterelektrode zum Divergieren der Sekundärelektronen verwendet wird, 4 a SIMION model of the trajectories of the secondary electrons according to an embodiment, wherein a grid electrode is used for diverging the secondary electrons,

5 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform, wobei die von der ersten Mikrokanalplatte emittierten Sekundärelektronen auf einen Szintillator fallen bzw. auftreffen und sich am Szintillator ergebende Photonen auf eine größere Photokathode divergiert werden, die vor einer zweiten Mikrokanalplatte angeordnet ist, 5 5 is a schematic representation of an embodiment wherein the secondary electrons emitted by the first microchannel plate are incident on a scintillator, and photon scattering on the scintillator is diverged to a larger photocathode disposed in front of a second microchannel plate;

6 ein SIMION-Modell der Flugbahnen von Sekundärelektronen gemäß einer anderen Ausführungsform, wobei eine Elektrode bereitgestellt ist, um Sekundärelektronen in zwei getrennte Elektronenströme aufzuteilen, 6 a SIMION model of trajectories of secondary electrons according to another embodiment, wherein an electrode is provided to divide secondary electrons into two separate electron streams,

7 ein SIMION-Modell der Flugbahnen der Sekundärelektronen gemäß einer Ausführungsform ähnlich der in 6 dargestellten, wobei an Stelle einer Mikrokanalplatte eine Photoelektronenvervielfacher-Röhre verwendet wird, um einen der Sekundärelektronenströme zu detektieren, 7 a SIMION model of the trajectories of the secondary electrons according to an embodiment similar to in 6 in which, instead of a microchannel plate, a photomultiplier tube is used to detect one of the secondary electron currents,

8 ein SIMION-Modell der Flugbahnen von Sekundärelektronen gemäß einer Ausführungsform, wobei die Sekundärelektronen in zwei ungleiche Sekundärelektronenströme aufgeteilt werden, 8th a SIMION model of the trajectories of secondary electrons according to an embodiment, wherein the secondary electrons are divided into two unequal secondary electron currents,

9A ein SIMION-Modell der Flugbahnen von Sekundärelektronen gemäß einer zweiten Hauptausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die von einer ersten Mikrokanalplatte emittierten Sekundärelektronen zu einer ersten Zeit zu nur einem Abschnitt der verhältnismäßig großen Mikrokanalplatte geführt werden, und 9B die Sekundärelektronen, die zu einer zweiten späteren Zeit zu einem zweiten verschiedenen Abschnitt der Mikrokanalplatte geführt werden, 9A a SIMION model of the trajectories of secondary electrons according to a second main embodiment of the present invention, wherein the emitted from a first microchannel plate secondary electrons are guided at a first time to only a portion of the relatively large microchannel plate, and 9B the secondary electrons, which are led to a second different portion of the microchannel plate at a second later time,

10A eine schematische Darstellung einer Ausführungsform, wobei von einer ersten Mikrokanalplatte emittierte Sekundärelektronen durch eine Quadrupollinsenanordnung über die Eintrittsfläche einer verhältnismäßig großen Mikrokanalplatte gedreht werden, und 10B die Ablenkbewegung des Sekundärelektronenstrahls über die Oberfläche des Mikrokanalplattendetektors, 10A a schematic representation of an embodiment, wherein emitted from a first microchannel plate secondary electrons are rotated by a quadrupole lens assembly over the entrance surface of a relatively large microchannel plate, and 10B the deflection movement of the secondary electron beam across the surface of the microchannel plate detector,

11A eine Ausführungsform, wobei von verschiedenen Kanälen einer ersten Mikrokanalplatte abgegebene Sekundärelektronen zeitlich veränderlich von einer elektrostatischen Linse oder Elektrodenanordnung zu im wesentlichen nicht überlappenden Bereichen einer verhältnismäßig großen Mikrokanalplatte geführt werden, und 11B eine als Beispiel dienende Wechselspannung, die an die elektrostatische Linse oder Elektrodenanordnung angelegt werden kann, um die Sekundärelektronen über die Oberfläche des Mikrokanalplattendetektors zu bewegen, 11A an embodiment wherein secondary electrons emitted from different channels of a first microchannel plate are made to vary in time from an electrostatic lens or electrode assembly to substantially non-overlapping regions of a relatively large microchannel plate, and 11B an exemplary AC voltage that may be applied to the electrostatic lens or electrode assembly to move the secondary electrons across the surface of the microchannel plate detector;

12 eine Ausführungsform, wobei eine Multipol-Stab-Linsenanordnung verwendet wird, um die Sekundärelektronen zeitlich veränderlich über die Oberfläche eines Mikrokanalplattendetektors zu bewegen, 12 an embodiment wherein a multipole rod lens assembly is used to move the secondary electrons over the surface of a microchannel plate detector in a time-varying manner,

13A ein SIMION-Modell der Flugbahnen von Sekundärelektronen gemäß einer Ausführungsform, wobei die Sekundärelektronen zu einer ersten Zeit durch die Kombination eines elektrischen und eines magnetischen Felds zu einem ersten Bereich eines koplanaren Mikrokanalplattendetektors geführt werden, und 13B die Flugbahnen der Sekundärelektronen zu einer zweiten späteren Zeit, wenn das elektrische Feld reduziert ist, und 13A a SIMION model of the trajectories of secondary electrons according to an embodiment, wherein the secondary electrons are guided at a first time by the combination of an electric and a magnetic field to a first region of a coplanar microchannel plate detector, and 13B the trajectories of the secondary electrons at a second later time when the electric field is reduced, and

14A ein SIMION-Modell der Flugbahnen von Sekundärelektronen gemäß einer Ausführungsform, wobei die Elektronen zu einer ersten Zeit durch ein Magnetfeld in einer ersten Richtung zu einem koplanaren zickzackförmig angeordneten Paar von Mikrokanalplatten geführt werden, und 14B die Sekundärelektronen, die zu einer zweiten späteren Zeit durch ein Magnetfeld in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung zu einem anderen koplanaren Paar von Mikrokanalplatten geführt werden. 14A a SIMION model of the trajectories of secondary electrons, wherein the electrons are guided at a first time by a magnetic field in a first direction to a coplanar zigzag arranged pair of microchannel plates, and 14B the secondary electrons, which are guided at a second later time by a magnetic field in a second direction opposite to the first direction to another coplanar pair of microchannel plates.

Eine herkömmliche Mikrokanalplatte ist in 1A dargestellt. Die Mikrokanalplatte 1 weist eine periodische Anordnung von Glaskapillaren oder Kanälen 2 mit einem sehr kleinen Durchmesser auf, die durch Schmelzen miteinander verbunden wurden und zu einer dünnen Platte geschnitten wurden. Die Mikrokanalplatten 1 weisen typischerweise mehrere Millionen Kanäle 2 auf, und jeder Kanal 2 wirkt als ein unabhängiger Elektronenvervielfacher.A conventional microchannel plate is in 1A shown. The microchannel plate 1 has a periodic arrangement of glass capillaries or channels 2 with a very small diameter through that Melt were joined together and cut into a thin plate. The microchannel plates 1 typically have several million channels 2 on, and every channel 2 acts as an independent electron multiplier.

1B zeigt die Funktionsweise eines einzigen Kanals 2 einer Mikrokanalplatte 1. Ein einziges einfallendes Teilchen 3, beispielsweise ein Ion (oder weniger bevorzugt ein Elektron oder ein Photon) tritt in den Kanal 2 ein und bewirkt, daß Sekundärelektronen 4 von der Kanalwand 5 emittiert werden. Eine Potentialdifferenz VD wird über die Mikrokanalplatte 1 aufrechterhalten, und sie erzeugt ein elektrisches Feld, das die Sekundärelektronen 4 zur Ausgangsfläche der Mikrokanalplatte 1 beschleunigt. Die Sekundärelektronen 4 laufen entlang parabolischen Flug bahnen durch den Kanal 2, bis sie auf die Kanalwand 5 treffen, woraufhin sie noch weitere Sekundärelektronen 4 erzeugen. Dieser Prozeß wird mehrere Male entlang dem Kanal 2 wiederholt, was dazu führt, daß eine Kaskade von Sekundärelektronen 4 vom Ausgang des bestrahlten Kanals 2 der Mikrokanalplatte 1 abgegeben oder emittiert wird. Die Mikrokanalplatte 1 kann so eingerichtet werden, daß an der Austrittsfläche ansprechend auf ein einziges einfallendes Teilchen (beispielsweise ein Ion) mehrere tausend Sekundärelektronen 4 erzeugt werden. 1B shows how a single channel works 2 a microchannel plate 1 , A single incident particle 3 For example, an ion (or less preferably an electron or a photon) enters the channel 2 and causes secondary electrons 4 from the canal wall 5 be emitted. A potential difference V D is across the microchannel plate 1 sustains, and it generates an electric field that the secondary electrons 4 to the exit surface of the microchannel plate 1 accelerated. The secondary electrons 4 run along parabolic flight tracks through the canal 2 until they reach the canal wall 5 meet, whereupon they have more secondary electrons 4 produce. This process is repeated several times along the channel 2 repeatedly, resulting in a cascade of secondary electrons 4 from the exit of the irradiated canal 2 the microchannel plate 1 delivered or emitted. The microchannel plate 1 can be arranged so that at the exit surface in response to a single incident particle (for example, an ion) several thousand secondary electrons 4 be generated.

Eine erste Hauptausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf 2 beschrieben. 2 zeigt einen Detektor 7 für ein Massenspektrometer, vorzugsweise einen Innendetektor, der eine erste Mikrokanalplatte 8 aufweist, von der Ionen 12 (oder weniger bevorzugt andere Teilchen) empfangen werden, oder auf die Ionen einfallen. Die erste Mikrokanalplatte 8 erzeugt vorzugsweise Sekundärelektronen 16, die dann von der ersten Mikrokanalplatte 8 emittiert werden und vorzugsweise zu einer Detektionsvorrichtung 9 übertragen werden, die hinter der ersten Mikrokanalplatte 8 angeordnet und davon beabstandet ist. Eine elektrostatische Linsenanordnung 17 oder eine Anordnung von einer oder mehreren Elektroden (oder weniger bevorzugt einer oder mehreren magnetischen Linsen) ist vorzugsweise zwischen der ersten Mikrokanalplatte 8 und der Detektionsvorrichtung 9 angeordnet. Die Detektionsvorrichtung 9 weist vorzugsweise ein Paar zickzackförmig angeordneter Mikrokanalplatten 10, 11 auf, so daß die Kanäle innerhalb der zwei Mikrokanalplatten 10, 11 unter einem Winkel zur Grenzfläche zwischen den zwei Mikrokanalplatten 10, 11 stehen. Eine Kollektorplatte 15 ist vorzugsweise hinter der hintersten der zwei die Detektionsvorrichtung 9 bildenden Mikrokanalplatten 11 angeordnet.A first main embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG 2 described. 2 shows a detector 7 for a mass spectrometer, preferably an interior detector, comprising a first microchannel plate 8th has, from the ions 12 (or less preferably other particles) are received or the ions are incident. The first microchannel plate 8th preferably generates secondary electrons 16 then from the first microchannel plate 8th are emitted and preferably to a detection device 9 be transferred behind the first microchannel plate 8th arranged and spaced therefrom. An electrostatic lens assembly 17 or an array of one or more electrodes (or less preferably one or more magnetic lenses) is preferably between the first microchannel plate 8th and the detection device 9 arranged. The detection device 9 preferably has a pair of zigzag microchannel plates 10 . 11 on, so that the channels within the two microchannel plates 10 . 11 at an angle to the interface between the two microchannel plates 10 . 11 stand. A collector plate 15 is preferably behind the farthest of the two the detection device 9 forming microchannel plates 11 arranged.

Die erste Mikrokanalplatte 8 ist vorzugsweise eine einzige Mikrokanalplatte, die bei einer verhältnismäßig niedrigen Verstärkung von beispielsweise × 5 und × 20 betrieben wird, und die zickzackförmig angeordneten Mikrokanalplatten 10, 11 werden vorzugsweise mit einer verhältnismäßig hohen Verstärkung von × 106 betrieben. Der Innendetektor 7 hat daher vorzugsweise eine Gesamtverstärkung zwischen 5 × 106 und 2 × 107.The first microchannel plate 8th is preferably a single microchannel plate operated at a relatively low gain of, for example, x 5 and x 20 and the zigzag microchannel plates 10 . 11 are preferably operated with a relatively high gain of × 10 6 . The interior detector 7 therefore preferably has an overall gain between 5 × 10 6 and 2 × 10 7 .

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind wenigstens eine, vorzugsweise wenigstens zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun oder zehn elektrostatische Linsen oder Elektroden 17a, 17b, 17c zwischen der ersten Mikrokanalplatte 8 und dem zickzackförmig angeordneten Paar von Mikrokanalplatten 10, 11 angeordnet. Gemäß einer Ausführungsform können die elektrostatischen Linsen zylindersymmetrische Elektroden aufweisen. Es werden auch andere Elektrodenanordnungen erwogen. Die elektrostatischen Linsen dienen vorzugsweise dazu, von der ersten Mikrokanalplatte 8 auf den gewünschten Abschnitt oder den gewünschten Bereich der Detektionsfläche der Detektionsvorrichtung 9 abgegebene Sekundärelektronen 16 zu fokussieren, zu divergieren oder zu führen. Gemäß der ersten Hauptausführungsform werden Sekundärelektronen 16 vorzugsweise auf und über im wesentlichen die ganze Detektionsfläche der Detektionsvorrichtung 9 (d.h. die Mikrokanalplatten 10, 11) divergiert.According to a preferred embodiment, at least one, preferably at least two, three, four, five, six, seven, eight, nine or ten electrostatic lenses or electrodes 17a . 17b . 17c between the first microchannel plate 8th and the zigzag pair of microchannel plates 10 . 11 arranged. According to one embodiment, the electrostatic lenses may comprise cylindrically symmetrical electrodes. Other electrode arrangements are also contemplated. The electrostatic lenses are preferably for use by the first microchannel plate 8th to the desired portion or the desired area of the detection surface of the detection device 9 emitted secondary electrons 16 to focus, diverge or lead. According to the first main embodiment, secondary electrons are used 16 preferably on and over substantially the entire detection surface of the detection device 9 (ie the microchannel plates 10 . 11 ) diverges.

Beim Betrieb fallen die beispielsweise aus dem Drift- oder Flugbereich eines Flugzeit-Massenanalysators austretenden Ionen 12 vorzugsweise auf eine Eintrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8. Die erste Mikrokanalplatte 8 erzeugt ansprechend auf das Ankommen eines Ions (oder weniger bevorzugt auf die Ankunft eines Photons oder Elektrons) Sekundärelektronen 16. Die Anzahl der von der ersten Mikrokanalplatte 8 erzeugten Sekundärelektronen 16 je Inneneinfall nähert sich vorzugsweise einer Poisson-Verteilung. Die von der ersten Mikrokanalplatte 8 erzeugten Sekundärelektronen 16 werden dann vorzugsweise von einer Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 abgegeben und vorzugsweise durch eine zwischen der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 und der Eintrittsfläche der Detektionsvorrichtung 9 aufrechterhaltene Potentialdifferenz zu der Detektionsvorrichtung 9 (beispielsweise einem zickzackförmig angeordneten Paar von Mikrokanalplatten 10, 11) beschleunigt.During operation, the ions emerging, for example, from the drift or flight range of a time-of-flight mass analyzer fall 12 preferably on an entrance surface of the first microchannel plate 8th , The first microchannel plate 8th generates secondary electrons in response to the arrival of an ion (or less preferably the arrival of a photon or electron) 16 , The number of the first microchannel plate 8th generated secondary electrons 16 each interior incidence preferably approaches a Poisson distribution. The one from the first microchannel plate 8th generated secondary electrons 16 are then preferably from an exit surface of the first microchannel plate 8th delivered and preferably by a between the exit surface of the first microchannel plate 8th and the entrance surface of the detection device 9 maintained potential difference to the detection device 9 (For example, a zigzag arranged pair of microchannel plates 10 . 11 ) speeds up.

Die Sekundärelektronen 16 treten aus der ersten Mikrokanalplatte 8 mit einer Winkelverteilung aus, die sich auf die Vorspannung über der ersten Mikrokanalplatte 8 und den Feldgradienten zwischen der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 und der Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10, welche das vordere Ende der Detektionsvorrichtung 9 bildet, bezieht. Die Sekundärelektronen 16 werden vorzugsweise nicht auf die zweite Mikrokanalplatte 10 fokussiert, sondern sie werden vorzugsweise im wesentlichen gleichmäßig über die Eintritts- oder Detektionsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 verteilt und divergiert. Dies gewährleistet, daß sich wiederholende Primärionenereignisse an der ersten Mikrokanalplatte 8 Sekundärelektronen 16 erzeugen, die über eine verhältnis mäßig große Fläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 verteilt sind.The secondary electrons 16 come out of the first microchannel plate 8th with an angular distribution that focuses on the bias across the first microchannel plate 8th and the field gradient between the exit surface of the first microchannel plate 8th and the entrance surface of the second microchannel plate 10 which the front end of the detection device 9 forms, relates. The secondary electrons 16 are preferably not on the second microchannel plate 10 but they preferably become substantially uniform across the entrance or detection surface of the second microchannel plate 10 distributed and diverged. This ensures that repeating primary ion events at the first microchannel plate 8th secondary electron 16 generate over a relatively moderately large area of the second microchannel plate 10 are distributed.

Wenigstens einige, vorzugsweise im wesentlichen alle Sekundärelektronen 16 werden vorzugsweise von der Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 empfangen, und Tertiärelektronen 14 werden vorzugsweise ansprechend darauf von dem zickzackförmig angeordneten Paar von Mikrokanalplatten 10, 11 erzeugt. Die Tertiärelektronen 14 werden vorzugsweise von der Austrittsfläche der dritten Mikrokanalplatte 11 emittiert und können von einer Kollektorplatte 15, die hinter der dritten Mikrokanalplatte 11 angeordnet ist, empfangen und detektiert werden.At least some, preferably substantially all secondary electrons 16 are preferably from the entrance surface of the second microchannel plate 10 receive, and tertiary electrons 14 are preferably in response thereto of the zigzag arranged pair of microchannel plates 10 . 11 generated. The tertiary electrons 14 are preferably from the exit surface of the third microchannel plate 11 emitted and can from a collector plate 15 behind the third microchannel plate 11 is arranged, received and detected.

Die Dispersion der von der ersten Mikrokanalplatte 8 abgegebenen Sekundärelektronen 16 über eine zweite größere Mikrokanalplatte 10 ermöglicht es vorteilhafterweise, daß der Eingangs-Ionenstrom um das Verhältnis zwischen der Fläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 und der Fläche der ersten Mikrokanalplatte 8 erhöht wird, ohne daß die Verstärkung des Innendetektors 7 beeinträchtigt wird.The dispersion of the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 over a second larger microchannel plate 10 advantageously allows the input ion current to be the ratio between the area of the second microchannel plate 10 and the area of the first microchannel plate 8th is increased without the gain of the inner detector 7 is impaired.

3 zeigt eine zweidimensionale SIMION-Simulation, in der die Flugbahnen von der ersten Mikrokanalplatte 8 emittierter Sekundärelektronen 16 dargestellt sind, wenn sie zur zweiten Mikrokanalplatte 10 des Innendetektors 7 beschleunigt werden. Eine elektrostatische Linsen- oder Elektrodenanordnung 17 ist wie dargestellt zwischen der ersten Mikrokanalplatte 8 und der zweiten Mikrokanalplatte 10 angeordnet, um die Sekundärelektronen 16 über die Detektionsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 zu verteilen. Die SIMION-Simulation repräsentiert Elektronen flugbahnen 16 für Sekundärelektronen, die unter einem zur Oberfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 senkrechten Winkel austreten und eine Anfangsenergie von 20 eV aufweisen. Bei dieser Simulation wurde die Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 auf einem Potential gehalten, das um +105 V höher war als dasjenige der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8. Die Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 kann beispielsweise bei 0 V gehalten werden und Sekundärelektronen 16 von einer im wesentlichen kreisförmigen Austrittsfläche mit einem Durchmesser von 25 mm emittieren. Die zweite Mikrokanalplatte 10 empfängt vorzugsweise wenigstens einige, vorzugsweise alle der Sekundärelektronen 16 über eine im wesentlichen kreisförmige Detektionsfläche mit einem größeren Durchmesser von beispielsweise 50 mm. Die erste Mikrokanalplatte 8 und die zweite Mikrokanalplatte 10 können gemäß einer Ausführungsform um 20 mm beabstandet sein. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann ein anderer Abstand zwischen der ersten Mikrokanalplatte 8 und der zweiten Mikrokanalplatte 10 verwendet werden. 3 shows a two-dimensional SIMION simulation in which the trajectories of the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 are shown when they are to the second microchannel plate 10 of the interior detector 7 be accelerated. An electrostatic lens or electrode assembly 17 is as shown between the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 arranged to the secondary electrons 16 over the detection area of the second microchannel plate 10 to distribute. The SIMION simulation represents electron trajectories 16 for secondary electrons, which under one to the surface of the first microchannel plate 8th emerge perpendicular angle and have an initial energy of 20 eV. In this simulation, the entrance surface of the second microchannel plate became 10 held at a potential which was +105 V higher than that of the exit surface of the first microchannel plate 8th , The exit surface of the first microchannel plate 8th For example, it can be held at 0 V and secondary electrons 16 emit from a substantially circular exit surface with a diameter of 25 mm. The second microchannel plate 10 preferably receives at least some, preferably all, of the secondary electrons 16 over a substantially circular detection surface with a larger diameter of for example 50 mm. The first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 may be spaced 20 mm apart according to one embodiment. In another embodiment, another distance may be between the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 be used.

Die erste Elektrode 17a, die zweite Elektrode 17b und die dritte Elektrode 17c der zwischen der ersten Mikrokanalplatte 8 und der zweiten Mikrokanalplatte 10 angeordneten elektrostatischen Linse 17 wurden in der in 3 dargestellten Simulation auf Potentialen gehalten, die um +100 V, +500 V bzw. +0 V höher waren als das Potential der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8.The first electrode 17a , the second electrode 17b and the third electrode 17c the one between the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 arranged electrostatic lens 17 were in the in 3 simulated at potentials which were +100 V, +500 V and +0 V higher than the potential of the exit surface of the first microchannel plate 8th ,

Die Elektroden 17a, 17b, 17c der elektrostatischen Linse 17 sind vorzugsweise Ringelektroden, und sie weisen Kreisringe auf, deren Durchmesser vorzugsweise in Richtung der zweiten Mikrokanalplatte 10 zunehmen. Die Sekundärelektronen laufen vorzugsweise durch jede der Ringelektroden 17a, 17b, 17c der elektrostatischen Linse 17 und werden vorzugsweise über die größere Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 dispergiert.The electrodes 17a . 17b . 17c the electrostatic lens 17 are preferably ring electrodes, and they have circular rings whose diameter is preferably in the direction of the second microchannel plate 10 increase. The secondary electrons preferably pass through each of the ring electrodes 17a . 17b . 17c the electrostatic lens 17 and preferably over the larger entrance surface of the second microchannel plate 10 dispersed.

Die elektrostatische Linse 17 oder die Elektrodenanordnung stellen vorzugsweise eine Punkt-zu-Punkt-Abbildung für Sekundärelektronen 16 bereit, welche unter einem Winkel aus der ersten Mikrokanalplatte 8 austreten, der senkrecht zu ihrer Austrittsfläche ist, und die die gleiche Anfangsenergie aufweisen. Die elektrostatische Linse 17 stellt jedoch keine Punkt-zu-Punkt-Abbildung für Sekundärelektronen 16, die unter Winkeln, die nicht senkrecht zur Austrittsfläche der Mikrokanalplatte 8 sind, aus der ersten Mikrokanalplatte 8 austreten, oder für Sekundärelektronen 16 mit einem Bereich von Energien bereit.The electrostatic lens 17 or the electrode arrangement preferably provide a point-to-point imaging for secondary electrons 16 ready, which at an angle from the first microchannel plate 8th emerge, which is perpendicular to its exit surface, and which have the same initial energy. The electrostatic lens 17 however, does not provide a point-to-point mapping for secondary electrons 16 at angles that are not perpendicular to the exit surface of the microchannel plate 8th are, from the first microchannel plate 8th escape, or for secondary electrons 16 ready with a range of energies.

Es sind an jeder der Elektronenflugbahnen 16 in 3 (und bei nachfolgenden Simulationen) Markierungen dargestellt, welche der Position der Sekundärelektronen 16 bei aufeinanderfolgenden Zeitintervallen von 0,25 ns entsprechen. Wie aus 3 ersichtlich ist, erreichen Sekundärelektronen 16 mit Flugbahnen, die dichter bei den Elektroden 17a, 17b, 17c der elektrostatischen Linse 17 liegen, die zweite Mikrokanalplatte 10 vor Sekundärelektronen, die sich weiter entfernt von den Elektroden 17a, 17b, 17c bewegen (d.h. die sich innerhalb des zentralen Bereichs zwischen der ersten und der zweiten Mikrokanalplatte 8, 10 bewegen). Daher wird, wie in 3 ersichtlich ist, eine kleine zeitliche Verbreiterung in den Ankunftszeiten der Sekundärelektronen 16 an der zweiten Mikrokanalplatte 10 für von der ersten Mikrokanalplatte 8 ansprechend auf gleichzeitige Ionenankünfte erzeugte Elektronen herbeigeführt. Es ist bei dieser Simulation ersichtlich, daß die in den Ankunftszeiten der Sekundärelektronen 16 herbeigeführte zeitliche Verbreiterung in der Größenordnung einer Markierung, d.h. in der Größenordnung von 0,25 ns liegt. Diese zeitliche Verbreiterung kann, falls gewünscht, korrigiert werden, indem die Kollektorplatte 15 vorzugsweise geeignet geformt wird und/oder indem ein weiteres elektrostatisches Element zwischen der ersten und der zweiten Mikrokanalplatte 8, 10 bereitgestellt wird.It is at each of the electron trajectories 16 in 3 (and in subsequent simulations) marks representing the position of the secondary electrons 16 at successive time intervals of 0.25 ns. How out 3 can be seen, reach secondary electrons 16 with trajectories that are closer to the electrodes 17a . 17b . 17c the electrostatic lens 17 lie, the second microchannel plate 10 in front of secondary electrons, which are farther away from the electrodes 17a . 17b . 17c move (ie within the central area between the first and second microchannel plate 8th . 10 move). Therefore, as in 3 It can be seen, a small temporal broadening in the arrival times of the secondary select ronen 16 at the second microchannel plate 10 for from the first microchannel plate 8th induced electrons in response to simultaneous ion arrivals. It can be seen in this simulation that in the arrival times of the secondary electrons 16 caused temporal broadening in the order of a mark, that is in the order of 0.25 ns. This temporal broadening can, if desired, be corrected by the collector plate 15 is preferably suitably shaped and / or by a further electrostatic element between the first and the second microchannel plate 8th . 10 provided.

Wenngleich sie nur in zwei Dimensionen dargestellt ist, zeigt die in 3 dargestellte SIMION-Simulation Elektronenflugbahnen 16 für eine dreidimensionale Anordnung mit einer zylindrischen Symmetrie. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Kollektorplatte 15 stromabwärts des letzten Elektronenvervielfacherelements 11 (d.h. der dritten Mikrokanalplatte 11) angeordnet und kann geformt sein, um die zeitliche Verbreiterung der Ankunftszeiten von Sekundärelektronen zu kompensieren. Es wird verständlich sein, daß die Form, die Größe, die Anzahl und die Potentiale, die für die Elektroden 17a, 17b, 17c der elektrostatischen Linse 17 verwendet werden, variieren können und nicht auf die vorstehend beschriebenen als Beispiel dienenden und in der Zeichnung dargestellten Anordnungen beschränkt sind.Although only shown in two dimensions, the in 3 illustrated SIMION simulation electron trajectories 16 for a three-dimensional arrangement with a cylindrical symmetry. According to a preferred embodiment, a collector plate 15 downstream of the last electron multiplier element 11 (ie the third microchannel plate 11 ) and may be shaped to compensate for the temporal broadening of the arrival times of secondary electrons. It will be understood that the shape, size, number and potentials for the electrodes 17a . 17b . 17c the electrostatic lens 17 may be varied, and are not limited to the above-described exemplary and illustrated in the drawings.

4 zeigt eine SIMION-Simulation der Flugbahnen von Sekundärelektronen 16 gemäß einer Ausführungsform, wobei eine Gitterelektrode 18 zwischen der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 und einer Eintritts- oder Detektionsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 angeordnet ist, um die Sekundärelektronen 16 über die Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 zu dispergieren. Die Gitterelektrode 18 kann vorzugsweise im wesentlichen nichtplaner sein und vorzugsweise gekrümmt oder kuppelförmig sein. 4 shows a SIMION simulation of trajectories of secondary electrons 16 according to an embodiment, wherein a grid electrode 18 between the exit surface of the first microchannel plate 8th and an entrance or detection surface of the second microchannel plate 10 is arranged to the secondary electrons 16 over the entrance surface of the second microchannel plate 10 to disperse. The grid electrode 18 may preferably be substantially non-planner and preferably curved or dome-shaped.

Eine Potentialdifferenz kann zwischen der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 und der Gitterelektrode 18 aufrechterhalten werden, so daß Sekundärelektronen 16 zur Gitterelektrode 18 beschleunigt werden. Bei dieser Simulation wurde die Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 auf einem Potential gehalten, das +1000 V höher war als dasjenige der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8. Die Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 kann bei 0 V gehalten werden und Sekundärelektronen 16 von einer im wesentlichen kreisförmigen Austrittsfläche mit einem Durchmesser von 25 mm abgeben. Die zweite Mikrokanalplatte 10 kann vorzugsweise um einen Abstand von 30 mm von der ersten Mikrokanalplatte 8 beabstandet sein, und sie empfängt vorzugsweise Sekundärelektronen 16 über einen im wesentlichen kreisförmigen Bereich mit einem Durchmesser von 40 mm.A potential difference may be between the exit surface of the first microchannel plate 8th and the grid electrode 18 be maintained so that secondary electrons 16 to the grid electrode 18 be accelerated. In this simulation, the entrance surface of the second microchannel plate became 10 held at a potential that was +1000 V higher than that of the exit surface of the first microchannel plate 8th , The exit surface of the first microchannel plate 8th can be kept at 0 V and secondary electrons 16 from a substantially circular exit surface with a diameter of 25 mm. The second microchannel plate 10 may preferably be a distance of 30 mm from the first microchannel plate 8th spaced and preferably receives secondary electrons 16 over a substantially circular area with a diameter of 40 mm.

Gemäß anderen Ausführungsformen können die von der ersten Mikrokanalplatte 8 emittierten Sekundärelektronen 16 über zwei oder mehr Detektoren verteilt werden. Die zwei oder mehr Detektoren weisen vorzugsweise Mikrokanalplatten auf. Das Verteilen der Sekundärelektronen 16 über zwei oder mehr Detektoren führt dazu, daß eine vergrößerte Anzahl von Kanälen für die Elektronenvervielfachung verfügbar ist und daher der Dynamikbereich des Innendetektors 7 vergrößert wird. Bei solchen Ausführungsformen können die Ausgaben der letzten Vervielfachungsstufen auf die gleiche Aufzeichnungsvorrichtung oder auf getrennte Aufzeichnungsvorrichtungen gerichtet werden. Die Ausgaben der zwei oder mehr Detektoren können vorzugsweise auf eine Kombination von Analog-Digital- und Zeit-Digital-Aufzeichnungsvorrichtungen gerichtet werden, so daß der Dynamikbereich des Innendetektors 7 vergrößert ist.According to other embodiments, those of the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 distributed over two or more detectors. The two or more detectors preferably have microchannel plates. Distributing the secondary electrons 16 using two or more detectors results in an increased number of channels being available for electron multiplication, and hence the dynamic range of the inner detector 7 is enlarged. In such embodiments, the outputs of the last multiplication stages may be directed to the same recording device or to separate recording devices. The outputs of the two or more detectors may preferably be directed to a combination of analog-to-digital and time-to-digital recording devices such that the dynamic range of the interior detector 7 is enlarged.

Gemäß einer Ausführungsform können die von der ersten Mikrokanalplatte 8 abgegebenen Sekundärelektronen 16 gleichmäßig oder ungleichmäßig in zwei oder mehr Portionen oder Ströme von Elektronen eingeteilt werden und auf die Eintrittsflächen der zwei oder mehr Detektoren gerichtet werden. Die zwei oder mehr Detektoren können Mikrokanalplatten, Elektronenvervielfacherröhren, Photoelektronenvervielfacher-Röhren oder eine Kombination von Detektoren einschließen. Die Verteilung des Sekundärelektronenstroms zwischen zwei oder mehr Detektoren ermöglicht eine höhere Gesamt-Ionenankunftsrate an der ersten Mikrokanalplatte, ohne daß ein Verstärkungsverlust infolge einer Detektorsättigung auftritt.According to one embodiment, those of the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 evenly or nonuniformly divided into two or more portions or streams of electrons and directed to the entrance surfaces of the two or more detectors. The two or more detectors may include microchannel plates, electron multiplier tubes, photomultiplier tubes, or a combination of detectors. The distribution of the secondary electron current between two or more detectors allows for a higher overall ion arrival rate at the first microchannel plate without a gain loss due to detector saturation.

5 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der dafür gesorgt wird, daß wenigstens einige, vorzugsweise alle der von der ersten Mikrokanalplatte 8 emittierten Sekundärelektronen 16 auf einen organischen oder anorganischen Szintillator 19 treffen, der zwischen der ersten Mikrokanalplatte 8 und der zweiten Mikrokanalplatte 10 angeordnet ist. Die Ankunft von Sekundärelektronen 16 am Szintillator 19 führt dazu, daß Photonen 20 vom Szintil lator 19 erzeugt werden. Die vom Szintillator 19 emittierten Photonen 20 werden vorzugsweise durch einen nicht fokussierenden Lichtleiter (nicht dargestellt) zu einem Photokathodenfenster 21 geleitet, das vorzugsweise eine größere Fläche aufweist als die Emissionsfläche des Szintillators 19, von der Photonen 20 emittiert werden. Die Photokathode 21 hat vorzugsweise eine größere Fläche als die erste Mikrokanalplatte 8. 5 shows a further embodiment, which is arranged to ensure that at least some, preferably all of the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 on an organic or inorganic scintillator 19 hit that between the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 is arranged. The arrival of secondary electrons 16 at the scintillator 19 causes photons 20 from the scintillator 19 be generated. The scintillator 19 emitted photons 20 are preferably through a non-focusing light guide (not shown) to a photocathode window 21 directed, which preferably has a larger area than the emission surface of the scintillator 19 , from the photons 20 be emitted. The photocathode 21 preferably has a larger area than the first microchannel plate 8th ,

Der Szintillator 19 ist vorzugsweise ein organischer Szintillator oder ein Szintillator aus Kunststoff, weil die Anstiegs- und Abfallszeiten typischerweise in der Größenordnung von 0,5-2 ns liegen. Die Photokathode 21 empfängt vorzugsweise wenigstens einige der vom Szintillator 19 emittierten Photonen 20 und erzeugt Elektronen 22 ansprechend auf Photonenankünfte. Die Photokathode 21 schließt vorzugsweise eine Galliumarsenid-Photokathode ein.The scintillator 19 is preferably an organic scintillator or a plastic scintillator because the rise and fall times are typically on the order of 0.5-2 ns. The photocathode 21 preferably receives at least some of the scintillator 19 emitted photons 20 and generates electrons 22 in response to photon arrivals. The photocathode 21 preferably includes a gallium arsenide photocathode.

Die von der Photokathode 21 erzeugten oder emittierten Elektronen 22 werden dann vorzugsweise auf die Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 gerichtet. Die zweite Mikrokanalplatte 10 hat vorzugsweise eine Eintrittsfläche, die größer ist als die Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 und/oder des Szintillators 19. Es wird auch erwogen (wenngleich dies in 5 nicht dargestellt ist), daß die Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 größer sein könnte als die Austrittsfläche der Photokathode 21, so daß von der Photokathode 21 abgegebene Elektronen auch auf die zweite Mikrokanalplatte 10 divergiert werden könnten. Die zweite Mikrokanalplatte 10 bildet vorzugsweise eine von einem zickzackförmigen Paar von Mikrokanalplatten 10, 11, welche als ein Elektronen vervielfacher wirkt und Elektronen abgibt, die an einer Kollektorplatte 15 zu empfangen und zu detektieren sind.The from the photocathode 21 generated or emitted electrons 22 are then preferably on the entrance surface of the second microchannel plate 10 directed. The second microchannel plate 10 preferably has an entrance area which is larger than the exit area of the first microchannel plate 8th and / or the scintillator 19 , It is also considered (although this is in 5 not shown) that the entrance surface of the second microchannel plate 10 could be larger than the exit area of the photocathode 21 so that from the photocathode 21 emitted electrons also on the second microchannel plate 10 could be diverged. The second microchannel plate 10 preferably forms one of a zigzag pair of microchannel plates 10 . 11 which acts as an electron multiplier and emits electrons attached to a collector plate 15 to receive and detect.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform können die vom Szintillator 19 abgegebenen Photonen 20 auf mehrere Photokathoden gerichtet werden, die eine kombinierte Eintritts- oder Empfangsfläche aufweisen, die vorzugsweise größer ist als diejenige des Szintillators 19 und/oder der ersten Mikrokanalplatte 8.According to another preferred embodiment, the scintillator 19 emitted photons 20 be directed to a plurality of photocathodes having a combined entrance or receiving surface, which is preferably larger than that of the scintillator 19 and / or the first microchannel plate 8th ,

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Photokathode 21 nicht bereitgestellt sein, und die Photonen vom Szintillator 19 können direkt auf der zweiten Mikrokanalplatte 10 des Detektors 9 empfangen werden. Gemäß dieser Ausführungsform sind die vom Szintillator 19 abgegebenen Photonen vorzugsweise UV-Photonen.According to another embodiment, the photocathode 21 not be provided, and the photons from the scintillator 19 can directly on the second microchannel plate 10 of the detector 9 be received. According to this embodiment, those of the scintillator 19 emitted photons, preferably UV photons.

Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß der Ausgang des Innendetektors 7 elektrisch von anderen Komponenten des Massenspektrometers stromaufwärts des Detektors 9 entkoppelt werden kann. Dies ist besonders vorteilhaft bei Ausführungsformen, bei denen die stromaufwärts des Detektors gelegene Komponente der Drift- oder Flugbereich eines Flugzeit-Massenspektrometers ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Kollektorplatte 15 des Innendetektors 7 beispielsweise auf einem virtuellen Massepotential gehalten werden, wodurch das Ausgangssignal von Leistungsversorgungsrauschen und Schaltspannungen isoliert wird. Diese Konfiguration verringert nicht nur das elektronische Rauschen sondern vereinfacht auch erheblich die Ausgangssignal-Verstärkungsanforderungen.An advantage of this embodiment is that the output of the inner detector 7 electrically from other components of the mass spectrometer upstream of the detector 9 can be decoupled. This is particularly advantageous in embodiments where the component located upstream of the detector is the drift or flight range of a time-of-flight mass spectrometer. According to a preferred embodiment, the collector plate 15 of the interior detector 7 For example, be held at a virtual ground potential, whereby the output signal of power supply noise and switching voltages is isolated. This configuration not only reduces the electronic noise but also greatly simplifies the output signal amplification requirements.

6 zeigt eine zweidimensionale SIMION-Simulation, in der die Flugbahnen von Sekundärelektronen 16 für eine Ausführungsform dargestellt sind, bei der eine Aufteilungselektrode 26 bereitgestellt ist, um die von der ersten Mikrokanalplatte 8 emittierten Sekundärelektronen 16 so aufzuteilen, daß eine Portion oder ein Strom der Sekundärelektronen 16a von einem ersten Detektor 23 empfangen wird und eine andere Portion oder ein anderer Strom von Sekundärelektronen 16b von einem zweiten Detektor 24 empfangen wird. 6 shows a two-dimensional SIMION simulation in which the trajectories of secondary electrons 16 for an embodiment in which a splitting electrode 26 is provided to that of the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 divide so that a portion or a stream of secondary electrons 16a from a first detector 23 is received and another portion or another stream of secondary electrons 16b from a second detector 24 Will be received.

Bei der in 6 dargestellten Simulation treten die Sekundärelektronen 16 unter einem zur Ebene der ersten Mikrokanalplatte 8 senkrechten Winkel mit einer Anfangsenergie von 20 eV aus der ersten Mikrokanalplatte 8 aus. Bei dieser Simulation wurde die Aufteilungselektrode 26 auf einem Potential von +300 V gehalten und wurden die Eintrittsflächen der zwei Detektoren 23, 24 auf einem Potential von +1000 V in bezug auf die Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 gehalten. Der Abstand zwischen der ersten Mikrokanalplatte 8 und der Ebene, in der die Detektoren 23, 24 angeordnet sind, betrug 31 mm. Die erste Mikrokanalplatte 8 gibt Sekundärelektronen 16 von einem vorzugsweise im wesentlichen kreisförmigen Bereich aus, der einen Durchmesser von vorzugsweise 25 mm aufweist. Die Markierungen auf jeder Elektronenflugbahn 16a, 16b entsprechen der Position der Sekundärelektronen bei aufeinanderfolgenden Zeitintervallen von 0,5 ns.At the in 6 The simulation shows the secondary electrons 16 below one to the level of the first microchannel plate 8th vertical angle with an initial energy of 20 eV from the first microchannel plate 8th out. In this simulation, the splitting electrode became 26 held at a potential of +300 V and became the entry surfaces of the two detectors 23 . 24 at a potential of +1000 V with respect to the exit surface of the first microchannel plate 8th held. The distance between the first microchannel plate 8th and the plane in which the detectors 23 . 24 are arranged, was 31 mm. The first microchannel plate 8th gives secondary electrons 16 from a preferably substantially circular area having a diameter of preferably 25 mm. The marks on each electron trajectory 16a . 16b correspond to the position of the secondary electrons at successive time intervals of 0.5 ns.

Gemäß dieser Ausführungsform werden die Sekundärelektronen in zwei im wesentlichen gleiche Portionen oder Ströme 16a, 16b aufgeteilt, die dann auf die Eintrittsflächen der zwei Detektoren 23, 24 gerichtet werden. Die Detektoren 23, 24 sind vorzugsweise in der gleichen Ebene angeordnet und vorzugsweise voneinander beabstandet, um wenigstens einige der von der ersten Mikrokanalplatte 8 abgegebenen Sekundärelektronen zu empfangen.According to this embodiment, the secondary electrons become two substantially equal portions or streams 16a . 16b split, which is then on the entrance surfaces of the two detectors 23 . 24 be directed. The detectors 23 . 24 are preferably arranged in the same plane and preferably spaced apart from one another by at least some of the first microchannel plate 8th to receive emitted secondary electrons.

Die kombinierte Fläche der Eintrittsflächen der zwei Detektoren 23, 24 ist vorzugsweise größer als die Fläche der ersten Mikrokanalplatte 8, welche die Sekundärelektronen abgibt, die von den zwei Detektoren 23, 24 empfangen werden. Die Detektoren 23, 24 weisen vorzugsweise jeweils ein zickzackförmig angeordnetes Paar von Mikrokanalplatten 10, 11 auf. Die Aufteilungselektrode 26 ist vorzugsweise zwischen den zwei Detektoren 23, 24 angeordnet oder befindet sich dazwischen und erstreckt sich vorzugsweise zum Zentrum der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8. Eine oder mehrere weitere Elektroden 25a, 25b können in der gleichen Ebene wie die erste Mikrokanalplatte 8 bereitgestellt werden. Die eine oder die mehreren Elektroden 25a, 25b können eine Ringelektrode bzw. Ringelektroden sein, welche die Mikrokanalplatte 8 umgeben, oder die eine oder die mehreren Elektroden 25a, 25b können getrennte diskrete Elektroden einschließen. Die eine oder die mehreren weiteren Elektroden 25a, 25b werden vorzugsweise auf einer niedrigeren Spannung in bezug auf die Detektoren 23, 24 gehalten und vorzugsweise auf der gleichen Spannung wie die erste Mikrokanalplatte 8 gehalten.The combined area of the entrance surfaces of the two detectors 23 . 24 is preferably larger than the area of the first microchannel plate 8th which emits the secondary electrons, that of the two detectors 23 . 24 be received. The detectors 23 . 24 preferably each have a zigzag arranged pair of microchannel plates 10 . 11 on. The splitting electrode 26 is preferably between the two De detectors 23 . 24 arranged or located therebetween and preferably extends to the center of the exit surface of the first microchannel plate 8th , One or more additional electrodes 25a . 25b can be in the same plane as the first microchannel plate 8th to be provided. The one or more electrodes 25a . 25b may be a ring electrode or ring electrodes, which are the microchannel plate 8th surrounded, or the one or more electrodes 25a . 25b may include separate discrete electrodes. The one or more further electrodes 25a . 25b are preferably at a lower voltage with respect to the detectors 23 . 24 held and preferably at the same voltage as the first microchannel plate 8th held.

7 zeigt eine zweidimensionale SIMION-Simulation, in der Flugbahnen von Sekundärelektronen 16a, 16b für eine Ausführungsform ähnlich derjenigen in 6 dargestellt sind, wobei jedoch, wenngleich einer der Detektoren 24 ein zickzackförmig angeordnetes Paar von Mikrokanalplatten 10, 11 aufweist, der andere Detektor 23 einen Szintillator und eine Photoelektronenvervielfacher-Röhre aufweist. 7 shows a two-dimensional SIMION simulation, in the trajectories of secondary electrons 16a . 16b for an embodiment similar to that in FIG 6 however, although one of the detectors 24 a zigzag pair of microchannel plates 10 . 11 has, the other detector 23 a scintillator and a photomultiplier tube.

8 zeigt eine zweidimensionale SIMION-Simulation, in der die Flugbahnen von Sekundärelektronen 16a, 16b für eine Ausführungsform ähnlich derjenigen in 6 dargestellt sind, wobei jedoch bei dieser Ausführungsform die Sekundärelektronen von der Aufteilungselektrode 26 ungleichmäßig zwischen den zwei Detektoren 23, 24 aufgeteilt werden. Bei dieser Simulation befindet sich die Aufteilungselektrode 26 außerhalb des Zentrums der ersten Mikrokanalplatte 8. Die Aufteilungselektrode wird vorzugsweise auf einem Potential gehalten, das um +200 V höher liegt als dasjenige der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8, das bei 0 V gehalten werden kann. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Elektrode 26 außerhalb des Zentrums der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 angeordnet, so daß in etwa 75 % der von der ersten Mikrokanalplatte 8 emittierten Sekundärelektronen auf die Eintrittsfläche des ersten Detektors 23 gerichtet werden und 25 % der von der ersten Mikrokanalplatte 8 emittierten Sekundärelektronen auf die Eintrittsfläche des zweiten Detektors 24 gerichtet werden. Diese Ausführungsform ermöglicht es, daß zwei verschiedene Typen von Detektionselektronik mit den zwei vorzugsweise getrennten Detektoren 23, 24 verwendet werden. Die Aufteilungselektrode 26 kann mehr oder weniger außerhalb des Zentrums der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 angeordnet werden, so daß die Sekundärelektronen in einem gewünschten Verhältnis auf die zwei Detektoren 23, 24 gerichtet werden. 8th shows a two-dimensional SIMION simulation in which the trajectories of secondary electrons 16a . 16b for an embodiment similar to that in FIG 6 However, in this embodiment, the secondary electrons from the splitter electrode 26 uneven between the two detectors 23 . 24 be split. In this simulation, the splitting electrode is located 26 outside the center of the first microchannel plate 8th , The partitioning electrode is preferably maintained at a potential which is +200 V higher than that of the exit surface of the first microchannel plate 8th which can be kept at 0V. According to this embodiment, the electrode is 26 outside the center of the exit surface of the first microchannel plate 8th arranged so that in about 75% of the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons on the entrance surface of the first detector 23 be directed and 25% of the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons on the entrance surface of the second detector 24 be directed. This embodiment allows two different types of detection electronics to be used with the two preferably separate detectors 23 . 24 be used. The splitting electrode 26 may be more or less outside the center of the exit surface of the first microchannel plate 8th be arranged so that the secondary electrons in a desired ratio to the two detectors 23 . 24 be directed.

Es wird nun eine zweite Hauptausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei der Ionen 12 (oder andere Teilchen) unter Verwendung einer ersten Mikrokanalplatte 8, die bei einer niedrigen Verstärkung betrieben wird, in Sekundärelektronen 16 umgewandelt werden. Die von der ersten Mikrokanalplatte 8 emittierten Sekundärelektronen 16 werden dann auf einen spezifischen Abschnitt, einen spezifischen Bereich oder eine spezifische Fläche einer Detektionsvorrichtung 9 mit einer Eintrittsfläche gerichtet, abgelenkt oder auf andere Weise geführt, die vorzugsweise größer ist als die Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8. Der Abschnitt, der Bereich oder die Fläche der Detektionsvorrichtung 9, worauf die Sekundärelektronen 16 zu einer bestimmten Zeit geleitet werden, ist vorzugsweise kleiner als die gesamte Detektionsfläche der Detektionsvorrichtung 9 (d.h. nur ein Bruchteil davon) und kann kleiner als die Gesamtfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 sein.A second main embodiment of the present invention will now be described in which ions 12 (or other particles) using a first microchannel plate 8th , which operates at a low gain, in secondary electrons 16 being transformed. The one from the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 are then applied to a specific portion, area or area of a detection device 9 directed, deflected or otherwise guided with an entrance surface, which is preferably larger than the exit surface of the first microchannel plate 8th , The portion, area or area of the detection device 9 , whereupon the secondary electrons 16 are conducted at a certain time, is preferably smaller than the entire detection surface of the detection device 9 (ie only a fraction of it) and can be smaller than the total area of the first microchannel plate 8th be.

Die Sekundärelektronen 16 können kontinuierlich über die Oberfläche der Detektionsvorrichtung 9 oder um diese herum mitgenommen, bewegt oder gedreht werden (oder alternativ in einer vorzugsweise schrittweisen Art periodisch geschaltet, mitgenommen, bewegt oder gedreht werden), so daß die durchschnittliche Anzahl der Sekundärelektronen 16, die je Zeiteinheit auf eine Fläche, einen Abschnitt oder einen Bereich des Detektors 9 fallen, kleiner ist als die durchschnittliche Anzahl der von einem Bereich entsprechender Größe auf der ersten Mikrokanalplatte 8 emittierten Sekundärelektronen 16.The secondary electrons 16 can continuously over the surface of the detection device 9 or entrained, moved or rotated around them (or alternatively periodically switched, entrained, moved or rotated in a preferably stepwise manner) such that the average number of secondary electrons 16 , which per unit time on a surface, a section or an area of the detector 9 is less than the average number of areas of a size corresponding to the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 ,

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die verhältnismäßig große Detektionsvorrichtung 9 eine zweite Mikrokanalplatte 10 und wahlweise eine dritte Mikrokanalplatte auf, die vorzugsweise zickzackförmig mit der zweiten Mikrokanalplatte 10 angeordnet ist. Gemäß dieser Ausführungsform werden die von der ersten Mikrokanalplatte 8 für eine Ankunft eines einzigen Ions erzeugten Sekundärelektronen 16 auf die zweite Mikrokanalplatte 10 fokussiert oder gerichtet, so daß die Sekundärelektronen 16 auf eine möglichst geringe Anzahl von Kanälen 2 der zweiten Mikrokanalplatte 10 fallen. Diese Fokussierung der Sekundärelektronen 16 ermöglicht das Aufrechterhalten einer schmalen Impulshöhenverteilung.According to a preferred embodiment, the relatively large detection device 9 a second microchannel plate 10 and optionally a third microchannel plate, preferably zigzag with the second microchannel plate 10 is arranged. According to this embodiment, those of the first microchannel plate 8th secondary electrons generated for a single ion arrival 16 on the second microchannel plate 10 focused or directed so that the secondary electrons 16 on as few channels as possible 2 the second microchannel plate 10 fall. This focusing of the secondary electrons 16 allows maintaining a narrow pulse height distribution.

Gemäß der zweiten Hauptausführungsform kann der bevorzugte Innendetektor 7 eine erste Mikrokanalplatte 8 mit einer Fläche A1 und eine zweite Mikrokanalplatte 10 mit einer größeren Fläche A2 aufweisen, wobei beide Mikrokanalplatten 8, 10 vorzugsweise identische Kanaldurchmesser und Längen aufweisen. Ein elektrostatisches Linsensystem oder eine Elektrodenanordnung ist vorzugsweise zwischen der ersten Mikrokanalplatte 8 und der zweiten Mikrokanalplatte 10 angeordnet und vorzugsweise so eingerichtet, daß die Sekundärelektronen 16 auf diskrete Bereiche der Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 fokussiert, gerichtet oder geführt werden. Gemäß dieser Ausführungsform wird der maximale durchschnittliche Ausgangsstrom des Innendetektors 7 vor dem Auftreten der Sättigung, verglichen mit dem maximalen durchschnittlichen Ausgangsstrom eines einzigen Innendetektors mit einer Fläche A1 um das Verhältnis A2/A1 erhöht. Vorzugsweise ist die Zeit, die in Anspruch genommen wird, um den Sekundärelektronenstrahl über die ganze Fläche A2 der zweiten Mikrokanalplatte 10 mitzunehmen, zu führen oder zu richten, kleiner oder gleich der Zeitkonstanten für die Erholung eines individuellen Kanals 2 nach der Bestrahlung.According to the second main embodiment, the preferred interior detector 7 a first microchannel plate 8th with an area A 1 and a second microchannel plate 10 having a larger area A 2 , both microchannel plates 8th . 10 preferably have identical channel diameter and lengths. An electrostatic lens system or an electrode arrangement is preferably between the first micro channel plate 8th and the second microchannel plate 10 arranged and preferably arranged so that the secondary electrons 16 on discrete areas of the entrance surface of the second microchannel plate 10 be focused, directed or guided. According to this embodiment, the maximum average output current of the inner detector 7 before the onset of saturation, compared with the maximum average output current of a single internal detector with an area A 1 increased by the ratio A 2 / A 1 . Preferably, the time taken is the secondary electron beam over the entire area A 2 of the second microchannel plate 10 to take along, guide or judge, less than or equal to the time constant for individual channel recovery 2 after the irradiation.

Die 9A und 9B zeigen zweidimensionale SIMION-Simulationen, in denen die Flugbahnen von einer ersten Mikrokanalplatte 8 emittierter Sekundärelektronen 16 dargestellt sind, welche zu einer ersten Zeit t1 (9A) und einer zweiten späteren Zeit t2 (98) zu einer weiter hinten gelegenen zweiten Mikrokanalplatte 10 beschleunigt werden. Gemäß dieser Ausführungsform ist zwischen der ersten Mikrokanalplatte 8 und der zweiten Mikrokanalplatte 10 eine elektrostatische Linsen- oder Elektrodenanordnung 27, 28 bereitgestellt, um die Sekundärelektronen 16 auf spezifische Abschnitte, Bereiche oder diskrete Flächen der zweiten Mikrokanalplatte 10 zu richten. Die elektrostatische Linse 27, 28 weist vorzugsweise zwei oder mehr Elektroden 27, 28 auf, die zwischen der ersten Mikrokanalplatte 8 und der zweiten Mikrokanalplatte 10 angeordnet sind. Die zwei oder mehr Elektroden 27, 28 sind vorzugsweise auf entgegengesetzten Seiten zwischen den zwei Mikrokanalplatten 8, 10 angeordnet. Der Abstand zwischen den Elektroden 27, 28 nimmt vorzugsweise von der ersten Mikrokanalplatte 8 zur zweiten Mikrokanalplatte 10 zu. Wenn Sekundärelektronen 16 auf einen Abschnitt, einen Bereich oder eine Fläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 gerichtet werden, sind ein oder mehrere Abschnitte, Bereiche oder Flächen der zweiten Mikrokanalplatte 10 vorzugsweise im wesentlichen frei von einfallenden Sekundärelektronen 16, wodurch ermöglicht wird, daß sich dieser Abschnitt, dieser Bereich oder diese Fläche der Mikrokanalplatte 10 erholt und die einzelnen Kanäle 2 mit Elektronen wiederaufgefüllt werden.The 9A and 9B show two-dimensional SIMION simulations in which the trajectories of a first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 which are at a first time t 1 ( 9A ) and a second later time t 2 ( 98 ) to a second microchannel plate located further back 10 be accelerated. According to this embodiment, between the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 an electrostatic lens or electrode assembly 27 . 28 provided to the secondary electrons 16 on specific sections, areas or discrete areas of the second microchannel plate 10 to judge. The electrostatic lens 27 . 28 preferably has two or more electrodes 27 . 28 on that between the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 are arranged. The two or more electrodes 27 . 28 are preferably on opposite sides between the two microchannel plates 8th . 10 arranged. The distance between the electrodes 27 . 28 preferably takes from the first microchannel plate 8th to the second microchannel plate 10 to. If secondary electrons 16 on a portion, area or area of the second microchannel plate 10 are one or more sections, areas or areas of the second microchannel plate 10 preferably substantially free of incident secondary electrons 16 thereby allowing that portion, area or area of the microchannel plate 10 recovered and the individual channels 2 be replenished with electrons.

9A zeigt eine SIMION-Simulation der Flugbahnen von der ersten Mikrokanalplatte 8 zu einer ersten Zeit t1 emittierter Sekundärelektronen 16. Zu der ersten Zeit t1 wird eine erste Elektrode 27 auf einem Potential gehalten, das vorzugsweise höher ist als dasjenige der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 und das vorzugsweise auch niedriger ist als dasjenige der Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10. Zur gleichen ersten Zeit t1 wird eine zweite Elektrode 28 vorzugsweise auf einem Potential gehalten, das vorzugsweise niedriger ist als dasjenige der ersten Elektrode 27, und das vorzugsweise auch niedriger ist als das Potential der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8. 9A shows a SIMION simulation of the trajectories from the first microchannel plate 8th at a first time t 1 emitted secondary electrons 16 , At the first time t 1 becomes a first electrode 27 held at a potential which is preferably higher than that of the exit surface of the first microchannel plate 8th and which is preferably also lower than that of the entrance surface of the second microchannel plate 10 , At the same first time t 1 becomes a second electrode 28 preferably maintained at a potential which is preferably lower than that of the first electrode 27 , and which is preferably also lower than the potential of the exit surface of the first microchannel plate 8th ,

Die an die erste Mikrokanalplatte 8, die zweite Mikrokanalplatte 10 und die zwei Zwischenelektroden 27, 28 zur ersten Zeit t1 angelegten Spannungen sind vorzugsweise derart, daß die von der ersten Mikrokanalplatte 8 emittierten Sekundärelektronen auf einen ersten Abschnitt, einen ersten Bereich oder eine erste Fläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 gerichtet oder geführt werden. Vorzugsweise können eine oder mehrere weitere Elektroden 25a, 25b bereitgestellt werden, welche vorzugsweise im wesentlichen koplanar mit der ersten Mikrokanalplatte 8 sind. Diese eine oder mehreren weiteren Elektroden 25a, 25b können vorzugsweise im wesentlichen auf dem gleichen Potential wie die Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 gehalten werden, wenngleich diese eine oder mehreren weiteren Elektroden 25a, 25b weniger bevorzugt auf einem anderen Potential gehalten werden können. Ähnlich können eine oder mehrere weitere Elektroden 29a, 29b bereitgestellt werden, welche vorzugsweise im wesentlichen koplanar mit der zweiten Mikrokanalplatte 10 sind. Diese eine oder mehreren weiteren Elektroden 29a, 29b können vorzugsweise im wesentlichen auf dem gleichen Potential wie die Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 gehalten werden, wenngleich diese eine oder mehreren weiteren Elektroden 29a, 29b weniger bevorzugt auf einem anderen Potential gehalten werden können.The first microchannel plate 8th , the second microchannel plate 10 and the two intermediate electrodes 27 . 28 voltages applied to the first time t 1 are preferably such that those from the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons on a first portion, a first region or a first surface of the second microchannel plate 10 be directed or guided. Preferably, one or more further electrodes 25a . 25b which are preferably substantially coplanar with the first microchannel plate 8th are. These one or more additional electrodes 25a . 25b may preferably be at substantially the same potential as the exit surface of the first microchannel plate 8th held, although this one or more other electrodes 25a . 25b less preferably can be kept at a different potential. Similarly, one or more additional electrodes 29a . 29b which are preferably substantially coplanar with the second microchannel plate 10 are. These one or more additional electrodes 29a . 29b may preferably be at substantially the same potential as the entrance surface of the second microchannel plate 10 held, although this one or more other electrodes 29a . 29b less preferably can be kept at a different potential.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die an die Elektroden der elektrostatischen Linse 27, 28 angelegten Potentiale vorzugsweise im Laufe der Zeit geändert, so daß das zwischen die erste Mikrokanalplatte 8 und die zweite Mikrokanalplatte 10 gelegte elektrische Feld die von der ersten Mikrokanalplatte 8 emittierten Sekundärelektronen 16 zu verschiedenen Zeiten auf verschiedene Abschnitte, Bereiche oder Flächen der zweiten Mikrokanalplatte 10 richtet oder führt. Beispielsweise kann der von der ersten Mikrokanalplatte 8 emittierte Strom von Sekundärelektronen 16 regelmäßig und/oder wiederholt zwischen zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr als zehn verschiedenen Abschnitten, Bereichen oder Flächen der zweiten Mikrokanalplatte 10 umgeschaltet werden. Der Strom von Sekundärelektronen 16 kann alternativ analog kontinuierlich über die zweite Mikrokanalplatte 10 abgelenkt oder schrittweise über diese verschoben, bewegt oder gedreht werden.According to a particularly preferred embodiment, the to the electrodes of the electrostatic lens 27 . 28 applied potentials preferably changed over time, so that between the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 placed electric field from the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 at different times on different sections, areas or areas of the second microchannel plate 10 directs or leads. For example, that of the first microchannel plate 8th emitted electricity from secondary electrons 16 regularly and / or repeatedly between two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten or more than ten different sections, areas or areas of the second microchannel plate 10 be switched. The stream of secondary electrons 16 Alternatively, it may be analogously continuous over the second microchannel plate 10 be distracted or stepped over these, moved or rotated.

Bei den in den 9A und 9B besonders dargestellten bzw. illustrativen Simulationen ist die zweite Mikrokanalplatte 10 von der ersten Mikrokanalplatte 8 32 mm beabstandet und wird auf einem Potential gehalten, das +1000 V höher ist als dasjenige der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8. Die erste Mikrokanalplatte 8 kann bei 0 V gehalten werden und emittiert Sekundärelektronen 16 von einem vorzugsweise im wesentlichen kreisförmigen Bereich, der einen Durchmesser von vorzugsweise 25 mm aufweist. Die zweite Mikrokanalplatte 10 hat vorzugsweise eine Detektionsfläche zum Empfangen der Sekundärelektronen 16, die vorzugsweise im wesentlichen kreisförmig ist und die vorzugsweise einen Durchmesser von 50 mm aufweist.In the in the 9A and 9B particularly illustrated or illustrative simulations is the second microchannel plate 10 from the first microchannel plate 8th 32 mm apart and is maintained at a potential which is +1000 V higher than that of the exit surface of the first microchannel plate 8th , The first microchannel plate 8th can be held at 0 V and emits secondary electrons 16 of a preferably substantially circular area having a diameter of preferably 25 mm. The second microchannel plate 10 preferably has a detection surface for receiving the secondary electrons 16 which is preferably substantially circular and which preferably has a diameter of 50 mm.

Zur ersten Zeit t1 werden die Linsenelektroden 27, 28 vorzugsweise auf Potentialen von 900 V und -100 V in bezug auf Ausgangsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 gehalten. In dieser Simulation sind die Sekundärelektronen-Flugbahnen 16 für Sekundärelektronen 16 dargestellt, die aus der ersten Mikrokanalplatte 8 austreten und unter einem zur Ebene der ersten Mikrokanalplatte 8 senkrechten Winkel stehen. Die Sekundärelektronen 16 haben eine Anfangsenergie von 20 eV. Die Markierungen auf jeder Elektronenflugbahn 16 entsprechen den Positionen der Sekundärelektronen 16 bei aufeinanderfolgenden Zeitintervallen von 1 ns.At the first time t 1 , the lens electrodes become 27 . 28 preferably at potentials of 900 V and -100 V with respect to the output surface of the first microchannel plate 8th held. In this simulation, the secondary electron trajectories are 16 for secondary electrons 16 shown from the first microchannel plate 8th exit and under one to the level of the first microchannel plate 8th vertical angle stand. The secondary electrons 16 have an initial energy of 20 eV. The marks on each electron trajectory 16 correspond to the positions of the secondary electrons 16 at successive time intervals of 1 ns.

9B zeigt die Sekundärelektronen-Flugbahnen 16 zu einer zweiten späteren Zeit t2. Zu dieser zweiten späteren Zeit t2 werden die an die Linsenelektroden 27, 28 angelegten Potentiale umgekehrt, so daß die Sekundärelektronen 16 auf eine zweite verschiedene Fläche, einen zweiten verschiedenen Bereich oder einen zweiten verschiedenen Abschnitt der Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 gerichtet werden. Hierdurch wird er möglicht, daß sich der Bereich der zweiten Mikrokanalplatte 10, der zur ersten Zeit t1 durch die Sekundärelektronen 16 bestrahlt wurde, erholt, so daß die Sättigung des Detektionssystems die Verstärkung des Innendetektors 7 nicht beeinträchtigt. 9B shows the secondary electron trajectories 16 at a second later time t 2 . At this second later time t 2 , the to the lens electrodes 27 . 28 applied potentials vice versa, so that the secondary electrons 16 on a second different area, a second different area or a second different portion of the entrance surface of the second microchannel plate 10 be directed. As a result, it is possible that the area of the second microchannel plate 10 , which at first time t 1 by the secondary electrons 16 was irradiated, recovered, so that the saturation of the detection system, the gain of the inner detector 7 not impaired.

10A zeigt eine weitere Ausführungsform, wobei ein Quadrupol-Stabsatz 31 verwendet wird, um von der ersten Mikrokanalplatte 8 emittierte Sekundärelektronen 16 auf diskrete Bereiche der Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 zu fokussieren oder zu führen, wobei diese vorzugsweise eine im wesentlichen kreisförmige Empfangsfläche aufweist. Eine Vorspannung VB wird vorzugsweise zwischen der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 (die vorzugsweise auch kreisförmig ist) und der Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 aufrechterhalten, um die Sekundärelektronen 16 zur zweiten Mikrokanalplatte 10 zu beschleunigen. Gleichspannungen V1, V2, V3, V4 können an jeden Stab des Quadrupol-Stabsatzes 31 angelegt werden. Die an die Stäbe des Quadrupol-Stabsatzes 31 angelegten Spannungen werden vorzugsweise zeitlich geändert, so daß die Sekundärelektronen 16 über die Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 abgelenkt oder über oder um diese gedreht werden. Gemäß dieser Ausführungsform können die Sekundärelektronen 16 vorzugsweise in einer im wesentlichen kreisförmigen Bewegung über im wesentlichen die gesamte Oberfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 abgelenkt werden. Andere Ausführungsformen werden hier erwogen, wobei die Elektronen 16 beispielsweise in einer im wesentlichen schrittweisen, regelmäßigen oder erratischen Weise über die Oberfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 bewegt werden können. 10A shows a further embodiment, wherein a quadrupole rod set 31 is used to from the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 on discrete areas of the entrance surface of the second microchannel plate 10 to focus or guide, which preferably has a substantially circular receiving surface. A bias voltage V B is preferably between the exit surface of the first microchannel plate 8th (which is preferably also circular) and the entrance surface of the second microchannel plate 10 uphold the secondary electrons 16 to the second microchannel plate 10 to accelerate. DC voltages V1, V2, V3, V4 can be applied to each rod of the quadrupole rod set 31 be created. The to the rods of the quadrupole rod set 31 applied voltages are preferably changed over time, so that the secondary electrons 16 over the entrance surface of the second microchannel plate 10 be distracted or turned over or around this. According to this embodiment, the secondary electrons 16 preferably in a substantially circular motion over substantially the entire surface of the second microchannel plate 10 to get distracted. Other embodiments are contemplated herein, where the electrons 16 for example, in a substantially stepwise, regular or erratic manner across the surface of the second microchannel plate 10 can be moved.

10B ist eine Ansicht entlang der Achse des Quadrupol-Stabsatzes 31. Gemäß dieser Ausführungsform werden die Sekundärelektronen 16 auf einen diskreten Bereich der zweiten Mikrokanalplatte 10 gerichtet, der dann vorzugsweise im Laufe der Zeit um die Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn abgetastet wird. Es wird daran gedacht, daß gemäß dieser Ausführungsform andere Multipollinsen, beispielsweise Hexapol- oder Oktapol-Stabsätze oder Stabsätze höherer Ordnungen, verwendet werden können. 10B is a view along the axis of the quadrupole rod set 31 , According to this embodiment, the secondary electrons 16 on a discrete area of the second microchannel plate 10 directed, which then preferably over time around the entrance surface of the second microchannel plate 10 is scanned clockwise or counterclockwise. It is contemplated that other multipole lenses, such as hexapole or octapole rod sets or higher order rod sets, may be used in accordance with this embodiment.

11A zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der Linsenelektroden 27', 28' zwischen der ersten Mikrokanalplatte 8 und der zweiten Mikrokanalplatte 10 angeordnet sind. Die erste Mikrokanalplatte 8 und die zweite Mikrokanalplatte 10 sind vorzugsweise kreisförmig, und die Linsenelektroden 27', 28' sind vorzugsweise entgegengesetzt zueinander angeordnet. Die Linsenelektroden 27', 28' richten die von getrennten Kanälen oder Bereichen der ersten Mikrokanalplatte 8 abgegebenen Sekundärelektronen 16 vorzugsweise auf vorzugsweise im wesentlichen getrennte, vorzugsweise nicht überlappende Bereiche, Flächen oder Abschnitte der zweiten Mikrokanalplatte 10 (oder allgemeiner der Detektionsvorrichtung 9). Die Sekundärelektronen 16 bestrahlen auf diese Weise nur eine verhältnismäßig kleine Anzahl oder einen verhältnismäßig kleinen Teil der Gesamtzahl der Kanäle auf der zweiten größeren Mikrokanalplatte 10. Ein dynamisch veränderliches, vorzugsweise verhältnismäßig kleines elektrisches Feld wird vorzugsweise zwischen der ersten Mikrokanalplatte 8 und der zweiten Mikrokanalplatte 10 aufrechterhalten, indem eine zeitlich ver änderliche Spannung (beispielsweise Wechselspannung) an die Linsenelektroden 27', 28' angelegt wird. Das elektrische Feld bewirkt das Ablenken oder Bewegen der Sekundärelektronen 16, so daß die von den verschiedenen Kanälen oder Bereichen der ersten Mikrokanalplatte 8 abgegebenen Sekundärelektronen 16 vorzugsweise zu einer ersten Zeit t1 von einer Anzahl im wesentlichen nicht überlappender Bereiche auf der zweiten Mikrokanalplatte 10 empfangen werden und von einer zweiten verschiedenen Anzahl im wesentlichen nicht überlappender Bereiche zu einer zweiten späteren Zeit t2 auf der zweiten Mikrokanalplatte 10 empfangen werden. Dieser Zyklus wird dann wiederholt. Diese Ausführungsform gewährleistet, daß Sekundärelektronen 16, die sich aus aufeinanderfolgenden Ionenankünften an der ersten Mikrokanalplatte 8 innerhalb der Erholungszeit eines einzelnen Kanals ergeben, auf verschiedene Bereiche der zweiten Mikrokanalplatte 10 gerichtet werden. Hierdurch wird wiederum der maximale Ausgangsstrom des Innendetektors 7, bevor er durch Sättigung begrenzt wird, erhöht. 11A shows a further embodiment, wherein the lens electrodes 27 ' . 28 ' between the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 are arranged. The first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 are preferably circular, and the lens electrodes 27 ' . 28 ' are preferably arranged opposite to each other. The lens electrodes 27 ' . 28 ' direct those from separate channels or areas of the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 preferably on preferably substantially separate, preferably non-overlapping areas, areas or portions of the second microchannel plate 10 (or more generally, the detection device 9 ). The secondary electrons 16 in this way only irradiate a relatively small number or a relatively small part of the total number of channels on the second larger microchannel plate 10 , A dynamically varying, preferably relatively small electric field is preferably between the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 maintained by a time-changeable voltage (for example, AC voltage) to the lens electrodes 27 ' . 28 ' is created. The electric field causes the deflection or movement of the secondary electrons 16 so that the of the different channels or areas of the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 preferably at a first time t 1 of a number of substantially non-overlapping regions on the second microchannel plate 10 and from a second different number of substantially non-overlapping areas to a second one later time t 2 on the second microchannel plate 10 be received. This cycle is then repeated. This embodiment ensures that secondary electrons 16 resulting from successive ion arrivals at the first microchannel plate 8th within the recovery time of a single channel, to different areas of the second microchannel plate 10 be directed. As a result, in turn, the maximum output current of the inner detector 7 before it is limited by saturation, increases.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist wenigstens eine der Linsenelektroden 27', 28' eine ringförmige Elektrode. Die eine oder die mehreren ringförmigen Elektroden können mit einer zeitlich veränderlichen Spannung versorgt werden, so daß die Elektronen um einen sich zeitlich veränderlichen Betrag divergiert werden oder auf den Detektor 9 fokussiert werden.According to another embodiment, at least one of the lens electrodes 27 ' . 28 ' an annular electrode. The one or more annular electrodes may be supplied with a time varying voltage so that the electrons are diverged by a time varying amount or onto the detector 9 be focused.

11B zeigt eine als Beispiel angegebene bzw. exemplarische Ablenkspannung, die an die Linsenelektroden 27', 28' angelegt werden kann, um das sich dynamisch ändernde elektrische Feld zu erzeugen. Die Spannung ist als eine Sinuswelle dargestellt, die eine Frequenz von ≥ 1/T aufweist, wobei T kleiner oder gleich der Erholungszeit τ eines einzelnen Kanals der Mikrokanalplatte 8 ist. 11B shows an exemplary exemplary deflection voltage applied to the lens electrodes 27 ' . 28 ' can be applied to generate the dynamically changing electric field. The voltage is represented as a sine wave having a frequency of ≥ 1 / T, where T is less than or equal to the recovery time τ of a single channel of the microchannel plate 8th is.

Gemäß einer anderen Ausführungsform wird die Ablenkspannung, die an die Linsenelektroden 27', 28' angelegt werden kann, um das sich dynamisch ändernde elektrische Feld zu erzeugen, intermittierend angelegt. Die Rate oder die Frequenz, mit der die Spannung an die Linsenelektroden angelegt wird, wird vorzugsweise ausgewählt, um zu gewährleisten, daß Sekundärelektronen 16, die sich aus aufeinanderfolgenden Ionenankünften an der ersten Mikrokanalplatte 8 innerhalb der Erholungszeit eines einzelnen Kanals ergeben, auf unterschiedliche Bereiche der zweiten Mikrokanalplatte 10 gerichtet werden.According to another embodiment, the deflection voltage applied to the lens electrodes 27 ' . 28 ' can be applied to generate the dynamically changing electric field, applied intermittently. The rate or frequency with which the voltage is applied to the lens electrodes is preferably selected to ensure that secondary electrons 16 resulting from successive ion arrivals at the first microchannel plate 8th within the recovery time of a single channel, to different areas of the second microchannel plate 10 be directed.

12 zeigt eine weitere Ausführungsform ähnlich der in 11A dargestellten Ausführungsform, wobei jedoch ein Quadrupol-Stabsatz 31' verwendet wird, um die Sekundärelektronen 16 von der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 auf den Eingang der zweiten Mikrokanalplatte 10 zu fokussieren und zu führen. Gemäß dieser Ausführungsform können kleine, sich dynamisch ändernde Spannungen an die Stäbe eines Quadrupol-Stabsatzes 31' angelegt werden, der zwischen der ersten Mikrokanalplatte 8 und der zweiten Mikrokanalplatte 10 angeordnet ist. Diese Ausführungsform gewährleistet, daß Sekundärelektronen 16, die sich aus aufeinanderfolgenden Ionenankünften an der ersten Mikrokanalplatte 8 ergeben, nicht dazu führen, daß Sekundärelektronen 16 innerhalb der Erholungszeit eines einzelnen Kanals auf die gleichen Kanäle oder Bereiche der zweiten Mikrokanalplatte 10 gerichtet werden. 12 shows a further embodiment similar to that in FIG 11A illustrated embodiment, but with a quadrupole rod set 31 ' is used to secondary electrons 16 from the exit surface of the first microchannel plate 8th on the entrance of the second microchannel plate 10 to focus and lead. According to this embodiment, small, dynamically changing voltages can be applied to the rods of a quadrupole rod set 31 ' be created between the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 is arranged. This embodiment ensures that secondary electrons 16 resulting from successive ion arrivals at the first microchannel plate 8th Do not cause secondary electrons 16 within the recovery time of a single channel to the same channels or areas of the second microchannel plate 10 be directed.

Wenngleich von der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 abgegebene Sekundärelektronen 16 eine verhältnismäßig geringe Empfindlichkeit für Magnetfelder haben können, werden dennoch weitere Ausführungsformen erwogen, bei denen Magnetfelder oder Kombinationen magnetischer und elektrostatischer Felder verwendet werden, um von der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 emittierte Sekundärelektronen 16 auf die Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 oder mehrerer Mikrokanalplatten mit einer kombinierten größeren Oberfläche zu fokussieren, zu führen oder zu richten.Although from the exit surface of the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 may have a relatively low sensitivity for magnetic fields, yet other embodiments are contemplated in which magnetic fields or combinations of magnetic and electrostatic fields are used to from the exit surface of the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 on the entrance surface of the second microchannel plate 10 or to focus, guide, or direct multiple microchannel plates with a combined larger surface area.

Die 13A und 13B zeigen eine SIMION-Simulation der Flugbahnen von Sekundärelektronen 16 gemäß einer Ausführungsform, bei der sowohl elektrostatische Felder als auch Magnetfelder verwendet werden, um Sekundärelektronen 16 von der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 zur Eintrittsfläche der zweiten größeren Mikrokanalplatte 10 zu führen. Gemäß dieser Ausführungsform sind die erste Mikrokanalplatte 8 und die zweite Mikrokanalplatte 10 vorzugsweise im wesentlichen koplanar angeordnet. Eine Beschleunigungsplatte oder reflektierende Elektrode 30 ist vorzugsweise in einem Abstand sowohl von der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 als auch von der Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 beabstandet bereitgestellt. Ein gleichmäßiges Magnetfeld mit einer Richtung, die im wesentlichen parallel zu den Oberflächen der ersten Mikrokanalplatte 8 und der zweiten Mikrokanalplatte 10 verläuft, ist vorzugsweise bereitgestellt. Das Magnetfeld bewirkt, daß die von der ersten Mikrokanalplatte 8 emittierten Sekundärelektronen 16 in einer im wesent lichen kreisförmigen Richtung von der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 zur Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 beschleunigt werden.The 13A and 13B show a SIMION simulation of trajectories of secondary electrons 16 according to an embodiment in which both electrostatic fields and magnetic fields are used to generate secondary electrons 16 from the exit surface of the first microchannel plate 8th to the entrance surface of the second larger microchannel plate 10 respectively. According to this embodiment, the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 preferably arranged substantially coplanar. An accelerating plate or reflective electrode 30 is preferably at a distance from both the exit surface of the first microchannel plate 8th as well as from the entrance surface of the second microchannel plate 10 spaced provided. A uniform magnetic field with a direction substantially parallel to the surfaces of the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 runs, is preferably provided. The magnetic field causes that from the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 in a substantially circular direction from the exit surface of the first microchannel plate 8th to the entrance surface of the second microchannel plate 10 be accelerated.

Gemäß einer Ausführungsform können der Betrag und die Richtung des Magnetfelds zeitlich konstant gehalten werden. Die der Beschleunigungsplatte oder der reflektierenden Elektrode 30 zugeführte Spannung kann jedoch vorzugsweise zeitlich geändert werden. 13A zeigt die Flugbahnen von Sekundärelektronen 16 zu einer ersten Zeit t1, wenn die Potentialdifferenz zwischen der ersten Mikrokanalplatte 8 und der zweiten Mikrokanalplatte 10 und der Beschleunigungsplatte 30 auf einem solchen Wert gehalten wird, daß die Sekundärelektronen zu einer ersten Fläche, einem ersten Bereich oder einem ersten Abschnitt der Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 geführt werden.According to an embodiment, the magnitude and direction of the magnetic field may be kept constant over time. That of the accelerating plate or the reflective electrode 30 however, voltage applied may preferably be changed over time. 13A shows the trajectories of secondary electrons 16 at a first time t 1 when the potential difference between the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 and the acceleration plate 30 is held at such a value that the secondary electrons to a first surface, a first region or a first portion of the entrance surface of the second microchannel plate 10 be guided.

Wie in 13B dargestellt ist, wird die Potentialdifferenz zwischen der ersten Mikrokanalplatte 8 und der zweiten Mikrokanalplatte 10 und der Beschleunigungsplatte 30 zu einer zweiten späteren Zeit t2 vorzugsweise so reduziert, daß die Sekundärelektronen 16 zu einer zweiten verschiedenen Fläche, einem zweiten verschiedenen Bereich oder einem zweiten verschiedenen Abschnitt der zweiten Mikrokanalplatte 10 geführt werden. Der Zyklus wird dann vorzugsweise wiederholt.As in 13B is shown, the potential difference between the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 and the acceleration plate 30 at a second later time t 2 is preferably reduced so that the secondary electrons 16 to a second different area, a second different area, or a second different portion of the second microchannel plate 10 be guided. The cycle is then preferably repeated.

Die Potentialdifferenz zwischen der Beschleunigungsplatte oder der reflektierenden Elektrode 20 und der ersten Mikrokanalplatte 8 und der zweiten Mikrokanalplatte 10 kann gemäß einer Ausführungsform kontinuierlich geändert werden, um die Sekundärelektronen 16 über die Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 mitzunehmen oder zu bewegen. Alternativ kann die Potentialdifferenz periodisch oder auf andere Art schrittweise geändert werden, um die Sekundärelektronen 16 zwischen verschiedenen Flächen, Bereichen oder Abschnitten der Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 zu schalten, zu bewegen oder abzulenken.The potential difference between the accelerating plate or the reflective electrode 20 and the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 According to one embodiment, it can be changed continuously to the secondary electrons 16 over the entrance surface of the second microchannel plate 10 to take along or to move. Alternatively, the potential difference may be changed periodically or in other ways stepwise to the secondary electrons 16 between different areas, areas or portions of the entrance surface of the second microchannel plate 10 to switch, move or distract.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Beschleunigungsplatte oder Elektrode 30 auf einem Potential gehalten, das positiver ist als dasjenige der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 und positiver ist als dasjenige der Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10. Die in bezug auf die 13A und 13B dargestellte und beschriebene Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, weil die zeitliche Verbreiterung der Sekundärelektronen 16 an der Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 minimiert ist. Dies führt zu einer minimalen Verzerrung der endgültigen Auflösung des Innendetektors 7.According to a preferred embodiment, the acceleration plate or electrode 30 held at a potential that is more positive than that of the exit surface of the first microchannel plate 8th and more positive than that of the entrance surface of the second microchannel plate 10 , The in relation to the 13A and 13B illustrated and described embodiment is particularly advantageous because the temporal broadening of the secondary electrons 16 at the entrance surface of the second microchannel plate 10 is minimized. This results in a minimal distortion of the final resolution of the interior detector 7 ,

Gemäß einer anderen Ausführungsform wird das an die Beschleunigungsplatte oder Elektrode 30 angelegte Potential vorzugsweise in bezug auf die Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 und die zweite Mikrokanalplatte 10 konstant gehalten, und der Betrag des Magnetfelds wird entweder kontinuierlich oder periodisch geändert. Gemäß dieser Ausführungsform kann das Magnetfeld geändert werden, um die Sekundärelektronen 16 über die Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 zu verschieben, oder um weniger bevorzugt die Sekundärelektronen 16 zwischen verschiedenen Flächen, Bereichen oder Abschnitten der Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 zu schalten.According to another embodiment, this is applied to the accelerating plate or electrode 30 applied potential, preferably with respect to the exit surface of the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 kept constant, and the amount of the magnetic field is changed either continuously or periodically. According to this embodiment, the magnetic field can be changed to the secondary electrons 16 over the entrance surface of the second microchannel plate 10 or, less preferably, the secondary electrons 16 between different areas, areas or portions of the entrance surface of the second microchannel plate 10 to switch.

Die 14A und 14B zeigen eine SIMION-Simulation der Flugbahnen von Sekundärelektronen 16 gemäß einer weiteren Ausführungsform, wobei zwei Detektoren 23, 24 vorzugsweise im wesentlichen symmetrisch um die erste Mikrokanalplatte 8 angeordnet sind. Die Sekundärelektronen 16, die vom Ausgang der ersten Mikrokanalplatte 8 emittiert werden, werden vorzugsweise unter Verwendung einer Gitterelektrode 32 beschleunigt, die stromabwärts der ersten Mikrokanalplatte angeordnet ist und die vorzugsweise auf einem konstanten positiven Potential in bezug zur Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 gehalten wird.The 14A and 14B show a SIMION simulation of trajectories of secondary electrons 16 according to a further embodiment, wherein two detectors 23 . 24 preferably substantially symmetrical about the first microchannel plate 8th are arranged. The secondary electrons 16 coming from the output of the first microchannel plate 8th are emitted are preferably using a grid electrode 32 accelerated, which is arranged downstream of the first microchannel plate and which preferably at a constant positive potential with respect to the exit surface of the first microchannel plate 8th is held.

Ein Magnetfeld, das vorzugsweise einen im wesentlichen konstanten Betrag aufweist, wird vorzugsweise so eingerichtet, daß es im wesentlichen parallel zur Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 und zu den Eintrittsflächen der Detektoren 23, 24 verläuft. 14A zeigt die Flugbahnen der Sekundärelektronen 16 zu einer ersten Zeit t1, wobei das Magnetfeld in einer ersten Richtung angeordnet ist, um die Sekundärelektronen 16 zum ersten Detektor 23 zu führen. 14B zeigt die Flugbahnen der Sekundärelektronen 16 zu einer zweiten späteren Zeit t2, wobei die Richtung des Magnetfelds umgekehrt wurde, so daß die Sekundärelektronen 16 zum anderen Detektor 24 geführt werden. Der Zyklus wird dann vorzugsweise wiederholt.A magnetic field, preferably having a substantially constant amount, is preferably arranged to be substantially parallel to the exit face of the first microchannel plate 8th and to the entry surfaces of the detectors 23 . 24 runs. 14A shows the trajectories of the secondary electrons 16 at a first time t 1 , wherein the magnetic field is arranged in a first direction to the secondary electrons 16 to the first detector 23 respectively. 14B shows the trajectories of the secondary electrons 16 at a second later time t 2 , wherein the direction of the magnetic field has been reversed so that the secondary electrons 16 to the other detector 24 be guided. The cycle is then preferably repeated.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann eine Detektionsfläche, die mehr als zwei Detektoren aufweist, um die erste Mikrokanalplatte 8 herum angeordnet werden. Die Detektionsfläche kann weiter vorzugsweise im wesentlichen zusammenhängend sein. Die Richtung des Magnetfelds kann vorzugs weise im wesentlichen kontinuierlich oder alternativ schrittweise periodisch geändert werden, um die Sekundärelektronen 16 zu verschiedenen Flächen des zusammenhängenden Detektors oder zu getrennten Detektoren abzulenken, umzuschalten oder zu drehen.According to a further embodiment, a detection surface, which has more than two detectors, around the first microchannel plate 8th be arranged around. The detection surface may further preferably be substantially continuous. The direction of the magnetic field can preference, substantially continuously or alternatively be changed stepwise periodically to the secondary electrons 16 to divert, switch or rotate to different areas of the contiguous detector or to separate detectors.

Es wird auch erwogen, daß bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen die erste Mikrokanalplatte 8 durch einen anderen Vorrichtungstyp ersetzt werden könnte. Beispielsweise könnte dafür gesorgt werden, daß Ionen 12 auf ein beliebiges Material fallen, das Sekundärelektronen 16 erzeugt, wie beispielsweise Bor-dotierte, durch chemische Dampfabscheidung ("CVD") erzeugte Diamantfilme. Es kann dafür gesorgt werden, daß diese Filme Ionen 12 empfangen und ansprechend darauf Sekundärelektronen erzeugen.It is also contemplated that in all the embodiments described above, the first microchannel plate 8th could be replaced by another type of device. For example, it could be ensured that ions 12 fall on any material, the secondary electrons 16 produced, such as boron-doped, by chemical vapor deposition ("CVD") generated diamond films. It can be ensured that these films ions 12 receive and generate secondary electrons in response thereto.

Wenngleich bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen die Fläche des Detektors 9, 23, 24, auf die die Sekundärelektronen 16 geleitet werden, in bezug auf eine Mikrokanalplatte beschrieben wurde, kann sie tatsächlich einen beliebigen Typ eines Elektronenvervielfachers (beispielsweise eine Photoelektronenvervielfacher-Röhre oder eine Elektronenvervielfacherröhre) einschließen.Although in the embodiments described above, the area of the detector 9 . 23 . 24 to which the secondary electrons 16 In fact, as described with respect to a microchannel plate, it may actually include any type of electron multiplier (eg, a photomultiplier tube or an electron multiplier tube).

Der Innendetektor gemäß der bevorzugten Ausführungsform kann in Zusammenhang mit Massenspektrometern verwendet werden, bei denen pseudokontinuierliche Innenquellen oder gepulste Innenquellen, wie Innenquellen mit einer matrixunterstützten Laserdesorptionsionisation ("MALDI") eingesetzt werden. Die bevorzugte Ausführungsform ist auch auf andere Massenspektrometer als Flugzeit-Massenspektrometer, beispielsweise Quadrupol-, Innenfallen- und Magnetsektor- Massenspektrometer, anwendbar.Of the Interior detector according to the preferred embodiment can be used in conjunction with mass spectrometers at those pseudo-continuous internal sources or pulsed internal sources, such as Internal sources with a matrix-assisted laser desorption ionization ("MALDI") are used. The preferred embodiment is also applicable to mass spectrometers other than time-of-flight mass spectrometers for example, quadrupole, inside trapping and magnetic sector mass spectrometers, applicable.

Wenngleich die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, daß verschiedene Änderungen an der Form und den Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne von dem in den anliegenden Ansprüchen dargelegten Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.Although the present invention with reference to preferred embodiments will be understood by those skilled in the art that various changes can be made on the form and the details, without from that in the appended claims to depart from the scope of the invention.

Claims (31)

Innendetektor zur Verwendung in einem Massenspektrometer, welcher aufweist: eine Mikrokanalplatte (8), wobei bei der Verwendung Ionen (12) auf einer Eintrittsfläche der Mikrokanalplatte (8) empfangen werden und Elektronen (16) von einer Austrittsfläche der Mikrokanalplatte (8) abgegeben werden, wobei die Austrittsfläche eine erste Fläche aufweist, und eine mit einem zickzackförmigen Paar bzw. Chevronpaar von Mikrokanalplatten (10, 11) ausgebildete Detektionsvorrichtung (9) mit einer Detektionsfläche, auf die wenigstens einige der von der Mikrokanalplatte (8) abgegebenen Elektronen (16) auftreffen, wobei die Detektionsfläche eine zweite Fläche aufweist, die größer ist als die erste Fläche und zwischen der Mikrokanalplatte (8) und der Detektionsvorrichtung (9) Elektroden (17) vorgesehen sind, mittels der ein elektrisches Feld erzeugt wird, so dass die von der Mikrokanalplatte (8) abgegebenen Elektronen auf die Detektionsfläche divergiert werden.An interior detector for use in a mass spectrometer, comprising: a microchannel plate ( 8th ), whereby in use ions ( 12 ) on an entry surface of the microchannel plate ( 8th ) and electrons ( 16 ) from an exit face of the microchannel plate ( 8th ), wherein the exit surface has a first surface, and one with a zigzag pair of microchannel plates ( 10 . 11 ) formed detection device ( 9 ) with a detection surface on which at least some of the microchannel plate ( 8th ) emitted electrons ( 16 ), wherein the detection surface has a second area that is larger than the first area and between the microchannel plate ( 8th ) and the detection device ( 9 ) Electrodes ( 17 ) are provided, by means of which an electric field is generated, so that from the microchannel plate ( 8th ) emitted electrons are diverged on the detection surface. Innendetektor nach Anspruch 1, wobei die eine oder die mehreren Elektroden eine oder mehrere ringförmige Elektroden umfassen.An interior detector according to claim 1, wherein the one or the plurality of electrodes comprise one or more annular electrodes. Innendetektor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die eine oder die mehreren Elektroden eine oder mehrere Einzellinsenanordnungen mit drei oder mehr Elektroden aufweisen.An interior detector according to claim 1 or 2, wherein said one or the plurality of electrodes, one or more single lens arrays having three or more electrodes. Innendetektor nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die eine oder die mehreren Elektroden einen oder mehrere segmentierte Stabsätze aufweisen.An interior detector according to claim 1, 2 or 3, wherein said one or more electrodes segmented one or more sets of exhibit. Innendetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die eine oder die mehreren Elektroden eine oder mehrere rohrförmige Elektroden umfassen.Inner detector according to one of claims 1 to 4, wherein the one or more electrodes one or more tubular Include electrodes. Innendetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die eine oder die mehreren Elektroden einen oder mehrere Quadrupol-, Hexapol-, Oktapol-Stabsätze oder Stabsätze höherer Ordnung aufweisen.Inner detector according to one of claims 1 to 5, wherein the one or more electrodes one or more Quadrupole, hexapole, octapole rod sets or higher order rod sets exhibit. Innendetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die eine oder die mehreren Elektroden eine Anzahl von Elektroden mit Öffnungen umfassen, von denen Elektronen bei der Verwendung durchgelassen werden, wobei die Öffnungen im wesentlichen die gleiche Fläche aufweisen.Inner detector according to one of claims 1 to 6, wherein the one or more electrodes comprise a number of electrodes with openings include, of which electrons leaked in use be, with the openings essentially the same area exhibit. Innendetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die eine oder die mehreren Elektroden eine Anzahl von Elektroden mit Öffnungen umfassen, von denen Elektronen bei der Verwendung durchgelassen werden, wobei die Öffnungen zur Detektionsvorrichtung (9) hin zunehmend kleiner oder größer werden.An interior detector according to any one of claims 1 to 7, wherein the one or more electrodes comprise a number of apertured electrodes from which electrons are transmitted in use, the apertures being to the detection device (10). 9 ) become progressively smaller or larger. Innendetektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Mittel zum Halten der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte (8) auf einem ersten Potential und der Detektionsfläche der Detektionsvorrichtung (9) auf einem zweiten Potential vorgesehen sind.Inner detector according to one of the preceding claims, wherein means for holding the exit surface of the microchannel plate ( 8th ) at a first potential and the detection surface of the detection device ( 9 ) are provided at a second potential. Innendetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei Mittel zum Halten der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte auf einem ersten Potential, der Detektionsfläche der Detektionsvorrichtung auf einem zweiten Potential und einer oder mehrerer Elektroden, die zwischen der Mikrokanalplatte und der Detektionsfläche angeordnet sind, auf einem dritten Potential vorgesehen sind.Inner detector according to one of claims 1 to 8, wherein means for retaining the exit surface of the microchannel plate on a first potential, the detection surface of the detection device at a second potential and one or more electrodes, disposed between the microchannel plate and the detection surface are provided at a third potential. Innendetektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, welcher weiter eine zwischen der Mikrokanalplatte und der Detektionsvorrichtung angeordnete Gitterelektrode aufweist.Inner detector according to one of the preceding claims, which further one between the microchannel plate and the detection device having arranged grid electrode. Innendetektor nach Anspruch 11, wobei die Gitterelektrode halbkugelförmig oder auf andere Weise nicht-planar ist.An interior detector according to claim 11, wherein the grid electrode is hemispherical or otherwise is not planar. Innendetektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Detektionsvorrichtung (9) aufweist: (i) einen Elektronenvervielfacher, (ii) einen Szintillator, (iii) eine Photoelektronenvervielfacher-Röhre, oder (iv) mehrere Mikrokanalplatten (10, 11).Inner detector according to one of the preceding claims, wherein the detection device ( 9 ): (i) an electron multiplier, (ii) a scintillator, (iii) a photomultiplier tube, or (iv) a plurality of microchannel plates ( 10 . 11 ). Innendetektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Detektionsvorrichtung (9) einen einzigen Detektionsbereich aufweist.Inner detector according to one of the preceding claims, wherein the detection device ( 9 ) has a single detection area. Innendetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Detektionsvorrichtung (9) einen ersten Detektionsbereich und wenigstens einen zweiten getrennten Detektionsbereich aufweist.Inner detector according to one of claims 1 to 13, wherein the detection device ( 9 ) has a first detection area and at least a second separate detection area. Innendetektor nach Anspruch 15, wobei der zweite Detektionsbereich von dem ersten Detektionsbereich beabstandet ist.The interior detector of claim 15, wherein the second Detection area is spaced from the first detection area. Innendetektor nach Anspruch 15, wobei der erste und der zweite Detektionsbereich gleiche Detektionsflächen aufweisen.An interior detector according to claim 15, wherein the first and the second detection area have the same detection areas. Innendetektor nach Anspruch 15, wobei der erste und der zweite Detektionsbereich verschiedene Detektionsflächen aufweisen.An interior detector according to claim 15, wherein the first and the second detection area has different detection areas. Innendetektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, welcher weiter wenigstens eine Kollektorplatte (15) aufweist, die wenigstens einige von der Detektionsvorrichtung (9) abgegebenen Elektronen empfängt.Inner detector according to one of the preceding claims, which further comprises at least one collector plate ( 15 ), which at least some of the detection device ( 9 ) receives emitted electrons. Innendetektor nach Anspruch 19, wobei die wenigstens eine Kollektorplatte (15) so geformt ist, dass eine zeitliche Verbreiterung der Flugzeit der auf die Detektionsvorrichtung einfallenden bzw. auftreffenden Elektronen wenigstens teilweise kompensiert wird.Inner detector according to claim 19, wherein the at least one collector plate ( 15 ) is shaped so that a temporal broadening of the time of flight of the incident on the detection device or incident electrons is at least partially compensated. Innendetektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Detektionsvorrichtung (9) so geformt ist, dass eine zeitliche Verbreiterung der Flugzeit der auf die Detektionsvorrichtung einfallenden Elektronen wenigstens teilweise kompensiert wird.Inner detector according to one of the preceding claims, wherein the detection device ( 9 ) is shaped so that a temporal broadening of the time of flight of the incident on the detection device electrons is at least partially compensated. Innendetektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, welcher weiter eine oder mehrere Elektroden aufweist, und eine Einrichtung, mit der die Elektroden derart angesteuert werden, dass eine zeitliche Verbreiterung der Flugzeit der auf die Detektionsvorrichtung einfallenden Elektronen wenigstens teilweise kompensiert wird.Inner detector according to one of the preceding claims, which further comprises one or more electrodes, and a device, with which the electrodes are driven such that a temporal Widening of the time of flight of the incident on the detection device At least partially compensated electrons. Innendetektor zur Verwendung in einem Massenspektrometer, welcher aufweist: eine Mikrokanalplatte (8), wobei bei der Verwendung Teilchen auf einer Eintrittsfläche der Mikrokanalplatte empfangen werden und Elektronen von einer Austrittsfläche der Mikrokanalplatte (8) abgegeben werden, wobei die Austrittsfläche eine erste Fläche aufweist, und eine Detektionsvorrichtung (9) mit einer Detektionsfläche, die eine zweite Fläche aufweist, die größer ist als die erste Fläche, eine erste Vorrichtung (19), die zwischen der Mikrokanalplatte (8) und der Detektionsvorrichtung (9) angeordnet ist, wobei die erste Vorrichtung (19) wenigstens einige der von der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte (8) abgegebenen Elektronen empfängt und Photonen erzeugt, und eine zweite Vorrichtung (21), die zwischen der ersten Vorrichtung (19) und der Detektionsvorrichtung (9) angeordnet ist, wobei die zweite Vorrichtung (21) wenigstens einige der von der ersten Vorrichtung (19) erzeugten Photonen empfängt und Elektronen abgibt, die von der Detektionsfläche der Detektionsvorrichtung (9) empfangen werden.An interior detector for use in a mass spectrometer, comprising: a microchannel plate ( 8th In use, particles are received on an entrance surface of the microchannel plate and electrons are received from an exit surface of the microchannel plate (FIG. 8th ), wherein the exit surface has a first surface, and a detection device ( 9 ) having a detection area having a second area larger than the first area, a first device ( 19 ) located between the microchannel plate ( 8th ) and the detection device ( 9 ), the first device ( 19 ) at least some of the exit surface of the microchannel plate ( 8th ) receives emitted electrons and generates photons, and a second device ( 21 ) between the first device ( 19 ) and the detection device ( 9 ), the second device ( 21 ) at least some of the first device ( 19 ) and emits electrons emitted by the detection surface of the detection device ( 9 ) are received. Innendetektor zur Verwendung in einem Massenspektrometer, welcher aufweist: eine Mikrokanalplatte (8), wobei bei der Verwendung Teilchen auf einer Eintrittsfläche der Mikrokanalplatte (8) empfangen werden und Elektronen von einer Austrittsfläche der Mikrokanalplatte (8) abgegeben werden, wobei die Austrittsfläche eine erste Fläche aufweist, und eine Detektionsvorrichtung (9) mit einer Detektionsfläche, die eine zweite Fläche aufweist, die größer ist als die erste Fläche, eine erste Vorrichtung (19), die zwischen der Mikrokanalplatte (8) und der Detektionsvorrichtung (9) angeordnet ist, wobei die erste Vorrichtung wenigstens einige der von der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte (8) abgegebenen Elektronen empfängt und Photonen erzeugt, wobei die Detektionsfläche wenigstens einige der von der ersten Vorrichtung (19) erzeugten Photoneu empfängt.An interior detector for use in a mass spectrometer, comprising: a microchannel plate ( 8th ), wherein in use particles on an entrance surface of the microchannel plate ( 8th ) and electrons from an exit face of the microchannel plate ( 8th ), wherein the exit surface has a first surface, and a detection device ( 9 ) having a detection area having a second area larger than the first area, a first device ( 19 ) located between the microchannel plate ( 8th ) and the detection device ( 9 ), wherein the first device at least some of the exit surface of the microchannel plate ( 8th ) receives emitted electrons and generates photons, wherein the detection surface is at least some of that of the first device ( 19 ) received photoneu receives. Massenspektrometer mit einem Innendetektor, der einen Aufbau nach einem der vorstehenden Ansprüche aufweist.Mass spectrometer with an interior detector, the a structure according to any one of the preceding claims. Massenspektrometer nach Anspruch 25, wobei der Innendetektor einen Teil eines Flugzeit-Massenanalysators bildet.The mass spectrometer of claim 25, wherein the interior detector forms part of a time-of-flight mass analyzer. Massenspektrometer nach Anspruch 25 oder 26, welches weiter einen mit dem Innendetektor verbundenen Analog-Digital-Wandler ("ADC") aufweist.A mass spectrometer according to claim 25 or 26, which further comprising an analog-to-digital converter ("ADC") connected to the inner detector. Massenspektrometer nach Anspruch 25, 26 oder 27 welches weiter einen mit dem Innendetektor verbundenen Zeit-Digital-Wandler ("TDC") aufweist.Mass spectrometer according to claim 25, 26 or 27 which further has a time-to-digital converter connected to the inner detector ("TDC"). Verfahren zum Detektieren von Ionen mit den folgenden Schritten: Empfangen von Ionen an einer Eintrittsfläche einer Mikrokanalplatte (8), Abgeben von Elektronen von einer Austrittsfläche der Mikrokanalplatte (8), wobei die Austrittsfläche eine erste Fläche aufweist, Divergieren der von der Mikrokanalplatte (8) abgegebenen Elektronen mittels eines elektrischen Feldes, das zwischen der Mikrokanalplatte (8) und einer mit einem zickzackförmigen Paar bzw. Chevronpaar von Mikrokanalplatten ausgebildeten Detektionsvorrichtung (9) erzeugt wird, Empfangen wenigstens einiger der Elektronen auf einer Detektionsfläche der Detektionsvorrichtung (9), wobei die Detektionsfläche eine zweite Fläche aufweist, wobei die zweite Fläche größer als die erste Fläche ist.A method of detecting ions comprising the steps of: receiving ions at an entrance surface of a microchannel plate ( 8th ), Discharging electrons from an exit surface of the microchannel plate ( 8th ), wherein the exit surface has a first surface, diverging that of the microchannel plate ( 8th ) emitted electrons by means of an electric field which between the microchannel plate ( 8th ) and a detection device formed with a zigzag pair or chevron pair of microchannel plates ( 9 ), receiving at least some of the electrons on a detection surface of the detection device ( 9 ), wherein the detection surface has a second surface, wherein the second surface is larger than the first surface. Verfahren zum Detektieren von Teilchen mit den folgenden Schritten: Empfangen von Teilchen an einer Eintrittsfläche einer Mikrokanalplatte (8), Abgeben von Elektronen von einer Austrittsfläche der Mikrokanalplatte (8), wobei die Austrittsfläche eine erste Fläche aufweist, Empfangen wenigstens einiger der Elektronen auf einer ersten Vorrichtung (19), wobei die erste Vorrichtung (19) ansprechend bzw. in Reaktion darauf Photonen erzeugt, Divergieren der aus der ersten Vorrichtung (19) austretenden Photonen, Empfangen wenigstens einiger der Photonen auf einer zweiten Vorrichtung (21), wobei die zweite Vorrichtung ansprechend darauf Elektronen abgibt, und Empfangen wenigstens einiger der von der zweiten Vorrichtung (21) erzeugten Elektronen auf einer Detektionsvorrichtung (9), die eine Detektionsfläche mit einer zweiten Fläche aufweist, wobei die zweite Fläche größer als die erste Fläche ist.A method of detecting particles comprising the steps of: receiving particles at an entrance surface of a microchannel plate ( 8th ), Discharging electrons from an exit surface of the microchannel plate ( 8th ), wherein the exit surface has a first surface, receiving at least some of the electrons on a first device ( 19 ), the first device ( 19 ) responsively generates photons, diverging those from the first device ( 19 ) emitting photons, receiving at least some of the photons on a second device ( 21 ), wherein the second device emits electrons in response thereto, and receiving at least some of the second device (s). 21 ) generated electrons on a detection device ( 9 ) having a detection surface with a second surface, wherein the second surface is larger than the first surface. Verfahren zum Detektieren von Teilchen mit den folgenden Schritten: Empfangen von Teilchen an einer Eintrittsfläche einer Mikrokanalplatte (8), Abgeben von Elektronen von einer Austrittsfläche der Mikrokanalplatte (8), wobei die Austrittsfläche eine erste Fläche aufweist, Empfangen wenigstens einiger der Elektronen auf einer Vorrichtung (19), wobei die Vorrichtung (19) ansprechend bzw. in Reaktion darauf Photonen erzeugt, Divergieren der aus der ersten Vorrichtung (19) austretenden Photonen, Empfangen wenigstens einiger der von der Vorrichtung (19) erzeugten Photonen auf einer Detektionsfläche einer Detektionsvorrichtung (9) mit einer zweiten Fläche, wobei die zweite Fläche größer als die erste Fläche ist.A method of detecting particles comprising the steps of: receiving particles at an entrance surface of a microchannel plate ( 8th ), Discharging electrons from an exit surface of the microchannel plate ( 8th ), wherein the exit surface has a first surface, receiving at least some of the electrons on a device ( 19 ), the device ( 19 ) responsively generates photons, diverging those from the first device ( 19 ) emitting photons, receiving at least some of the device ( 19 ) generated photons on a detection surface of a detection device ( 9 ) having a second surface, wherein the second surface is larger than the first surface.
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