DE102012211587A1

DE102012211587A1 - Massenspektrometer mit präzise ausgerichteten Ionenoptik-Baugruppen

Info

Publication number: DE102012211587A1
Application number: DE102012211587A
Authority: DE
Inventors: Urs Steiner
Original assignee: Bruker Daltonics Inc
Current assignee: Bruker Daltonics GmbH and Co KG
Priority date: 2011-07-14
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2013-01-17
Anticipated expiration: 2032-07-05
Also published as: US20130015347A1; DE102012211587B4; CA2782265C; SG187346A1; GB2495173B; GB2495173A; US8618473B2; CA2782265A1; GB201212344D0

Abstract

Ein Massenspektrometer hat einen Verteiler und mindestens eine Ionenoptik-Baugruppe, die einen Träger und an dem Träger angebrachte Elektroden aufweist. Der Träger ist mindestens zu einer Referenzfläche ausgerichtet, die mit dem Verteiler maschinell in einem Stück bearbeitet wurde, so dass die Anzahl der Schnittstellen zwischen der Referenzfläche des Verteilers und den Elektroden minimiert ist. Mit einer solchen Konstruktion lässt sich die Positions- und/oder Ausrichtungsgenauigkeit von Ionenoptik-Baugruppen in einem Massenspektrometer verbessern.

Description

HINTERGRUND
Die Erfindung bezieht sich auf Massenspektrometer mit mehreren Ionenoptik-Baugruppen und auf Mittel zum Positionieren der Ionenoptik-Baugruppen im Massenspektrometer. Massenspektrometrie ist eine bekannte Technik zum Feststellen der chemischen Zusammensetzung einer Probe auf Basis des Masse-zu-Ladungsverhältnisses (m/z) der Ionen. In der Massenspektrometrie besteht das Analysieren einer Probe in der Regel in drei Schritten: (a) Erzeugen von Gasphasenionen aus der Probe, (b) Massenanalyse der Ionen, um sie nach ihrer Zonenmasse zu trennen, und (c) Nachweis der Ionen. Weitere Funktionen können im Führen der Ionen von der Ionenquelle zum Massenanalysator einschließlich räumlicher und zeitlicher Formung des geführten Ionenstroms oder im Fragmentieren der Ionen, z. B. durch stoßinduzierte Dissoziation (CID) mit Hintergrundgas, bestehen. Hierzu werden diverse Methoden und Mittel eingesetzt, die in der Massenspektrometrie bekannt sind, einschließlich Ionenoptik-Baugruppen wie z. B. Ionenquellen, Hochfrequenz-Multipol-Ionenführungen, Hochfrequenz-Ringstapel-Ionenführungen, Quadrupol-Massenfilter, zwei- oder dreidimensionale Hochfrequenz-Ionenfallen, Gleichstrom-Fokussierlinsen, Gleichstrom-Elektroden zum Führen oder Beschleunigen der Ionen.
Die Wahl der Ionenquellen-Baugruppe in einem Massenspektrometer erfolgt zum Beispiel nach der chemischen Klasse der zu ionisierenden Analyte, dem Massenbereich der Analyte und dem Massenanalysator, der zum Analysieren der Ionen verwendet wird. Gängige Ionisationsmethoden sind zum Beispiel Elektronenstoß-Ionisation (El), chemische Ionisation (Cl), matrix-unterstützte Laser-Desorption/Ionisation (MALDI) und Elektrosprüh-Ionisation (ESI). Die verschiedenen Ionenquellen unterscheiden sich nicht nur im Ionisationsmechanismus, sondern auch im Druckregime, in dem die Ionisation stattfindet. Beispielsweise wird eine ESI-Quelle fast immer mit atmosphärischem Luftdruck betrieben, während eine El-Quelle bei niedrigerem Druck (Fein- bis Hochvakuum) eingesetzt wird. Andere Ionenquellen, wie z. B. MALDI und Cl, können bei verschiedenen Drücken von atmosphärischem Luftdruck bis hin zu Feinvakuum-Drücken (10³ bis 10^-1 Pa) oder im Fall von MALDI sogar im Hochvakuum (10^–1 bis 10^–7 Pa) betrieben werden.
Zur Massenanalyse stehen viele verschiedene Massenanalysatoren zur Verfügung, wie z. B. Flugzeitmassenanalysatoren, Quadrupol-Massenfilter, Ionenzyklotronresonanz-Massenspektrometer, magnetische und elektrische Sektorfeld-Massenspektrometer, HF-Quadrupol-Ionenfallen-Massenanalysatoren und elektrostatische Ionenfallen. In der Regel werden Massenanalysatoren je nach Typ in einem Hochvakuum betrieben.
Einige sehr gängige Massenspektrometer enthalten sogar mehr als einen Massenanalysator. Zum Beispiel sind Flugzeitmassenanalysatoren mit orthogonalem Ioneneinschuss (OTOF) an einen Quadrupol-Massenfilter (Q) und eine gasgefüllte Quadrupol-Stoßzelle (QqOTOF) gekoppelt. Das dreifache Quadrupol-Massenspektrometer, das zu den meistverkauften Massenspektrometern gehört, enthält drei hintereinander geschaltete Quadrupole. Das erste Quadrupol (Q1) und das dritte Quadrupol (Q3) dienen als Quadrupol-Massenfilter. Das mittlere Quadrupol (Q2) ist eine gasgefüllte Stoßzelle zum Fragmentieren von Precursor-Ionen, die im ersten Quadrupol gewählt wurden. Die Fragmente passieren dann das dritte Quadrupol, in dem Ionen gefiltert oder vollständig gescannt werden können. Da die Quadrupol-Massenfilter (Q1, Q3) im Hochvakuum betrieben werden, während die Quadrupol-Stoßzelle (Q2) bei Feinvakuum-Drücken eingesetzt wird, sind die Quadrupole häufig in getrennten Kammern des Massenspektrometers (unterschiedlichen Vakuumstufen) platziert. Die Überführung der Ionen zwischen diesen Kammern erfolgt oft durch Gleichstromlinsen, die die Ionen am Ausgang eines Quadrupols sammeln und auf den Eingang des benachbarten Quadrupols fokussieren. Es gibt aber auch dreifache Quadrupol-Massenspektrometer, bei denen alle drei Quadrupole in einer einzigen Kammer untergebracht sind ( US-Patent 6,576,897 ).
Wenn die Ionen in einer Ionenquelle generiert werden, in der der Druck höher als im Massenanalysator ist, müssen die Ionen zur Massenanalyse ins Vakuum befördert werden. Damit die Gasphasenionen in den Massenanalysator gelangen, müssen die Ionen vom Hintergrundgas getrennt werden, das durch den Betrieb der Ionenquelle eingeleitet wird, und durch eine oder mehrere Vakuumstufen (Teilkammern) des Massenspektrometers transportiert werden. Der Einsatz von HF-Multipol-Ionenführungen hat sich als effektives Mittel erwiesen, um Ionen, die in einer Ionenquelle bei atmosphärischem Luftdruck erzeugt und in eine Grobvakuumstufe befördert werden, von der Grobvakuumstufe in Hochvakuumstufen zu überführen. Douglas et al. ( US-Patent 4,963,736 ) beschreiben eine HF-Quadrupol-Ionenführung, die zum hoch effizienten Transportieren von Ionen aus einer Feinvakuumstufe in eine Hochvakuumstufe mit einem Quadrupol-Massenfilter verwendet wird. Whitehouse et al. ( US-Patent 5,652,427 ) beschreiben HF-Multipol-Ionenführungen, die sich von einer ersten Vakuumstufe kontinuierlich über eine oder mehrere weitere Vakuumstufen bis zum Massenanalysator erstrecken. Zusätzlich zu ihrer Transportfunktion können HF-Multipol-Geräte, die in der Technik bekannt sind, wie z. B. HF-Multipol-Stabsätze oder HF-Ringstapel, außerdem als Gasstoßzellen zur stoßinduzierten Dissoziation (CID) oder als Ionenfallen zum Fragmentieren von Ionen durch Reaktionen zwischen Ionen, wie z. B. ETD (Elektronen-Transfer-Dissoziation), konfiguriert werden.
Alle Ionenoptik-Baugruppen eines Massenspektrometers müssen präzise zueinander ausgerichtet sein, um eine gute Leistungsfähigkeit für das gesamte Massenspektrometer zu erreichen. Die Positionsgenauigkeit zwischen den Ionenoptik-Baugruppen kann den unteren Nachweisgrenzwert und die Massenauflösung des Massenspektrometers, aber auch die mittlere Ausfallzeit stark beeinflussen. Letztere hängt mit Verschmutzungen zusammen, die auftreten, wenn Ionenoptik-Baugruppen nicht richtig ausgerichtet sind. Die Ionenoptik-Baugruppen sind häufig vormontiert, so dass die Bauteile der Baugruppen, wie z. B. Elektroden und Träger, präzise zueinander ausgerichtet sind.
Nach Stand der Technik, wie z. B. im US-Patent 6,797,948 , werden die Ionenoptik-Baugruppen mittels Ausrichtungsstrukturen ausgerichtet, die im Gehäuse des Massenspektrometers befestigt sind, beispielsweise Leisten, auf denen alle Ionenoptik-Baugruppen montiert sind. Solche Leisten sind jedoch ungünstig, wenn das Massenspektrometer mehrere Vakuumstufen und damit Kammern hat, denn die Leiste muss entweder durch die Trennwände zwischen den Kammern geführt oder in mehrere Leisten unterteilt werden. Die Durchführungen sind von Nachteil, weil die Dichtung der Leiste an den Durchführungen problematisch ist, während getrennte Leisten nicht mehr den Vorteil haben, dass alle Ionenoptik-Baugruppen an derselben Leiste und damit am selben Referenzrahmen ausgerichtet sind.
Ionenoptik-Baugruppen eines Massenspektrometers können auch ausgerichtet werden, indem sie an Haltevorrichtungen (separat hergestellte Halterungen und Ständer) befestigt werden, die wiederum im Gehäuse des Massenspektrometers angebracht sind. Der Einsatz von Haltevorrichtungen hat den Nachteil, dass sich mehrere mechanische Schnittstellen zwischen dem Gehäuse und den Elektroden als funktionale Bauteile der Ionenoptik-Baugruppe befinden. Durch eine große Anzahl von Schnittstellen summieren sich die Toleranzen, was die Positionsgenauigkeit einer Ionenoptik-Baugruppe sowie die Positionsgenauigkeit zwischen Ionenoptik-Baugruppen herabsetzt. Die Summe der Toleranzen lässt sich nur durch Spezifikation der Maße mit sehr engen Toleranzen reduzieren.
In der US-Patentanmeldung 2010/0327156 wird eine weitere Alternative zur präzisen Ausrichtung von Ionenoptik-Baugruppen beschrieben. Hier hat das Massenspektrometer ein Gehäuse mit einem Panel, das zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung zum Gehäuse beweglich ist. Eine erste Ionenoptik-Baugruppe befindet sich im Gehäuse, während eine zweite Ionenoptik-Baugruppe auf dem Panel montiert ist. In geschlossener Stellung des Panels sind die Ionenoptik-Baugruppen vom Gehäuse und vom Panel umschlossen. Beim Schließen des Panels richtet ein Ausrichtungsmechanismus die erste und zweite Ionenoptik-Baugruppe in vorgegebener Weise aus.
Neben der Leistungsfähigkeit des Massenspektrometers beeinflussen die Ausrichtung und Montage der Ionenoptik-Baugruppen auch die Produktionskosten, denn die Endmontage ist zeitaufwendig und daher ein kostspieliger Fertigungsschritt. Es wäre wünschenswert, ein Massenspektrometer bereitzustellen, das schnell aus vorjustierten Ionenoptik-Baugruppen zusammengebaut werden kann, während eine hohe Positionsgenauigkeit der Ionenoptik-Baugruppen erhalten bleibt.
ÜBERBLICK
In folgender Zusammenfassung werden einige Aspekte und Merkmale der Offenbarung zum grundlegenden Verständnis erläutert. Diese Zusammenfassung liefert keinen umfassenden Überblick über die Erfindung und soll daher insbesondere auch keine entscheidenden oder kritischen Elemente der Erfindung beschreiben oder den Umfang der Erfindung begrenzen. Ihr einziger Zweck besteht darin, einige Konzepte der Erfindung in vereinfachter Form als Einleitung zu der nachfolgenden detaillierten Beschreibung zu präsentieren.
Ein erster Aspekt besteht darin, ein Massenspektrometer zu beschreiben, das einen Verteiler und mindestens eine Ionenoptik-Baugruppe enthält, wobei die Ionenoptik-Baugruppe einen Träger und Elektroden umfasst, die an dem besagten Träger angebracht sind, der Verteiler mindestens eine Referenzfläche hat, die mit dem Verteiler maschinell in einem Stück bearbeitet wurde, und der Träger so zu der mindestens einen Referenzfläche ausgerichtet ist, dass die Anzahl der Schnittstellen zwischen der Referenzfläche des Verteilers und den Elektroden minimiert wird. Mehrere Ionenoptik-Baugruppen können präzise und reproduzierbar zueinander ausgerichtet sein, indem die Träger der Ionenoptik-Baugruppen zu den entsprechenden Referenzflächen des Verteilers ausgerichtet sind. Der ausgerichtete Träger kann außerdem durch Kleben, Schrauben oder Klemmen an der mindestens einen Referenzfläche oder einem anderen Teil des Verteilers steif angebracht sein. Diese Liste ist nicht erschöpfend. Weitere Befestigungsmittel sind ebenfalls denkbar. Bei jeder der Ionenoptik-Baugruppen kann es sich um eine Ionenquelle, eine HF-Multipol-Ionenführung, eine HF-Ringstapel-Ionenführung, einen Quadrupol-Massenfilter, zwei- oder dreidimensionale HF-Ionenfallen, eine HF-Multipol-Stoßzelle, eine Gleichstromlinse und Gleichstromelektroden zur orthogonalen Beschleunigung von Ionen zu einem Ionendetektor oder in Flugrohre eines Flugzeitanalysators handeln, um nur einige Beispiele zu nennen.
Der Verteiler ist vorzugsweise ein einziges, in einem Stück gefertigtes Werkstück, das möglichst vollständig in einer einzigen Drehmaschine und mit einer einzigen Einspannung bearbeitet wurde. Die Genauigkeit von Form und Position der Referenzfläche des Verteilers kann besser als hundert Mikrometer, vorzugsweise besser als zehn Mikrometer für jede Referenzfläche oder sogar besser als fünf Mikrometer sein. Diese hohe Präzision des Verteilers und der Referenzfläche führt zu einer genauen und reproduzierbaren Positionierung einer (oder mehrerer) Ionenoptik-Baugruppen) und zwischen Ionenoptik-Baugruppen, wobei die Positioniergenauigkeit möglichst besser als 500 Mikrometer und vorzugsweise besser als 100 Mikrometer sein sollte, oder sogar 20 Mikrometer erreichen kann.
Die Referenzfläche kann eine Vertiefung oder eine im Wesentlichen ebene Fläche an einer Stütze, einer Stufe oder einem Plateau sein, die mit dem Verteiler maschinell in einem Stück bearbeitet wurden. Außerdem hat der Verteiler vorzugsweise Wände und eine Grundplatte, die einen Teil des Massenspektrometer-Gehäuses bilden. Das Gehäuse kann durch eine Abdeckplatte auf dem Verteiler abdichtend verschlossen sein. Die Gehäusewände haben vorzugsweise eine Höhe von weniger als acht Zentimetern, und der Verteiler hat ein Volumen von weniger als 8.000 Kubikzentimetern, um die Belastung der Vakuumpumpe gering zu halten. Wenn das Massenspektrometer verschiedene Vakuumstufen enthält, können auch die Wände der Vakuumstufen mit dem Verteiler maschinell in einem Stück bearbeitet worden sein, so dass eine hochstabile Konstruktion gewährleistet ist. Folglich können die Referenzflächen auch im Wesentlichen ebene Flächen einer Stufe oder eines Plateaus, die mit diesen Wänden maschinell in einem Stück bearbeitet wurden, oder einer Grundplatte sein.
Die Referenzfläche kann im Wesentlichen plan sein und enthält mindestens einen daraus herausragenden Stift. Außerdem kann der Träger entsprechende Vertiefungen oder Öffnungen zum Ausrichten des Trägers in im Wesentlichen parallelen Richtungen zur Referenzfläche enthalten, so dass die Ionenoptik-Baugruppe in mehr als einer Richtung ausgerichtet wird.
In einer ersten Ausführungsform ist die Ionenoptik-Baugruppe eine HF-Multipol-Elektrodenbaugruppe und der Träger eine im Wesentlichen plane Leiterplatte, wobei die Elektroden auf einer einzigen Seite der Leiterplatte montiert sind, die zur Referenzfläche ausgerichtet ist.
In einer zweiten Ausführungsform ist die Ionenoptik-Baugruppe ein Quadrupol-Massenfilter mit vier Stäben und hat der Träger Isolatorringe, die an den Stäben angebracht sind und diese halten, wobei die Ringe an einem äußeren Umfang mindestens eine gemeinsame gerade Kante zum Ausrichten des Quadrupol-Massenfilters an einer im Wesentlichen planen Referenzfläche haben, wie z. B. an einer Wand und/oder Grundplatte des Verteilergehäuses. Der Träger hat vorzugsweise einen Keramikring.
In einer dritten Ausführungsform ist die Ionenoptik-Baugruppe eine HF-Multipol-Stabbaugruppe und hat der Träger Isolatorringe, die an den Stäben angebracht sind und diese halten, wobei die Ringe an einem äußeren Umfang mindestens eine gemeinsame gerade Kante haben, die an einer im Wesentlichen planen Referenzfläche ausgerichtet ist.
Ein zweiter Aspekt besteht darin, ein Massenspektrometer zu beschreiben, das einen Verteiler und mindestens eine Ionenoptik-Baugruppe enthält, wobei die Ionenoptik-Baugruppe einen Träger, Elektroden, die an dem besagten Träger angebracht sind, und eine Justierfläche umfasst, an der die Elektroden ausgerichtet sind, der Verteiler eine Referenzfläche hat, die mit dem Verteiler maschinell in einem Stück bearbeitet wurde, und die Justierfläche so zu der Referenzfläche ausgerichtet ist, dass die Anzahl der Schnittstellen zwischen der Referenzfläche und der Justierfläche minimiert wird.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die Justierfläche im Träger integriert. Der Träger kann ein Isolatorring oder eine Leiterplatte sein. Außerdem können die Referenzfläche und die Justierfläche über einen Oberflächenbereich miteinander verbunden sein.
Die Hauptvorteile von Massenspektrometern gemäß der Erfindung bestehen darin, dass ihre Ionenoptik-Baugruppen genau und reproduzierbar mit einer Präzision zueinander ausgerichtet werden können, die im Wesentlichen nur durch die Fertigungsgenauigkeit des Verteilers begrenzt ist. Die Positioniergenauigkeit ist sogar erreichbar, wenn die Ionenoptik-Baugruppen in unterschiedlichen Vakuumkammern des Massenspektrometers platziert sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf folgende Abbildungen verwiesen. Die Komponenten in den Abbildungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu dargestellt, sondern sollen in erster Linie die Prinzipien der Erfindung (größtenteils schematisch) veranschaulichen. Die Referenznummern in den Abbildungen kennzeichnen entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten.
zeigt eine Ausführungsform der Erfindung;
zeigt eine Variante der Ausführungsform in ;
zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung;
zeigt eine andere exemplarische Implementierung der Erfindung;
zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung;
und zeigen ein Beispiel eines Verteilers mit maschinell in einem Stück bearbeiteten hochpräzisen Referenzflächen gemäß Ausführungsformen der Erfindung; und
und zeigen, wie vorteilhafte Positionierungseffekte bei einigen Ausführungsformen der Erfindung auf mehr als eine Raumdimension erweitert werden können.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Während die Erfindung anhand einer Anzahl von Ausführungsformen dargestellt und beschrieben ist, werden Spezialisten auf dem Gebiet anerkennen, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail daran vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Umfang der in den beigefügten Ansprüchen definierten Erfindung abzuweichen.
zeigt ein Beispiel einer Ausführungsform des Massenspektrometers gemäß der Erfindung in einer zweidimensionalen Vorderansicht. Das Massenspektrometer verläuft senkrecht zur Papierebene und längs in die Papierebene hinein. Eine Grundplatte 104 und eine Seitenwand 106 eines Gehäuses für einen Rezipienten oder Verteiler grenzen das Massenspektrometer räumlich ein und dienen zum Beispiel zum Erzeugen von Teilkammern für verschiedene Vakuumstufen. Zwei Stützen 108A und 108B wurden mit dem Gehäuse (in diesem Fall der Grundplatte) maschinell in einem Stück bearbeitet, wobei jede von ihnen auf der Oberseite eine im Wesentlichen flache und hochpräzise maschinell bearbeitete Referenzfläche 110A und 110B hat. Die Referenzflächen 110A und 110B verlaufen in diesem Fall planparallel zu einer oberen Fläche 104A der Grundplatte 104 und im Wesentlichen senkrecht zu einer Innenseitenfläche 106A der benachbarten Wand 106. Diese Anordnung ist jedoch nicht als restriktiv zu betrachten. Andere (z. B. geneigte) Ausrichtungen sind ebenfalls denkbar.
Ein Träger oder eine Trägerplatte 112 (z. B. Leiterplatte), vorzugsweise aus einem Isoliermaterial (z. B. Kunststoff) bestehend, liegt mit einer Fläche 112A auf beiden oberen Referenzflächen 110A und 110B der Stützen 108A und 108B auf. Eine Elektrodenstruktur 114 ist an derselben Fläche 112A der Trägerplatte 112 durch Kleben oder mechanische Verbindung (z. B. Schrauben oder Klemmen) hängend angebracht. D. h. in der dargestellten Ausführungsform zeigen die Elektroden 114 von der Fläche 112A der Trägerplatte 112 in Richtung der Grundplatte 104 nach unten.
Die Elektrodenstruktur 114 ist in diesem Beispiel ein Quadrupol, das bei Versorgung mit geeigneten Gleich- und/oder Hochfrequenzspannungen als Ionenführung, Massenfilter, Zelle zur stoßinduzierten Dissoziation oder zur Stoßkühlung oder dergleichen dienen kann (elektrische Leitungen aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt). Das innere Ende jeder Quadrupolelektrode hat im Wesentlichen einen quadratischen Querschnitt, und die einzelnen Elektroden werden in diesem Fall einzeln von der Leiterplatte 112 getragen. Aufgrund der hängenden Anordnung der Elektroden an derselben Fläche 112A der Leiterplatte 112 und da die Leiterplatte 112 als Träger mit derselben Fläche 112A auf den hochpräzisen oberen Referenzflächen 110A und 110B der beiden Stützen 108A und 108B aufliegt, ist die Anzahl der Schnittstellen zwischen der Elektrodenbaugruppe 114 und dem Verteiler vorteilhaft minimiert (in diesem Beispiel auf eine einzige, wie durch die gestrichelten Ellipsen dargestellt). Dies bedeutet, dass nur eine Seite der Leiterplatte 112 hochpräzise maschinell bearbeitet werden muss, um Positionsunsicherheiten der Elektrodenbaugruppe 114 zum Verteiler zumindest in Y-Richtung zu minimieren. Daher kann der Verteiler oder zumindest der Teil, auf dem die Referenzfläche 110A, 110B platziert ist, als zuverlässiger Referenzrahmen zur Montage und Ausrichtung der Ionenoptik-Baugruppen (z. B. des abgebildeten Quadrupols) dienen.
In der Beispielkonstruktion in konnte die Leiterplatte 112 zum Beispiel mittels einer lösbaren mechanischen Verbindung auf die Stützen 108A und 108B geschraubt werden. Das Aufkleben der Referenzflächen 110A und 110B der Leiterplatte 112 auf die Stützen 108A und 108B wäre ein Beispiel für eine unlösbare direkte Verbindung mit den Referenzflächen 110A und 110B. Doch beim Ausrichten einer Ionenoptik-Baugruppe auf einer Referenzfläche, die mit einem Verteiler maschinell in einem Stück bearbeitet wurde, wird nicht automatisch eine steife Verbindung der Ionenoptik-Baugruppe mit der Referenzfläche selbst hergestellt. Die Ionenoptik-Baugruppe kann auch einfach nur auf der Referenzfläche ausgerichtet werden, ohne sie darauf zu befestigen. Die Befestigung oder Montage kann auch durch andere Mittel an anderen Stellen des Verteilers erfolgen, die von der Position der Referenzfläche weiter entfernt sind. Klemmen (nicht abgebildet) wären ein Beispiel für eine mechanische Verbindung zur Befestigung der Leiterplatte 112 am Verteiler, ohne dass die Befestigung oder Montage über die Referenzflächen 110A und 110B erfolgt.
Die in dargestellte Ausführungsform weicht insofern von der Ausführungsform in ab, als die Elektroden 214 nicht alle direkt auf derselben Seite der Leiterplatte 212 (Trägerplatte) angebracht sind. Zwei der Elektroden (die oberen beiden) sind ebenfalls direkt darauf angebracht, während die anderen beiden (die unteren) auf einer anderen Leiterplatte 212* montiert sind, wobei die Leiterplatten im Wesentlichen übereinander angeordnet sind. Die zweite Leiterplatte 212* wird von der ersten Leiterplatte 212 durch zwei Stützen 216 getragen. In diesem Beispiel bilden die erste und zweite Leiterplatte 212 und 212*, die Stützen 216 und die Elektroden 214 eine Unterbaugruppe im Massenspektrometer mit immanenter Positions- und/oder Ausrichtungsgenauigkeit. Diese immanente Genauigkeit der Unterbaugruppe bezieht sich im Wesentlichen auf Positions- und/oder Ausrichtungsgenauigkeiten der beiden Elektrodenpaare, die auf separaten Flächen montiert sind. Die immanente Genauigkeit der Unterbaugruppe ist in der Regel unabhängig von der Positions- und Ausrichtungsgenauigkeit der Unterbaugruppe als Gesamtheit in Bezug zum Verteiler. Die besagte Genauigkeit hat einen minimalen Wert, da die Anzahl der Schnittstellen zwischen der Unterbaugruppe als Gesamtheit und dem Verteiler auch in diesem Beispiel auf eins reduziert ist (durch gestrichelte Ellipsen dargestellt).
zeigt ein weiteres Beispiel einer Ausführungsform des Massenspektrometers gemäß der Erfindung in einer zweidimensionalen Vorderansicht. Eine Grundplatte 304 und eine Seitenwand 306 eines Gehäuses für einen Rezipienten oder Verteiler haben eine Stütze 308, die in diesem Fall in einem Stück mit der Grundplatte 304 maschinell bearbeitet wurde und ein Oberteil 318 mit einer Hinterschneidung hat, sowie einen rechtwinkligen Fortsatz 320, der mit der Seitenwand 306 maschinell in einem Stück bearbeitet wurde. Beide haben im Wesentlichen flache und hochpräzise maschinell bearbeitete Referenzflächen 318A und 320A, die in diesem Beispiel nach unten in Richtung der Grundplatte 304 zeigen.
Eine Leiterplatte 312 trägt die stehend angeordneten Elektroden 314 und hat Kontakt zu einer ihrer Oberflächen 312A, die in diesem Beispiel nach oben zeigt, zu den beiden nach unten zeigenden Referenzflächen 318A und 320A an der Hinterschneidung der Stütze 308 und zum Fortsatz 320. In manchen Ausführungsformen, bei denen die Leiterplatte 312 die Referenzflächen 318A und 320A nicht nur berührt, sondern daran befestigt ist, könnte die Montage im Fall der Leiterplatte 312 als hängend und im Fall der Elektroden 314 als stehend bezeichnet werden.
Aufgrund der stehenden Anordnung der Elektroden 314 auf derselben Fläche 312A der Leiterplatte 312 und da die Leiterplatte 312 mit derselben Fläche 312A Kontakt zu den nach unten zeigenden hochpräzisen Referenzflächen 318A und 320A der Stütze 308 und zum Fortsatz 320 hat, ist die Anzahl der Schnittstellen zwischen der Elektrodenbaugruppe 314 und dem Verteiler vorteilhaft (in diesem Beispiel ebenfalls auf eins) minimiert. Dementsprechend muss nur eine Seite 312A der Leiterplatte 312 hochpräzise maschinell bearbeitet werden, um Positionsunsicherheiten der Elektrodenbaugruppe 314 zum Verteiler zumindest in Y-Richtung zu minimieren. Daher kann der Verteiler oder zumindest der Teil, auf dem die nach unten zeigenden Referenzflächen 318A und 320A platziert sind, als zuverlässiger Referenzrahmen zur Montage und Ausrichtung der Ionenoptik-Baugruppen, wie z. B. dem in diesem Beispiel dargestellten Quadrupol, dienen.
zeigt ein weiteres Beispiel einer Implementierung des Massenspektrometers gemäß der Erfindung in einer zweidimensionalen Vorderansicht.
Eine Grundplatte 404 und eine Seitenwand 406 eines Gehäuses für einen Rezipienten oder Verteiler haben eine Stütze 408, die in diesem Fall mit der Grundplatte 404 maschinell in einem Stück bearbeitet wurde, und eine rechteckige Stufe 442, die mit der Seitenwand 406 und der Grundplatte 404 maschinell in einem Stück bearbeitet wurde. Beide haben eine im Wesentlichen flache und hochpräzise maschinell bearbeitete Referenzfläche 408A und 442A, die in diesem Beispiel nach oben zeigt.
Eine Leiterplatte 412, die die Elektrodenstruktur 414 trägt, berührt mit einer Seite 412A, die in diesem Beispiel nach unten zeigt, die beiden nach oben zeigenden Referenzflächen 408A und 442A der Stütze 408 und der Stufe 442. Die Elektrodenstruktur 414 ist zum Beispiel stehend auf der anderen Seite 412B der Leiterplatte 412 angebracht und vorzugsweise präzise zu ihr ausgerichtet. Eine schichtartig auf den oberen Elektroden angeordnete zweite Leiterplatte 412* trägt zu einer geschlossenen Konstruktion der Elektrodenstruktur 414 auf den Leiterplatten 412 und 412* bei, insbesondere in Bezug auf den Gasleitwert.
Aufgrund der stehenden Anordnung der Elektrodenstruktur 414 auf derselben Seite 412B der Leiterplatte 412 und da die Leiterplatte 412 mit der anderen Seite 412A die nach oben zeigenden hochpräzisen Referenzflächen 408A und 442A der Stütze 408 und der Stufe 442 berührt, ist die Anzahl der Schnittstellen zwischen der Elektrodenbaugruppe 414 und dem Verteiler vorteilhaft (in diesem Beispiel ebenfalls auf zwei) minimiert (gestrichelte Ellipsen). Dementsprechend müssen nur die beiden Seiten 412A und 412B der Leiterplatte 412 (d. h. die Stärke der Leiterplatte 412) hochpräzise maschinell bearbeitet werden, um Positionsunsicherheiten der Elektrodenbaugruppe 414 zum Verteiler zumindest in Y-Richtung zu reduzieren. Daher kann der Verteiler oder zumindest der Teil, auf dem die nach oben zeigenden Referenzflächen 408A und 442A platziert sind, als zuverlässiger Referenzrahmen zur Montage und Ausrichtung der Ionenoptik-Baugruppen (z. B. des in diesem Beispiel dargestellten Quadrupols) dienen, ohne dass sich Präzisionstoleranzen möglicherweise ungünstig summieren.
Das Minimieren der Anzahl von Schnittstellen zwischen dem Verteiler und einer Elektrodenstruktur hat den positiven Effekt, dass im Vergleich zu den bisherigen Anordnungen bei serieller Anordnung von zwei Ionenoptik-Baugruppen die optischen Achsen der Ionenoptik-Baugruppen, die konventionell die Achsen des Ionentransports darstellen, einen höhere Kolinearität aufweisen, so dass die Ionen im Massenspektrometer effizienter zwischen den Ionenoptik-Baugruppen übertragen werden können.
Die größere Anzahl von Schnittstellen zwischen Verteiler und Elektrodenstruktur bei bisherigen Konstruktionen mit separaten Abstandsstützen führt zu zusätzlichen Positions- und/oder Ausrichtungsfehlern, die zu allen Ausrichtungsungenauigkeiten des gesamten Massenspektrometers noch hinzukommen. Dadurch kann es zu einem Versatz zwischen den Ionenoptik-Achsen der beiden seriell angeordneten Ionenoptik-Baugruppen kommen. Ein Versatz ist jedoch nur ein Beispiel für Ausrichtungs- und/oder Positionsfehler. Die zusätzliche Anzahl von Schnittstellen kann auch zu einer stärkeren Neigung der beiden optischen Achsen zueinander führen. Diese Faktoren, die zu zusätzlichen Ausrichtungs- und/oder Positionsfehlern beitragen, reduzieren die Ionendurchsatz-Effizienz des Massenspektrometers dadurch, dass ein Teil der Ionen beim Übergang von einer Ionenoptik-Baugruppe zur nächsten aus dem Ionenstrahl eliminiert wird und den optischen Ionendetektor somit nicht erreicht.
Bei Ausführungsformen der Erfindung, wie z. B. den oben dargestellten mit hängender Anordnung der Elektrodenstruktur, reduziert die minimierte Anzahl der Schnittstellen zwischen Verteiler und Elektrodenstruktur (durch gestrichelte Ellipsen symbolisiert) Positions- und/oder Ausrichtungsungenauigkeiten der Ionenoptik-Baugruppen und ihrer Befestigungskonstruktion und trägt damit in geringerem Maße zur Gesamtungenauigkeit der Ausrichtung und/oder Position des Massenspektrometers bei, so dass dies kleiner als vergleichbare Geräte nach Stand der Technik ausfällt. In der Folge wird die Ionendurchsatz-Effizienz zwischen verschiedenen Ionenoptik-Baugruppen im Massenspektrometer vorteilhaft erhöht.
zeigt ein weiteres Beispiel einer Ausführungsform des Massenspektrometers gemäß der Erfindung in einer zweidimensionalen Vorderansicht. Die Seitenwand 506 hat eine hochpräzise maschinell bearbeitete Referenzfläche 506*, die zur Seite zeigt und in diesem Beispiel in einer Ebene mit der übrigen Innenfläche 506A der Seitenwand 506 maschinell bearbeitet wurde. Diese Anordnung ist jedoch nicht als restriktiv zu betrachten. Andere Anordnungen, z. B. von der Seitenwand und/oder Grundplatte abgestuft, sind ebenfalls denkbar.
Ein Trag- oder Stützring 526 (oben links separat durch Strichpunktlinien dargestellt), der vorzugsweise aus einem Isoliermaterial wie z. B. Keramik besteht, hat generell eine kreisrunde Außenkontur mit einem geraden Abschnitt, der eine gerade Kante 528 bildet. Die generell kreisrunde Innenkontur hat vier bogenförmige Einkerbungen 530, die in gleichen Abständen zu einer gedachten Mittelachse angeordnet und präzise maschinell bearbeitet sind, um eine nahtlose Aufnahme einer Anzahl von Polelektroden 532 zu ermöglichen. Die einzelnen Elektroden 532 werden in diesem Fall einzeln von dem Isolatorring 526 getragen. Die Anzahl vier dient hier nur als Beispiel. Die Anzahl der Elektroden 532 kann z. B. auch auf sechs oder acht erhöht werden, um eine Hexapol- oder Oktopol-Stabbaugruppe zu erhalten. Normalerweise werden zum Zusammenbau der Multipolstäbe 532 drei Isolatorringe 526 verwendet. Zur Vereinfachung ist in der Abbildung nur ein Ring 526 als Vorderansicht dargestellt.
Die in dargestellte Ausführungsform gleicht insofern der Ausführungsform in , als die Elektroden 532 nicht alle direkt auf derselben Oberfläche des Stützrings 526 angebracht sind. Die vier Elektroden 532 sind direkt in der Innenkontur angebracht, während der Keramik-Stützring 526 mit seinem äußeren geraden Abschnitt 528 die Referenzfläche 506* berührt, die mit der Seitenwand 506 maschinell in einem Stück bearbeitet wurde. Diese Ausführungsform ist ein weiteres Beispiel einer Unterbaugruppe im Massenspektrometer mit immanenter Positions- und/oder Ausrichtungsgenauigkeit. Diese immanente Genauigkeit der Unterbaugruppe umfasst im Wesentlichen die Positions- und/oder Ausrichtungsgenauigkeiten der vier leitenden Stäbe 532, die in der Innenkontur des Stützrings 526 montiert sind, und die Maßgenauigkeit der Ringstärke. Die immanente Genauigkeit der Unterbaugruppe ist jedoch in der Regel unabhängig von der Positions- und Ausrichtungsgenauigkeit der Unterbaugruppe als Gesamtheit in Bezug zum Verteiler. Die besagte Genauigkeit hat einen minimalen Wert, da die Anzahl der Schnittstellen zwischen der gesamten Unterbaugruppe und dem Verteiler auch in diesem Beispiel auf eins reduziert ist (durch gestrichelte Ellipse dargestellt).
Dementsprechend muss nur die äußere gerade Kante 528 des Keramik-Stützrings 526 hochpräzise maschinell bearbeitet sein, um Positionsunsicherheiten der Elektrodenbaugruppe in Bezug zum Verteiler zumindest in X-Richtung zu minimieren. Daher kann der Verteiler oder zumindest die Wand 506, auf der die Referenzfläche 506* platziert ist, als zuverlässiger Referenzrahmen zur Montage und Ausrichtung der Ionenoptik-Baugruppen (z. B. der abgebildeten Quadrupolstab-Baugruppe) dienen.
Unter der oben detailliert beschriebenen exemplarischen Ausführungsform sind zwei Varianten der Ausführungsform mit einer Anordnung einer Quadrupolstab-Baugruppe mit Isolatorhalteringen (punktierte Konturen) abgebildet. Links ist eine in einem Stück mit der Grundplatte des Gehäuses maschinell bearbeitete Referenzfläche dargestellt, auf der eine gerade Kante des Halterings ausgerichtet ist. In der rechten Darstellung hat die Grundplatte eine Referenzfläche, und zusätzlich ragt eine Stütze, die mit der Grundplatte maschinell in einem Stück bearbeitet wurde, nach oben, die als weitere hochpräzise Referenzfläche (die hier zur Seite zeigt) für die Außenkontur des vorzugsweise hochpräzise maschinell bearbeiteten Keramikrings dient, der die Seitenfläche der Stütze tangential berührt. Es ist auch denkbar, dass der Isolatorring mehr als eine gerade Kante hat, um eine gute Positions- und Ausrichtungsgenauigkeit in mehr als einer Dimension zu erhalten.
zeigt einen Verteiler 600 für Massenspektrometer, der im Wesentlichen ein maschinell in einem Stück bearbeitetes Werkstück ist und Referenzflächen hat, die mit einer Grundplatte, Wänden, Stützen, Stufen und/oder Plateaus der Referenzflächen maschinell in einem Stück bearbeitet wurden. Der dargestellte Verteiler 600 hat die Form eines (deckellosen) Gehäuses mit zwei Teilkammern 602A und 602B, die zwei Vakuumstufen bilden und in denen sich eine Ionenquelle (in Teilkammer 602A, nicht dargestellt) und eine Multipol-Massenanalysator-Baugruppe (in Teilkammer 602B) befinden.
Die erste Teilkammer 602A hat eine runde Eingangsöffnung 638A, zum Beispiel für eine Übertragungsleitung eines Gaschromatographen (nicht dargestellt). Gasproben, die nach ihrer Flüchtigkeit in einer GC-Säule getrennt wurden, können über diese Leitung in eine Ionenquelle (nicht dargestellt) eingeleitet werden, die sich in der ersten Teilkammer 602A befindet. Durch eine runde Öffnung 638B in einer Innenseitenwand der ersten Teilkammer 602A gegenüber der Eingangsöffnung 638A können in der Ionenquelle erzeugte Ionen in die zweite Teilkammer 602B und den darin befindlichen Massenanalysator Q0 bis Q3 überführt werden. Komponenten des Massenanalysators Q0 bis Q3 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit demontiert außerhalb der zweiten Teilkammer 602B des Verteilers 600 dargestellt. Der Massenanalysator enthält eine bogenförmige Stoßzelle Q0, die im Wesentlichen zur Stoßkühlung der Ionen in dem aus der Ionenquelle austretenden Ionenstrahl dient (wie in der US-Patentanmeldung 13/103,415 offenbart, die am 9. Mai 2011 von Felician Muntean eingereicht wurde und noch nicht veröffentlich ist). Hinter Q0 befindet sich im Ionenweg ein dreifaches Quadrupol, wobei Q1 und Q3 in diesem Beispiel Quadrupolstab-Baugruppen sind, deren Stäbe 632 mittels keramischer Isolatorringe 626 befestigt und zueinander ausgerichtet sind und die als Massenfilter dienen, während Q2 zwischen Q1 und Q3 eine bogenförmige, geschlossene Rohrkonstruktion ist (wie in US-Patent-Nr. 6,576,897 präsentiert), in die ein Stoßgas zum Fragmentieren der Ionen eingeleitet wird, die den ersten Massenfilter Q1 verlassen. Q2 hat wie Q0 Leiterplatten 612 als Träger für die Elektrodenstrukturen 614.
Q0 kann in diesem Beispiel (siehe Draufsicht in ) in einer hängenden Anordnung, wie oben beschrieben, montiert werden, so dass eine Unterseite einer oberen Leiterplatte auf (nach oben zeigenden) Referenzflächen aufliegt, die mit den Stufen 640 maschinell in einem Stück bearbeitet wurden, die wiederum mit den Innen- bzw. Außenseitenwänden 606 des Gehäuses des Verteilers 600 maschinell in einem Stück bearbeitet wurden. Eine Referenzfläche kann in diesem Beispiel einen Passstift 634 haben, der mit einer entsprechenden Öffnung 636 in der Leiterplatte 612 von Q0 interagieren kann, so dass man eine genau positionierte Kontaktstelle zwischen Leiterplatte 612 und Stufe 640 (auch als Drehachse wirkend) erhält, durch die die Leiterplatte 612 in mehr als einer Raumdimension zum Referenzrahmen ausgerichtet werden kann, den der Verteiler 600 darstellt. Zu diesem Zweck können die anderen Referenzflächen, die nach oben zeigen und mit der Stufe 640 an der äußeren Seitenwand 606 maschinell in einem Stück bearbeitet wurden, eine Vertiefung oder Abstufung 644 an ihrer Oberseite haben, die ein anderes Beispiel für eine Referenzfläche darstellt und mit einem inneren Umfang maschinell bearbeitet wurde, in den ein präzise maschinell bearbeiteter äußerer Umfang der Ausbuchtung 646 (oder Außenrandkontur) der Leiterplatte 612 (zumindest in zwei oder mehr Zonen) genau passt. Wenn die Leiterplatte 612 in der richtigen Richtung und mit der richtigen Ausrichtung auf die beiden Referenzflächen in diesem Implementierungsbeispiel abgesenkt wird, gleitet der Stift 634 der ersten Stufe 640 in die Öffnung 636, so dass der äußere Umfang der Ausbuchtung 646 genau in den inneren Umfang der Vertiefung 644 passt und im Prinzip nur eine Aufwärtsbewegung der Leiterplatte 612 möglich ist, beispielsweise zum Herausziehen von Q0 aus dem Verteiler, während eine Drehung um Stift 634 verhindert wird. Es können auch Befestigungsmittel vorgesehen werden, die die im Verteiler 600 platzierte Leiterplatte 612 in allen sechs translationalen Raumdimensionen (X, Y, Z) fixieren.
zeigt Q0 in seiner Position im Verteiler 600 als Draufsicht. Darin sieht man die Passung von Stift 634 mit der Öffnung 636 und den Formschluss zwischen Teilen der strukturierten Einbuchtung 644 und dem äußeren Umfang der Ausbuchtung 646.
zeigt dagegen einen Querschnitt entlang der Linie A-A' in , wobei Q0 im Verteiler 600 platziert ist.
Ähnliche Anordnungen sind auch für die anderen Teile des Massenanalysators ersichtlich. Die Isolatorringe 626 der Quadrupolstab-Baugruppen Q1 und Q3 sind zum Beispiel vorzugsweise so gestaltet, dass sie mit Referenzflächen interagieren, die mit den Stützen 608 maschinell in einem Stück bearbeitet wurden, die aus der Grundplatte 604 des Verteilers 600 herausragen und wiederum mit dieser maschinell in einem Stück bearbeitet wurden, um die Anzahl der Schnittsteilen zwischen Verteiler 600 und Elektroden 632 (z. B. Polstäben) zu minimieren.
Die Methode zur Ausrichtung und Positionierung der Teile des Massenanalysators Q0 bis Q3 lässt sich leicht auf die Positionierung und Ausrichtung von Q2 erweitern, wobei hier zur Verkürzung von einer detaillierten Beschreibung abgesehen wird. Q2 kann zum Beispiel wie in der in dargestellten Beispielanordnung im Verteiler 600 montiert werden.
Die und zeigen weitere Beispiele zur Erweiterung der oben beschriebenen Ausführungsformen von einer hochpräzisen Positionierung und/oder Ausrichtung in einer auf mindestens zwei, vorzugsweise drei Raumdimensionen. Dies kann zum Beispiel erreicht werden, indem auf Basis der Ausführungsform in , bei der die Referenzflächen auf den Stützen 708 mit der (nicht dargestellten) Grundplatte maschinell in einem Stück bearbeitet wurden, auch ein Passstift 734 vorzugsweise auf der Seite der Referenzfläche 708A (hochpräzise) maschinell in einem Stück bearbeitet wird. Wenn eine Leiterplatte 712, die die (nicht dargestellte) Elektrodenstruktur trägt, eine Öffnung 736, Bohrung oder zumindest Vertiefung an einem ihrer Seitenränder hat, die maschinell so bearbeitet wurden, dass sie im Wesentlichen den Maßen des Stifts 734 entsprechen, kann sie auf die Referenzfläche 708A abgesenkt werden (Pfeil nach unten; rechter Teil der Abbildung zeigt Zustand nach Absenken), so dass der Passstift 734 möglichst gleitend in die Öffnung 736, Bohrung oder Vertiefung geführt wird. D. h. beim Absenken der Leiterplatte 712 auf die Referenzfläche 708A sollte eine gewisse Reibung spürbar sein, um sicher zu sein, dass der Stift 734 korrekt in die Öffnung 736, Bohrung oder Vertiefung eingeführt wird. Auf diese Weise lässt sich für den Träger 712 und die Elektrodenstruktur bei der Montage auf dem Verteiler eine zusätzliche räumliche Fixierung erreichen.
Um eine feste Anordnung des Trägers auf den Referenzflächen zu erhalten, können zum Beispiel mehr als ein Passstift 834A und 834B auf den verschiedenen Referenzflächen der beiden Stützen vorgesehen werden, wie in dargestellt. Durch den Kontakt mit den Referenzflächen und Einführung der beiden zusätzlichen Passstifte in entsprechende Gegenstücke wird die Leiterplatte in der Regel hochpräzise auf dem Verteiler fixiert, so dass der Verteiler für die Ionenoptik-Baugruppen im Massenspektrometer in drei Raumdimensionen X, Y und Z als hochpräziser Referenzrahmen dienen kann.
Es versteht sich, dass diverse Aspekte oder Details der Erfindung geändert werden können oder dass unterschiedliche im Zusammenhang mit verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung offengelegte Aspekte, sofern praktikabel, leicht kombiniert werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Außerdem dient die vorstehende Beschreibung nur zur Veranschaulichung und nicht zur Einschränkung der Erfindung, die ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6576897 [0004, 0052]
US 4963736 [0005]
US 5652427 [0005]
US 6797948 [0007]

Claims

Ein Massenspektrometer, das einen Verteiler und mindestens eine Multipol-Ionenoptik-Baugruppe umfasst, aufweisend: die Multipol-Ionenoptik-Baugruppe mit einem Träger, der zwei Seiten und mehrere Elektroden aufweist, die alle auf einer Seite des besagten Trägers angebracht sind; mindestens eine Referenzfläche, die mit dem Verteiler maschinell in einem Stück bearbeitet wurde; und einem Mechanismus, der den Träger an mindestens einer Referenzfläche ausrichtet, so dass die Anzahl der Schnittstellen zwischen der Referenzfläche des Verteilers und den Elektroden minimiert wird.
Das Massenspektrometer gemäß Anspruch 1, wobei der Verteiler ein einziges maschinell bearbeitetes Werkstück ist.
Das Massenspektrometer gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Referenzfläche eine Oberfläche einer Vertiefung ist, die mit dem Verteiler maschinell in einem Stück bearbeitet wurde.
Das Massenspektrometer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Referenzfläche eine im Wesentlichen ebene Fläche einer Stütze, einer Stufe oder eines Plateaus ist, die mit dem Verteiler maschinell in einem Stück bearbeitet wurden.
Das Massenspektrometer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Verteiler Wände und eine Grundplatte hat, die Bestandteil eines Gehäuses des Massenspektrometers sind.
Das Massenspektrometer gemäß Anspruch 5, wobei die Referenzfläche eine im Wesentlichen ebene Fläche an einer Stufe oder an einem Plateau ist, die mit den Wänden maschinell in einem Stück bearbeitet wurden.
Das Massenspektrometer gemäß Anspruch 1, wobei die Referenzfläche im Wesentlichen eben ist und mindestens einen aus ihr herausragenden Stift hat und wobei der Träger entsprechende Vertiefungen oder Öffnungen zum Ausrichten des Trägers in Richtungen aufweist, die im Wesentlichen parallel zu der Referenzfläche verlaufen, so dass die Ionenoptik-Baugruppe in mehr als einer Dimension ausgerichtet wird.
Das Massenspektrometer gemäß Anspruch 1, wobei die Ionenoptik-Baugruppe eine HF-Multipol-Elektrodenbaugruppe ist, der Träger eine im Wesentlichen plane Leiterplatte mit zwei Seiten ist, und alle Elektroden auf einer einzigen Seite der Leiterplatte montiert sind und diese Seite zu der Referenzfläche ausgerichtet ist.
Das Massenspektrometer gemäß Anspruch 1, wobei die Referenzfläche im Wesentlichen eben ist, die Ionenoptik-Baugruppe ein Quadrupol-Massenfilter mit vier Stäben ist und der Träger Isolatorringe hat, die an den Stäben angebracht sind und diese halten, und die Ringe mindestens eine gemeinsame gerade Kante an einem äußeren Umfang zum Ausrichten des Quadrupol-Massenfilters an der Referenzfläche haben.
Das Massenspektrometer gemäß Anspruch 9, wobei die Isolatorringe keramisch sind.
Das Massenspektrometer gemäß Anspruch 1, wobei die Referenzfläche im Wesentlichen eben ist, die Ionenoptik-Baugruppe eine HF-Multipol-Stabbaugruppe ist und der Träger Isolatorringe hat, die an den Stäben angebracht sind und diese halten, und die Ringe mindestens eine gemeinsame gerade Kante an einem äußeren Umfang haben, die zur Referenzfläche ausgerichtet ist.
Das Massenspektrometer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Träger durch Kleben, Schrauben oder Klemmen steif an mindestens einer Referenzfläche angebracht ist.
Das Massenspektrometer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Formgenauigkeit und die Positionsgenauigkeit der Referenzfläche jeweils besser als zehn Mikrometer sind.
Das Massenspektrometer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei eine Positionsgenauigkeit der Ionenoptik-Baugruppe besser als hundert Mikrometer ist.
Ein Massenspektrometer, das einen Verteiler und mindestens eine Multipol-Ionenoptik-Baugruppe umfasst, aufweisend: die Multipol-Ionenoptik-Baugruppe, die einen Träger mit einer Justierfläche und einer Gruppe von Elektroden hat, die alle zu der besagten Justierfläche ausgerichtet sind; eine Referenzfläche, die mit dem Verteiler maschinell in einem Stück bearbeitet wurde; und einen Mechanismus, der die Justierfläche an der Referenzfläche ausrichtet, so dass die Anzahl der Schnittstellen zwischen der Referenz- und der Justierfläche minimiert wird.
Das Massenspektrometer gemäß Anspruch 15, wobei die Justierfläche auf dem Träger eingearbeitet ist.
Das Massenspektrometer gemäß Anspruch 15 oder 16, wobei der Träger ein Isolatorring oder eine Leiterplatte ist.
Das Massenspektrometer gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die Referenzfläche und die Justierfläche in einem Flächenbereich miteinander in Kontakt sind.