DE102013111253A1

DE102013111253A1 - Elektroden-Vorrichtung und Herstellungsverfahren hierzu sowie Massenspektrometer mit einer solchen Elektroden-Vorrichtung

Info

Publication number: DE102013111253A1
Application number: DE201310111253
Authority: DE
Inventors: Bernd Laser; Carsten LASER; Frank Schaefer
Original assignee: Vacutec Hochvakuum- & Prazisionstechnik GmbH; VACUTEC Hochvakuum and Prazisionstechnik GmbH
Current assignee: Vacutec Hochvakuum- & Prazisionstechnik GmbH; VACUTEC Hochvakuum and Prazisionstechnik GmbH
Priority date: 2013-10-11
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2015-04-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mehrpoligen Elektroden-Vorrichtung (35), insbesondere eines Multipols, für die Verwendung in einem Massenspektrometer. Die Aufgabe, bekannte Herstellungsverfahren für Elektroden-Vorrichtungen mit Pre- und/oder Postfiltern zu verbessern, wird gelöst, indem Elektrodenstäbe (13, 15) von Elektrodenstab-Anordnungen (9) für Pre- und/oder Postfilter (5, 7) gemeinsam mit Trägerelementen (25) in einem Arbeitsgang bearbeitet werden. Weiterhin betrifft die Erfindung eine derartige Elektroden-Vorrichtung (35), sowie ein Massenspektrometer mit einer solchen mehrpoligen Elektroden-Vorrichtung (35).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung einer Elektroden-Vorrichtung, insbesondere eines Multipols, für die Verwendung in einem Massenspektrometer. Die Erfindung betrifft weiterhin eine derartige Elektroden-Vorrichtung nach Anspruch 8, sowie ein Massenspektrometer mit einer solchen mehrpoligen Elektroden-Vorrichtung nach Anspruch 15.
Mehrpolige Elektrodenanordnungen zur Charakterisierung von chemischen Verbindungen sind im Stand der Technik, beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 944900 bekannt. Derartige Multipol-Massenfilter funktionieren ohne ein Magnetfeld. Ein Quadrupol z.B. umfasst vier Metallstäbe, die als Elektroden dienen und auf einem Kreis mit Radius R₀ angeordnet sind. Die Spannung an den Elektroden setzt sich aus einer hochfrequenten Wechselspannung und einer Gleichspannung zusammen, wobei die jeweils gegenüberliegenden Paare der Elektroden eine um 180° phasenverschobene Hochfrequenz-Spannung aufweisen. Die zu trennenden Ionen werden als feiner Ionenstrahl in Längsrichtung der Elektroden in das Feld geschossen. Durch die anliegenden Wechsel- und Gleichspannungen werden die Ionen auf definierten Flugbahnen durch das Massenfilter bewegt. Außerhalb stabiler Randbedingungen kollidieren die Ionen mit den Elektroden, wobei sie neutralisiert werden. Dies führt dazu, dass diese neutralisierten Ionen nicht mehr bis zum Detektor gelangen.
Die an den Elektroden angelegte Spannung ist linear zur nachgewiesenen Ionenmasse, weshalb für das Durchfahren des Massebereichs, also für die Einstellung der gewünschten zu detektierenden Masse, eine proportionale Änderung von Wechselspannung und Gleichspannung vorzunehmen ist. Eine Änderung der Auflösung kann durch die Veränderung der Spannungsverhältnisse bewirkt werden. Insbesondere spielt dabei ein Stabilitätsdiagramm eine Rolle, welches nach den Differenzialgleichungen von Mathieu berechnet wird. Ein guter Überblick über die Funktionsweise eines Quadrupols inklusive Erklärung des Stabilitätsdiagramms ist zu finden in Miller & Denton, 1986, "The Quadrupole Mass Filter: Basic Operating Concepts", Journal of Chemical Education, Volume 63, No. 7, Seiten 617 bis 623.
Bei der Messung mit einem Multipol ist insbesondere die Ausrichtung der Elektroden zueinander wichtig, da diese hochpräzise ausgeführt sein muss. Ein Herstellungsverfahren für diese hochpräzise Ausrichtung ist z.B. aus DE 10 2004 054 835 A1 oder aus EP 1 657 737 B1 bekannt. Trotzdem bleibt das Problem, dass Randbereiche der Elektroden instabilere Zonen für Ionen darstellen und so zu einer Defokussierung beitragen. Dieser Effekt wurde insbesondere untersucht von Dawson, 1971, "Fringing Fields In The Quadrupole Mass Filter", International Journal of Mass Spectrometry and Ion Physics, Volume 6, Seiten 33 bis 44. Dawson unternahm Simulationen auf Grundlage der Erkenntnisse von Brubaker, welcher erstmalig Pre- und Postfilter vorschlug. Pre- und Postfilter fungieren als Vor- bzw. Nachstufe des Hauptfilters, indem nur eine abgeschwächte Wechselspannung beaufschlagt wird. Das Feld beginnt bzw. endet dadurch für die Ionen nicht abrupt, sondern die Ionen werden langsam in das Feld herein- bzw. herausgeführt. Deshalb erreichen die Ionen eine höhere Stabilität und somit eine bessere Fokussierung. Die Pre- und Postfilter funktionieren damit ähnlich wie Linsen.
Bei der Umsetzung von Pre- und Postfiltern in der praktischen Anwendung ist die hochpräzise Ausrichtung der Elektroden zueinander (z.B. Prefilter zu Hauptfilter) zu berücksichtigen, da schon kleine Ungenauigkeiten zu Feldstörungen führen können. In DE 22 15 763 z.B. ist die Umsetzung von Pre- und Postfiltern zwar gezeigt. Jedoch muss hier für die hochgenaue Ausrichtung der Filter zueinander ein großer Aufwand mit hohen Kosten getrieben werden. Es fehlt daher im Stand der Technik an einer Methode, welche eine präzise Ausrichtung mit geringem Aufwand garantiert und damit auch eine hohe Messgenauigkeit zur Folge hat.
Die Aufgabe der Erfindung ist es somit, das Herstellungsverfahren für Elektroden-Vorrichtungen mit Pre- und/oder Postfiltern zu verbessern und eine daraus resultierende Elektroden-Vorrichtung bereitzustellen.
Die Erfindung löst ausgehend von EP 1 657 737 B1 diese Aufgabe, indem sie ein Herstellungsverfahren für eine Elektroden-Vorrichtung mit Pre- und/oder Postfilter aufzeigt und eine Elektroden-Vorrichtung mit Pre- und/oder Postfilter als Erzeugnis bereitstellt. Die Elektroden-Vorrichtung weist dafür mehrere Vorrichtungs-Segmente auf. Das Herstellungsverfahren umfasst dabei mehrere Schritte, die in unterschiedlicher Reihenfolge durchgeführt werden können. In einem der Schritte wird ein Vorrichtungs-Segment gebildet aus einer oder mehreren unbearbeiteten Elektrodenstab-Anordnungen und Haltemitteln. Die Elektrodenstab-Anordnungen betreffen dabei nur einen Teil der für die Elektroden-Vorrichtung vorgesehenen Gesamtanzahl von Elektrodenstab-Anordnungen. Zudem weisen die Haltemittel mindestens ein Trägerelement auf.
Bevorzugt sind die Haltemittel derart ausgebildet, dass sie wie eine Vorrichtung die Elektrodenstab-Anordnungen halten können. Sie können dann auch als Haltevorrichtung bezeichnet werden.
Besonders bevorzugt werden die eine oder die mehreren Elektrodenstab-Anordnungen an den Haltemitteln, insbesondere dem mindestens einen Trägerelement, befestigt. Insbesondere erfolgt die Befestigung entweder mittelbar, durch Zwischenschaltung eines oder mehrerer Isolatoren, oder unmittelbar. Sind die ein oder mehreren Elektrodenstab-Anordnungen unmittelbar an dem mindestens einen Trägerelement befestigt, ist das mindestens eine Trägerelement bevorzugt als Isolator ausgebildet. Die Haltemittel können somit als Trägerelement bzw. Trägerelemente, als mindestens ein Isolator oder als Trägerelement bzw. Trägerelemente und mindestens ein Isolator ausgebildet sein.
Die Elektroden-Vorrichtung weist mehrere Filter auf, nämlich neben einem Hauptfilter mindestens einen Pre- und/oder Postfilter. Pre- und/oder Postfilter sorgen für eine weitere Erhöhung der Genauigkeit der Messung. Dafür weisen die Elektrodenstab-Anordnungen jeweils mehrere Elektrodenstäbe auf, deren Längsachsen in einer geraden Linie angeordnet sind. Die Anzahl der Elektrodenstäbe jeder Elektrodenstab-Anordnung entspricht der Anzahl der vorgesehenen Filter. Die Anzahl der Elektrodenstab-Anordnungen entspricht der Anzahl der Pole der mehrpoligen Elektroden-Vorrichtung.
In einem weiteren Schritt werden die Vorrichtungs-Segmente bearbeitet. Dabei werden die Elektrodenstäbe gemeinsam mit dem mindestens einen Trägerelement in einem Arbeitsgang bearbeitet. Die Bearbeitung des bzw. der Trägerelemente konzentriert sich dabei vor allem auf die Endabschnitte des bzw. der Trägerelemente.
Diese beiden Schritte – das Befestigen der Elektrodenstab-Anordnungen an einem Haltemittel sowie das gleichzeitige Bearbeiten der Elektrodenstab-Anordnungen zusammen mit den Trägerelementen – werden mehrfach durchgeführt, und zwar so oft, bis die für die Elektroden-Vorrichtung vorgesehene Gesamtanzahl von Elektrodenstab-Anordnungen bereitgestellt ist. Z.B. können für die Herstellung eines Quadrupols vier Elektrodenstab-Anordnungen bereitgestellt werden. Dafür werden z.B. jeweils zwei Elektrodenstab-Anordnungen mit jeweils einem Haltemittel zu einem Vorrichtungs-Segment verbunden und die Elektrodenstab-Anordnungen zusammen mit den Trägerelementen gemeinsam bearbeitet.
Das Bearbeiten der Elektrodenstab-Anordnungen hat den Vorteil, dass durch die Bearbeitung die Elektrodenstab-Anordnung in eine bestimmte Form gebracht werden kann, welche später eine höhere Genauigkeit der Messergebnisse hervorruft. Durch die bestimmte Form der Elektrodenstab-Anordnung kann nämlich die Feldgeometrie für den Ionenstrahl verändert werden. Durch das gemeinsame Bearbeiten der Elektrodenstab-Anordnungen zusammen mit den Trägerelementen entfällt zudem eine hochgenaue Ausrichtung der Elektrodenstab-Anordnungen. Dies spart Kosten- und Zeitaufwand.
Die Trägerelemente der Vorrichtungs-Segmente können in einem nächsten Schritt zu einer Elektroden-Vorrichtung verbunden werden. Durch das Bearbeiten der Endabschnitte der Trägerelemente können diese Endabschnitte z.B. derart bearbeitet sein, dass ein einfaches Zusammenfügen mit einem weiteren Trägerelement ohne weiteres möglich ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird für die Fertigung der Filter jede unbearbeitete oder bearbeitete Elektrodenstab-Anordnung in die Elektrodenstäbe getrennt, nämlich entsprechend der Gesamtanzahl der gewünschten Filter. Durch die Trennung der Elektrodenstäbe einer Elektrodenstab-Anordnung voneinander sind diese dann elektrisch voneinander getrennt. Dadurch können die einzelnen Elektrodenstäbe unterschiedliche Potentiale aufweisen bzw. sind die Elektrodenstäbe unterschiedlich mit elektrischer Spannung beaufschlagbar. Die Filter, nämlich der Hauptfilter und mindestens ein Pre- und/oder Postfilter, werden somit bevorzugt aus einer Elektrodenstab-Anordnung gefertigt, welche vor dem Trennen aus einem Stück besteht. Aus einem Stück bestehend kann hierbei auch als „monolithisch“ – im Sinne von „aus einem Guss“ – bezeichnet werden. Diese anfängliche Zusammenhängigkeit der Elektrodenstäbe durch die monolithische Eigenschaft der Elektrodenstab-Anordnung kann vorteilhaft genutzt werden, um eine manuelle Ausrichtung der Filter zueinander zu vermeiden. Eine hochgenaue Ausrichtung der Filter ist wichtig, um die gewünschte hohe analytische Messgenauigkeit zu erreichen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Elektrodenstäbe jeweils mittels eines Zwischenraumes axial voneinander beabstandet. Weiterhin werden die Elektrodenstäbe bevorzugt während und nach dem Trennen durch die Haltemittel in einer gleichbleibenden relativen Position zueinander gehalten. Durch das Verbinden der Elektrodenstäbe mit den Haltemitteln und dem anschließenden Trennen der unbearbeiteten oder bearbeiteten Elektrodenstab-Anordnung in die Elektrodenstäbe entfällt die hochgenaue Ausrichtung der Filter zueinander, was Kosten- und Zeitaufwand spart. Alle Zwischenräume erstrecken sich dabei durch die gesamte Elektrodenstab-Anordnung und trennen die jeweiligen Elektrodenstäbe elektrisch voneinander, wodurch die einzelnen Abschnitte unabhängig voneinander mit Spannung beaufschlagt werden können.
Alternativ zum Trennen einer Elektrodenstab-Anordnung in mehrere Elektrodenstäbe mittels eines Trennvorgangs, z.B. Trennschnitts, werden bei der Herstellung der Elektroden-Vorrichtung bereits einzelne Elektrodenstäbe für die jeweiligen Filterabschnitte verwendet. Die Elektrodenstäbe einer Elektrodenstab-Anordnung sind somit von Anfang an voneinander getrennt und werden jeweils mittels eines Zwischenraumes axial voneinander beabstandet und mittels einer Ausrichtvorrichtung axial zueinander ausgerichtet angeordnet. Dann werden die Elektrodenstäbe an den Haltemitteln, beispielsweise mittels Kleben, befestigt. Auf diese Weise werden die Elektrodenstäbe einer Elektrodenstab-Anordnung durch die Haltemittel in einer gleichbleibenden relativen Position zueinander gehalten werden.
Jeder der Elektrodenstäbe wird zusammen mit den Elektrodenstäben der anderen Elektrodenstab-Anordnungen in der fertigen Elektroden-Vorrichtung als Filter eingesetzt. Z.B. bilden mehrere erste Elektrodenstäbe ein Prefilter und mehrere zweite Elektrodenstäbe ein Hauptfilter. Ein „Set“ aus Elektrodenstäben (z.B. ein erster, zweiter und ein dritter Elektrodenstab für Pre-, Haupt- und Postfilter) wird somit aus einer einzigen Elektrodenstab-Anordnung gefertigt, wobei die Haltemittel die Elektrodenstäbe zu jedem Zeitpunkt derart zueinander in Position halten, dass sich die Relativposition zwischen den Elektrodenstäben nicht verändert. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass die Trennung zwischen einem Pre- bzw. Postfilter und dem Hauptfilter erst dann erfolgt, wenn durch die Haltemittel die späteren Elektrodenstäbe fest miteinander verbunden sind. Eine Verschiebung der Elektrodenstäbe gegeneinander und eine erneute Ausrichtung entfällt somit und erspart zusätzlichen Aufwand. Durch die exakte Positionierung der Elektrodenstab-Anordnungen wird die analytische Messgenauigkeit erhöht.
Der Trennschritt, also das Trennen der Elektrodenstab-Anordnung in zwei Elektrodenstäbe, wird so oft durchgeführt, wie es der vorgesehenen Anzahl der Preund/oder Postfilter entspricht. Wenn z.B. ein Prefilter und ein Postfilter vorgesehen sind, werden die Elektrodenstab-Anordnungen zwei Mal in jeweils zwei Elektrodenstäbe getrennt, so dass bei jeder Elektrodenstab-Anordnung insgesamt drei Elektrodenstäbe entstehen, welche jeweils mit einem Zwischenraum axial voneinander beabstandet sind und von den Haltemitteln in einer gleichbleibenden relativen Position zueinander gehalten werden. Die insgesamt drei Elektrodenstäbe werden dann zusammen mit den anderen Abschnitten der anderen Elektrodenstab-Anordnungen als Prefilter, Hauptfilter und Postfilter eingesetzt.
Die Elektrodenstab-Anordnungen weisen bevorzugt jeweils Metall auf. Besonders bevorzugt besteht jede Elektrodenstab-Anordnung aus Vollmaterial. Die Elektrodenstab-Anordnungen sind zudem bevorzugt zylinderförmig ausgebildet und weisen insbesondere einen runden Querschnitt auf. Die unbearbeiteten Elektroden-Anordnungen können jeweils z.B. als Rundstab ausgebildet sein. Alternativ können die Elektrodenstab-Anordnungen z.B. einen trapezförmigen oder rechteckförmigen Querschnitt aufweisen und somit z.B. zur Ionenführung oder zum Ionentransfer dienen.
Der Begriff der Pre- und Postfilter schließt ein, dass die Pre- und Postfilter auch Linsen sein können bzw. linsenartig funktionieren können, da sie bevorzugt die Ionen fokussieren, um diese mit einem gebündelten Strahl in den Hauptfilter eintreten zu lassen. Es findet in diesem Fall also im Gegensatz zum Hauptfilter keine Filterung im eigentlich Sinne statt, d.h. es werden wenig oder keine Ionen neutralisiert. Ob die Pre- und/oder Postfilter nur fokussierend wirken oder auch Ionen neutralisieren, hängt auch davon ab, ob und wie die Pre- und/oder Postfilter mit Gleichspannung beaufschlagt werden. Beide Möglichkeiten können mit der vorliegenden Erfindung realisiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Haltemittel das Trägerelement bzw. die Trägerelemente und Isolatormittel, wobei die Isolatormittel mindestens einen Isolator aufweisen. Der Isolator bzw. die Isolatoren, also nichtleitendes Material, umfassen bevorzugt Quarz oder Keramik. Im Fall, dass die Isolatormittel vollständig aus Quarz bestehen, ist das Material der Elekrotrodenstab-Anordnung bevorzugt aus der (beispielsweise unter der Marke „Invar“ vertriebenen) Legierung mit der Werkstoffnummer 1.3912 (Deutscher Stahlschlüssel). Im Falle, dass die Isolatormittel aus Keramik bestehen, ist das Metall der Elektrodenstab-Anordnung bevorzugt eine Einschmelzlegierung auf Eisen-Nickel-Kobalt-Basis, beispielsweise als die (unter der Marke „Vacon“ vertriebenen) Legierung mit der Werkstoffnummer 1.3981 (Deutscher Stahlschlüssel) bzw. als die unter der Bezeichnung Vacon 11 oder Vacon 11T erhältliche Legierung.
Die Isolatormittel werden bevorzugt mit der Elektrodenstab-Anordnung verbunden, wobei diese Verbindung lösbar oder nicht lösbar gestaltet sein kann. Vorzugsweise wird der Isolator bzw. werden die Isolatoren mit einem Kleber, durch Schrauben oder durch Löten auf die Elektrodenstab-Anordnung aufgebracht. Es ist jedoch z.B. auch möglich, die Isolatormittel, insbesondere wenn sie aus Keramik bestehen, auf die Elektrodenstab-Anordnung aufzusintern. Das Metall der Elektrodenstab-Anordnung und die Isolatoren haben vorzugsweise einen ähnlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten, so dass eine dauerhafte Verbindung zwischen Metall und Isolator gewährleistet ist.
Jedes Trägerelement wird bevorzugt mit mindestens einem Isolator der Isolatormittel verbunden. Umfassen die Isolatormittel mehrere Isolatoren, wird jedes der Trägerelemente mit mindestens einem dieser Isolatoren verbunden. Umfassen die Haltemittel nur ein Trägerelement und umfassen die Isolatormittel nur einen Isolator, wird das Trägerelement mit genau diesem Isolator verbunden. Das mindestens eine Trägerelement, welches vorzugsweise im Querschnitt eine halbkreisbogenartige Form aufweist, ist vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Elektrodenstab-Anordnung gefertigt. Das mindestens eine Trägerelement und der mindestens eine Isolator sind vorzugsweise lösbar oder nicht lösbar miteinander verbunden. Bevorzugt wird die Verbindung durch Kleben mittels eines Klebstoffes, durch Löten, durch Schrauben oder durch Sintern geschaffen. Besonders bevorzugt wird der mindestens eine Isolator durch Kleben mit dem Trägerelement verbunden und so eine dauerhafte Verbindung hergestellt.
Bevorzugt ist mindestens ein Isolator der Isolatormittel und/oder mindestens ein Trägerelement mit zwei oder mehr Elektrodenstäben verbunden und hält dadurch die Elektrodenstäbe in der gleichbleibenden relativen Position zueinander. Weisen die Isolatormittel mehrere Isolatoren auf, ist somit mindestens einer der Isolatoren und/oder mindestens ein Trägerelement mit zwei oder mehr Elektrodenstäben verbunden. Umfassen die Isolatormittel nur einen Isolator, ist dieser eine Isolator und/oder mindestens ein Trägerelement mit allen Elektrodenstäben verbunden. Der Isolator wirkt isolierend zwischen der Elektrodenstab-Anordnung und dem Trägerelement, so dass Elektrodenstab-Anordnung und Trägerelement z.B. auch aus dem gleichen Material bestehen können.
Die Isolatormittel können z.B. mehrere kurze Isolatoren aufweisen, einen langen Isolator oder eine Kombination von diesen beiden Lösungen. Beispielsweise können ein oder mehrere kurze Isolatoren jeweils auf einem Elektrodenstab positioniert werden. Das mindestens eine Trägerelement verbindet dann die Isolatoren, so dass die Elektrodenstäbe über das bzw. die Trägerelemente und die Isolatoren miteinander verbunden sind. Beim Trennen der Elektrodenstab-Anordnung, z.B. zwischen zwei Isolatoren, werden dann die beiden Elektrodenstäbe durch das Trägerelement in einer gleichbleibenden Relativposition zueinander gehalten. Alternativ kann z.B. ein langer Isolator auf der Elektrodenstab-Anordnung positioniert werden, so dass er mit zwei oder mehr Elektrodenstäben verbunden ist. Dabei ist der Isolator bzw. sind die Isolatoren derart ausgebildet bzw. positioniert, dass eine stabile Verbindung zwischen den Elektrodenstäben besteht. Auf dem Isolator wird dann das Trägerelement positioniert.
In einer bevorzugten Ausführungsform halten die Isolatormittel, insbesondere ein Isolator der Isolatormittel, die zwei oder mehr Elektrodenstäbe in einer gleichbleibenden relativen Position zueinander. Besonders bevorzugt wird in diesem Fall die Elektrodenstab-Anordnung und/oder der Isolator mit einer Ausnehmung versehen. Die Ausnehmung bzw. die Ausnehmungen sind dabei derart angeordnet, dass sie zwischen dem Isolator und dem Zwischenraum liegen und der Zwischenraum mit der Ausnehmung bzw. den Ausnehmungen verbunden ist. Der Zwischenraum verläuft somit zwischen dem Hohlraum der Ausnehmung und der Seite der Elektrodenstab-Anordnung, die dem Hohlraum der Ausnehmung gegenüberliegt. Das Versehen des Isolators und/oder der Elektrodenstab-Anordnung mit einer Ausnehmung hat den Vorteil, dass der Isolator, welcher über der Trennstelle des Zwischenraumes liegt, nicht in Kontakt mit dem Trennwerkzeug kommt.
Die Reihenfolge der o.g. Schritte kann variiert werden. Z.B. wird zunächst eine Ausnehmung in die Elektrodenstab-Anordnung eingebracht, welche die Elektrodenstab-Anordnung in zwei Elektrodenstäbe gliedert. Anschließend wird ein Isolator über der Ausnehmung positioniert und mit beiden Elektrodenstäben verbunden. Beim anschließenden Trennen der beiden Elektrodenstäbe durch einen Zwischenraum werden diese Elektrodenstäbe durch den Isolator in einer gleichbleibenden Relativposition zueinander gehalten. Danach werden z.B. zwei solcher Elektrodenstab-Anordnungen mit einem Trägerelement verbunden, um diese Anordnung gemeinsam zu bearbeiten. In einem weiteren Schritt kann das Trägerelement mit einem weiteren Trägerelement zu einer Elektroden-Vorrichtung zusammengefügt werden. Alternativ wird z.B. nach dem Aufbringen mehrerer kurzer Isolatoren auf die Elektrodenstab-Anordnung das Trägerelement mit den Isolatoren verbunden und der Trennschnitt zwischen den Isolatoren durchgeführt. Die möglichen Ausführungsformen sind jedoch nicht auf diese beiden Beispiele beschränkt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Zwischenraum derart ausgebildet, dass die Präsenz eines Isolators und/oder eines Trägerelements, die über dem Zwischenraum positioniert sind, durch diesen Zwischenraum keinen Einfluss auf die Feldgeometrie des Multipols hat und somit die Flugbahn von Ionen nicht beeinflussen.
Die Flugbahn der Ionen bzw. die Hauptbewegungsrichtung der Ionen bei Vernachlässigung ihrer Kreisbewegung, ist längs zur Elektrodenstab-Anordnung angeordnet, nämlich insbesondere auf der Seite der Elektrodenstab-Anordnung, die der mit den Isolatormitteln bestückten Seite der Elektrodenstab-Anordnung gegenüber liegt. Die Flugbahn der Ionen entspricht somit im Wesentlichen einer Längsachse zur Elektrodenstab-Anordnung, welche nach den o.g. Kriterien, insbesondere auf der gegenüberliegenden Seite der Isolatormittel, angeordnet ist. Um die Beeinflussung der Feldgeometrie zu vermeiden, bildet vorteilhafterweise keine Normale zu dieser Längsachse, eine Sichtachse zu den Isolatormitteln und/oder dem Trägerelement. Eine Normale ist in diesem Zusammenhang eine Achse, die im 90°-Winkel zu der Längsachse steht.
Vorteilhafterweise weist der Zwischenraum dafür z.B. Verwinkelungen auf bzw. ist treppenartig oder schräg ausgebildet und/oder der Ein- und Austrittspunkt des Zwischenraumes aus dem Rohling sind gegeneinander versetzt. Insbesondere eine Ausbildung mit Verwinkelungen bzw. eine stufenartige Ausbildung verhindert, dass der sog. "needle-point effect" die Feldgeometrie stört. Besonders bevorzugt weist der Zwischenraum Verwinkelungen auf und der Ein- und Austrittspunkt des Zwischenraumes aus dem Rohling sind gegeneinander versetzt.
Eine solche Ausführung hat den Vorteil, dass die Wahrscheinlichkeit, dass die Ionen durch den Zwischenraum zum Isolator gelangen, stark reduziert wird. Die Ionen können somit keinen direkten Kontakt zu der Oberfläche des Isolators aufbauen. Daher können die Ionen nicht mit der Oberfläche des Isolators reagieren, weshalb auch keine elektrostatische Ladung dieser Oberfläche durch die Ionen stattfinden kann. Bei einer solchen Aufladung würde das Ion nämlich ein Elektron des Isolators aufnehmen und wäre damit neutralisiert. Der Isolator hingegen wäre positiv geladen, was die Feldgeometrie verändern würde. Ein verändertes elektrisches Feld würde die Flugbahn der weiteren Ionen beeinflussen.
Der Schnitt des Zwischenraumes beginnt z.B. an der Ausnehmung und ist in Richtung der gegenüberliegenden Seite des Rohlings weitergeführt. Der erste Abschnitt ist somit quer zur Längsachse des Rohlings ausgebildet, ein zweiter Abschnitt längs zur Längsachse, woraufhin ein weiterer Abschnitt folgt, der wieder quer zur Längsachse ausgerichtet ist. Natürlich können weitere Verwinkelungen durch weitere längs und quer zur Längsrichtung verlaufende Abschnitte in die Ausgestaltung des Zwischenraumes eingebaut werden.
Weiterhin bevorzugt sind der Übergang von der Ausnehmung zum Zwischenraum und der Austrittspunkt des Zwischenraumes aus der Elektrodenstab-Anordnung gegeneinander versetzt, wobei insbesondere zwischen einem Prefilter und einem Hauptfilter der Austrittspunkt des Zwischenraumes aus der Elektrodenstab-Anordnung bevorzugt in Flugrichtung der Ionen versetzt ist. Dadurch wird verhindert, dass durch eine Oberflächenaufladung des Isolators ein undefiniertes elektrisches Feld entsteht, was die Flugbahn der weiteren Ionen beeinflussen würde.
Der Versatz zwischen Ein- und Austrittspunkt des Zwischenraumes in bzw. aus der Elektrodenstab-Anordnung kann bei dem Übergang zwischen Hauptfilter und Postfilter spiegelverkehrt zum Übergang zwischen Prefilter und Hauptfilter aufgebaut sein, oder in gleicher Weise, also nicht spiegelverkehrt, ausgebildet sein. Ein spiegelverkehrter Aufbau hat den Vorteil, dass der Hauptfilter dadurch symmetrisch ausgebildet ist. Dies hat ein homogeneres Feld zur Folge, was weniger Störeinflüsse für die Ionen bedeutet. Ein gleichartiger Aufbau hingegen, könnte auch beim Übergang zwischen Hauptfilter und Postflter den Vorteil nutzen, dass die Wahrscheinlichkeit, dass die Ionen zum Isolator gelangen, noch geringer gehalten wird, da der Austrittspunkt des Zwischenraumes aus der Elektrodenstab-Anordnung in Flugrichtung versetzt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Zwischenraum, welcher die Abschnitte bzw. die Elektrodenstäbe der Elektrodenstab-Anordnung voneinander trennt, durch ein spanendes und/oder nicht-spanendes Fertigungsverfahren hergestellt. Insbesondere wird bei einem spanenden Verfahren der Zwischenraum in die Elektrodenstab-Anordnung geschliffen, gefräst oder gesägt, z.B. mit einer Seilsäge, oder mittels Wasserstrahlschneiden eingebracht. Alternativ wird bei nicht-spanenden Fertigungsverfahren der Zwischenraum mittels Elektroerosion, Ätzen oder Laserschneiden hergestellt. Insbesondere erfolgt die Herstellung des Zwischenraumes mittels Drahterosion. Die Nutzung von Draht- bzw. Elektroerosion hat den Vorteil, dass im Wesentlichen keine mechanischen Spannungen in den Bauteilen erzeugt werden und eine sehr genaue Abtragung des Metalls möglich ist. Dadurch, dass zunächst die Ausnehmung eingebracht wird, wird verhindert, dass bei Herstellung des Zwischenraumes das Werkzeug, z.B. der erodierende Draht, in Kontakt mit dem Isolator kommt. Der Isolator hält beide Abschnitte während und nach der Trennung zusammen und wirkt als Isolator zwischen Elektrodenstab-Anordnung und Trägerelement.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Ausnehmung in die Elektrodenstab-Anordnung durch ein spanendes oder nicht-spanendes (abtragendes) Fertigungsverfahren eingebracht. Spanende Verfahren können z.B. Fräsen, Sägen, Hobeln, Schleifen, Bohren oder Wasserstrahlschneiden sein. Nicht-spanende bzw. abtragende Verfahren können z.B. durch chemische oder thermische Abtragung ausgeführt werden. So zählt auch die Methode der Elektroerosion, das Ätzen oder Laserschneiden dazu. Vorzugsweise wird die Ausnehmung durch ein spanendes Verfahren in die Elektrodenstab-Anordnung eingebracht. Insbesondere wird die Ausnehmung in die Elektrodenstab-Anordnung gesägt. Alternativ kann die Ausnehmung auch bei der Herstellung des Rohlings durch Gießen eingebracht werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform findet das gleichzeitige Bearbeiten von Endabschnitten des bzw. der Trägerelemente zusammen mit den an diesem bzw. diesen Trägerelementen befestigten Elektrodenstab-Anordnungen in einem Arbeitsgang derart statt, dass jede Elektrodenstab-Anordnung durch die Bearbeitung einen Querschnitt mit einem kreisförmigen Abschnitt und einem nicht-kreisförmigen, insbesondere im Wesentlichen hyperbelförmigen, Abschnitt aufweist, und am Ende dieser gleichzeitigen Bearbeitung das bzw. jedes der Trägerelemente zwei unterschiedlich geformte, jedoch in ihrer Form aneinander angepasste Endabschnitte aufweist. Das Bearbeiten wird vorzugsweise durch Beschleifen durchgeführt, insbesondere durch die Benutzung von einem Schleifstein. Die Elektrodenstab-Anordnung, die bei der Bearbeitung schon in die Elektrodenstäbe getrennt sein kann, wird dabei vorzugsweise in Längsrichtung abgeschliffen, so dass im Querschnitt ein kreisförmiger und ein nicht kreisförmiger Abschnitt entsteht. Dies hat den Vorteil, dass eine bessere Feldgeometrie ausgebildet wird, was zu einer exakteren Messung führt. Die gemeinsame Bearbeitung von Elektrodenstab-Anordnung und Trägerelement durch z.B. Schleifen kann zeitlich auch vor dem Trennen der Elektrodenstab-Anordnung in die Elektrodenstäbe erfolgen. Bevorzugt wird die Bearbeitung jedoch nach dem Trennschnitt ausgeführt.
Die Endabschnitte der Trägerelemente werden durch die Bearbeitung konvex und konkav ausgebildet, so dass sie sich später beim paarweisen Zusammenfügen der Trägerelemente selbst zentrieren. Eine solche Vorgehensweise hat den Vorteil, dass eine sehr präzise Ausrichtung der Elektrodenstab-Anordnungen zueinander gewährleistet ist und somit die Elektrodenstab-Anordnungen nach dem Schleifen nicht mehr justiert werden müssen. Insbesondere resultiert diese Vorgehensweise in einer Genauigkeit der Elektrodenoberflächen zueinander von < 1 μm.
Durch das Bearbeiten der einzelnen Elektrodenstäbe wird jeder Elektrodenstab von einem Rohling zu einer Elektrode. Jede dieser Elektrodenstab-Anordnungen weist durch die Bearbeitung im Querschnitt einen kreisförmigen Abschnitt und einen im Wesentlichen hyperbolischen Abschnitt auf. Die jeweils gleichartig bearbeiteten Elektrodenstäbe aller vorgesehenen Elektrodenstab-Anordnungen bilden insbesondere nach Zusammenfügen zu der Elektroden-Vorrichtung die einzelnen Filter, wie z.B. Prefilter und Hauptfilter.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist jedes Trägerelement an jedem Endabschnitt eine Bohrung oder Gewindebohrung auf. Besonders bevorzugt weist jedes Trägerelement an einem seiner beiden Endabschnitte eine gewindelose Bohrung und an seinem anderen Endabschnitt eine Gewindebohrung auf.
Bevorzugt wird das Beschleifen der Elektrodenstab-Anordnungen mittels eines Schleifsteins, der bereits die Negativform der späteren hyperbolischen Form der Elektrodenstab-Anordnungen und von den Endabschnitten des bzw. der Trägerelemente aufweist, durchgeführt. Das Bearbeiten kann jedoch auch durch Erodieren und oder andere formgebende Verfahren erfolgen.
Die Erfindung zeigt insgesamt ein effektives Verfahren zur Herstellung einer Elektroden-Vorrichtung zur Fokussierung oder Massenfilterung eines Strahls geladener Teilchen. Die Elektroden-Vorrichtung weist dabei Pre- und/oder Postfilter auf, wobei die Elektrodenstab-Anordnungen hochpräzise ausgerichtet sind, insbesondere in Bezug auf die Filterabschnitte zueinander und auf die Abstände zu den anderen Elektrodenstab-Anordnungen des Multipols. Die aus dem erfindungsgemäßen Verfahren resultierende Elektroden-Vorrichtung weist extrem gerade Elektrodenstäbe auf, die eine sehr hohe Parallelität zueinander haben. Somit ist nun auch eine mehrpolige Elektroden-Vorrichtung mit Pre- und/oder Postfiltern möglich, welche hochgenau arbeitet und eine starke Verbesserung zum Stand der Technik darstellt. Insbesondere bietet das Messverfahren dank der Erfindung durch eine bessere Bündelung bzw. Fokussierung des Ionenstrahls eine höhere Transmissionsrate der Ionen und eine höhere Auflösung.
Das Erzeugnis aus dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren, nämlich eine sehr genau arbeitende Elektroden-Vorrichtung, weist mehrere Vorrichtungs-Segmente auf. Die Vorrichtungs-Segmente können zu einer Elektroden-Vorrichtung zusammengefügt werden und bilden dann z.B. einen Quadrupol. Ein Vorrichtungs-Segment weist dabei folgende Merkmale auf: Mindestens eine Elektrodenstab-Anordnung, Haltemittel sowie mindestens einen Zwischenraum, der die Elektrodenstab-Anordnung in mindestens zwei Elektrodenstäbe trennt, so dass diese axial voneinander beabstandet sind und somit elektrisch voneinander getrennt sind. Die Haltemittel umfassen dabei Isolatormittel und mindestens ein Trägerelement, wobei entweder zumindest Teile des Isolatormittels oder das mindestens eine Trägerelement die beiden Abschnitte in einer gleichbleibenden Relativposition zueinander halten.
Bevorzugt weist zumindest ein Isolator der Isolatormittel und/oder die Elektrodenstab-Anordnung eine Ausnehmung auf, welche insbesondere eine größere Ausdehnung in Längsrichtung der Elektrodenstab-Anordnung hat, als der Zwischenraum. Weiterhin bevorzugt ist mindestens ein Isolator der Isolatormittel mit der Elektrodenstab-Anordnung und dem mindestens einen Trägerelement verbunden. Insbesondere sind jeweils zwei Elektrodenstab-Anordnungen mit einem Trägerelement verbunden und sind zusammen derart bearbeitet worden, dass die Filterabschnitte jeweils einen kreisförmigen Abschnitt und einen hyperbolischen Abschnitt aufweisen und die Trägerelemente sich bei Zusammenfügen selbst justieren können, wobei sie eine Elektroden-Vorrichtung bilden.
Die Erfindung umfasst bevorzugt eine mehrpolige Elektroden-Vorrichtung mit mindestens zwei erfindungsgemäßen Vorrichtungs-Segmenten. Vorzugsweise ist die Elektroden-Vorrichtung als Multipol, insbesondere als Quadrupol, ausgebildet und besteht aus zwei erfindungsgemäßen Vorrichtungs-Segmenten. Die Vorrichtungs-Segmente umfassen jeweils vorzugsweise zwei Elektrodenstäbe, die als Hauptfilter ausgebildet sind sowie mindestens zwei Elektrodenstäbe, die als Prefilter ausgebildet sind und/oder mindestens zwei Elektrodenstäbe, die als Postfilter ausgebildet sind. Die einzelnen Elektrodenstäbe sind dabei erfindungsgemäß angeordnet. Die Vorrichtungs-Segmente werden bevorzugt durch die Trägerelemente miteinander verbunden, so dass sie eine Elektroden-Vorrichtung bilden. Insbesondere zentrieren sich die Trägerelemente selbst zueinander durch die beschliffenen Endabschnitte, die konvex und konkav ausgebildet sind und exakt ineinander passen.
Die Erfindung umfasst weiterhin ein Massenspektrometer mit einer erfindungsgemäßen Elektroden-Vorrichtung.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus den anhand der beifügten Zeichnungen näher erläuterten Ausführungsbeispielen. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer Elektrodenstab-Anordnung mit Elektrodenstäben für Pre- und Postfilter;
2 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte S1 bis S5 zur Herstellung einer mit einem Prefilter-Abschnitt ausgestatteten Elektrodenstab-Anordnung;
3 eine alternative Ausführungsform von dem in 2 dargestellten Verfahrensschritt S4,
4 eine schematische Querschnittsansicht des in 2 dargestellten Verfahrensschrittes S3,
5 ein erläuterndes Schema zur Ausbildung des Zwischenraumes nach Schritt S4 der 2,
6–9 mehrere alternative Ausführungsformen der Erfindung,
10 eine schematische Zeichnung einer Seitenansicht einer Elektroden-Vorrichtung,
11 eine stirnseitige Ansicht eines Vorrichtungs-Segments zusammen mit einem Schleifstein zur Bearbeitung und
12 eine perspektivische Ansicht einer mehrpoligen Elektroden-Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik.
Gleiche Bezugsziffern in den Figuren bezeichnen gleiche Teile. Die mit zusätzlichen Buchstaben versehenen Ziffern 9, 13, 15, 17, 19 und 25, wie z.B. 17a, bezeichnen die jeweiligen Teile in dem jeweiligen Ausführungsbeispiel. Fehlt die Angabe eines Buchstabens, sind alle Ausführungsbeispiele des jeweiligen Teils gemeint. Findet sich z.B. die Angabe „Isolator 17“, sind alle Ausführungsbeispiele des Isolators, nämlich 17a bis 17l, gemeint.
1 zeigt ein schematisch vereinfachtes Vorrichtungs-Segment 1 für die Verwendung in einer mehrpoligen Elektroden-Vorrichtung, insbesondere in einem Multipol, eines Massefilters bzw. Massenspektrometers. Das Vorrichtungs-Segment 1 setzt sich dabei u.a. zusammen aus jeweils einem Abschnitt für einen Hauptfilter 3, einen Prefilter 5 und einen Postfilter 7. Die Erfindung ist nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann z.B. ein erfindungsgemäßes Vorrichtungs-Segment 1 auch nur einen Abschnitt für Prefilter 5 oder nur einen Abschnitt für Postfilter 7 aufweisen.
Der Abschnitt für den Prefilter 5 und der Abschnitt für den Postfilter 7 sind von dem Abschnitt für den Hauptfilter 3 durch Zwischenräume elektrisch voneinander getrennt, um unterschiedlich mit Wechselspannung und Gleichspannung beaufschlagt werden zu können. Die gemäß der eingestellten Masse zu detektierenden Ionen gelangen bei einem Multipol im Betrieb z.B. durch das Feld eines Prefilters 5, wo zunächst nur Wechselspannung anliegt, in das Feld des Hauptfilters 3, wo die Gleichspannung hinzugeschaltet wird. Der Prefilter 5 sorgt dafür, dass die Ionen in einem stabileren Zustand in das Feld des Hauptfilters 3 eintreten, wodurch eine bessere Fokussierung der Ionen möglich ist. Die Pre- und Postfilter 5, 7 arbeiten daher ähnlich wie Linsen.
Im Feld des Hauptfilters 3, werden die Ionen nach ihren Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen gefiltert, wobei Ionen, die nicht der gewünschten Masse entsprechen und somit aussortiert werden sollen, von den mit Gleichspannung beaufschlagten Elektrodenstab-Anordnungen angezogen werden und bei Kollision mit dem Vorrichtungs-Segment 1 neutralisiert werden.
Die Ionen, die gezählt werden sollen, und dafür auf den Detektor treffen sollen, werden vor einer Defokussierung durch ein abrupt abbrechendes Feld am Ende des Hauptfilters 3 durch den Postfilter 7 bewahrt. Hier werden z.B. Gleichspannung und Wechselspannung abgeschwächt oder die Gleichspannung komplett abgeschaltet, um eine noch höhere Fokussierung zu erreichen. Bevorzugt wird ein Postfilter 7 in den Fällen eingesetzt, wenn weitere ionenoptische Bauteile vorgesehen sind. Pre-, Haupt- und Postfilter (3, 5, 7) werden aus einer unbearbeiteten Elektrodenstab-Anordnung gebildet, die für jeden Filter einen Elektrodenstab aufweist.
2 zeigt eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte S1 bis S5 für die Herstellung eines Vorrichtungs-Segments 1 mit einem Prefilter 5. Postfilter 7 können in analoger Weise hergestellt werden. In S1 ist zunächst eine unbearbeitete Elektrodenstab-Anordnung 9a gezeigt. Die Elektrodenstab-Anordnung 9 besteht vorzugsweise aus Metall, wobei insbesondere die Metalle Invar oder Vacon infrage kommen. Insbesondere ist die Elektrodenstab-Anordnung 9 als Rundstab gefertigt. Alternativ kann die Elektrodenstab-Anordnung 9 jedoch auch einen trapezförmigen oder rechteckförmigen Querschnitt aufweisen, wobei er dann zur Führung der Ionen, beispielsweise um Kurven, genutzt werden kann.
In Schritt S2 wird, beispielsweise durch Sägen oder Fräsen, eine Ausnehmung 11 in die Elektrodenstab-Anordnung 9a eingebracht. Diese Ausnehmung 11 geht dabei nicht durch die komplette Elektrodenstab-Anordnung 9a hindurch, sondern betrifft nur die Oberfläche. Die Ausnehmung 11 gliedert die Elektrodenstab-Anordnung 9a in zwei Elektrodenstäbe 13a, 15a, welche am Ende des Herstellungsverfahrens zusammen mit den Elektrodenstäben 13a, 15a der anderen Elektrodenstab-Anordnungen 9a die einzelnen Filter (z.B. Hauptfilter, Prefilter) darstellen.
In einem Schritt S3 wird ein Isolator 17a auf die Elektrodenstab-Anordnung 9a aufgebracht, so dass der Isolator 17a die Ausnehmung 11 teilweise oder komplett überdeckt und die Ausnehmung 11 somit als Hohlraum in der Elektrodenstab-Anordnung 9a unter dem Isolator 17a gegeben ist. Der Isolator 17a wird dabei mit beiden Elektrodenstäben 13a, 15a verbunden. Vorzugsweise ist die Verbindung zwischen dem Isolator 17 und der Elektrodenstab-Anordnung 9 nicht-lösbar und durch Klebstoff realisiert. Bevorzugt ist der Isolator 17 als Quarz ausgebildet. Alternativ kann der Isolator 17 auch aus Keramik bestehen. Bevorzugt weist das Metall der Elektrodenstab-Anordnung 9 einen ähnlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten wie der Isolator 17 auf, so dass eine dauerhafte Verbindung zwischen Metall und Isolator 17 möglich ist.
In einem Schritt S4 wird ein Zwischenraum 19a zwischen dem Hohlraum und der gegenüberliegenden Seite der Elektrodenstab-Anordnung 9a hergestellt. Durch den Zwischenraum 19 sind die Elektrodenstäbe 13, 15 axial voneinander beabstandet. Es besteht somit eine elektrische Trennung zwischen den Elektrodenstäben 13, 15, so dass die Elektrodenstäbe 13, 15 unabhängig voneinander mit Spannungen beaufschlagt werden können. Der Isolator 17a hält während des Trennvorgangs die Elektrodenstäbe 13a, 15a in einer gleichbleibenden relativen Position zueinander, so dass eine aufwändige Justierung entfällt.
Für die Ausbildung des Zwischenraumes 19 sind verschiedene Methoden geeignet. Insbesondere infrage dafür kommen Fräsen, Bohren, Sägen und Elektroerosion. Bevorzugt wird beim Sägen eine Seilsäge oder ein Sägedraht genutzt, der z.B. in kurzen Abständen mit Diamant-Segmenten besetzt sein kann. Dieses Verfahren eröffnet die Möglichkeit, den Zwischenraum flexibel zu gestalten und z.B. auch Ecken einzubringen. Besonders bevorzugt kann die Herstellung des Zwischenraumes 19 mittels Drahterosionschneiden geschehen. Die Ausnehmung 11 verhindert dabei, dass z.B. der erodierende Draht bei der Trennung der Elektrodenstab-Anordnung 9 die zwei Elektrodenstäbe 13, 15 mit dem Isolator 17 in Kontakt kommt.
Ein durchgehender Schnitt der Zwischenraumes 19 ist notwendig, um die beiden Elektrodenstäbe 13 und 15 der Elektrodenstab-Anordnung 9 getrennt voneinander beschalten zu können. In 2 kann der erste Elektrodenstab 13a als späterer Teil des Prefilters 5 und der zweite Elektrodenstab 15a als späterer Teil des Hauptfilters 3 angesehen werden. Im Falle, dass eine Herstellung eines Postfilters 7 erfolgt, entspricht der erste Elektrodenstab 13a dem Hauptfilter 3 und der zweite Elektrodenstab 15a dem Postfilter 7.
Vorzugsweise ist die Trennung der beiden Elektrodenstäbe 13, 15 durch die Ausnehmung 11 und den Zwischenraum 19 derart ausgebildet, dass keine Normale zur Längsachse der Elektrodenstab-Anordnung 9, eine Sichtachse zum Isolator 17 bildet. Dies hat den Vorteil, dass die Ionen nicht in Kontakt zum Isolator 17 treten können und somit keine Oberflächenaufladung des Isolators 17 durch die Ionen stattfinden kann. Eine Oberflächenaufladung des Isolators 17 würde die Feldgeometrie negativ beeinflussen.
Vorzugsweise weist der Zwischenraum 19a für die letztgenannte Ausbildung Verwinkelungen auf bzw. ist treppenartig ausgebildet. Der Austrittspunkt 21 des Zwischenraumes 19a aus der Elektrodenstab-Anordnung 9a ist dabei bevorzugt gegenüber dem Übergang 23 zwischen der Ausnehmung 11 und dem Zwischenraum 19a versetzt. Bevorzugt ist dieser Versatz bei dem Übergang von Prefilter zu Hauptfilter in Flugrichtung der Ionen ausgebildet, d.h. der Austrittspunkt 21 liegt näher zum Hauptfilter 3. Dies macht einen Kontakt der Ionen mit dem Isolator 17a noch unwahrscheinlicher, da die Ionen, einmal in eine Richtung bewegt, mit großer Wahrscheinlichkeit nicht die entgegen gesetzte Richtung einschlagen werden, um durch den Zwischenraum 19a zum Isolator 17a zu gelangen. Vorzugsweise werden für das Schneiden von Verwinkelungen bzw. für die treppenartige Ausbildung ein Sägedraht bzw. eine Seilsäge oder die Methode der Elektroerosion genutzt, da damit sehr flexible Schnitte möglich sind.
In einem Schritt S5 wird mindestens ein Trägerelement 25a mit dem Isolator 17a verbunden. Die Verbindung zwischen dem Isolator 17 und dem Trägerelement 25 erfolgt vorzugsweise durch Kleben. Auf dem Trägerelement 25, welches vorzugsweise im Querschnitt halbkreisbogenförmig ausgebildet ist, wird bevorzugt eine weitere bearbeitete Elektrodenstab-Anordnung 9 angeordnet. In einem Schritt S6 (nicht dargestellt) werden die Elektrodenstab-Anordnungen 9 gemeinsam mit dem Trägerelement 25 bearbeitet. Das gemeinsame Bearbeiten von Elektrodenstab-Anordnungen 9 und Trägerelementen 25 geschieht vorzugsweise durch Beschleifen, insbesondere durch einen Schleifstein. Die Querschnitte der Elektrodenstab-Anordnungen 9 erhalten dadurch jeweils einen kreisförmigen Abschnitt und einen nicht-kreisförmigen, insbesondere im Wesentlichen hyperbelförmigen, Abschnitt. Die Endabschnitte der Trägerelemente 25 werden gleichzeitig konvex und konkav ausgebildet, um beim späteren Zusammenfügen mit einem weiteren Trägerelement 25 eine Selbstzentrierung zu erreichen.
Der Vorteil eines solchen Verfahrens ist eine sehr präzise Anordnung der Elektrodenoberflächen zueinander, die sonst nur mit sehr viel mehr Aufwand nach dem Schleifen der Einzelteile erreicht werden könnte.
3 zeigt eine alternative Ausführungsform von Schritt S4, insbesondere von dem Zwischenraum 19a aus 2. Der Zwischenraum 19b ist dabei derart ausgebildet, dass er einen schrägen Schnitt aufweist. Auch hier ist es vorteilhaft, wenn – zumindest beim Übergang zwischen Prefilter und Hauptfilter – der Austrittspunkt 21 des Zwischenraumes 19b aus der Elektrodenstab-Anordnung 9b näher zum Hauptfilter 3 liegt, als der Übergang 23 zwischen der Ausnehmung 11 und dem Zwischenraum 19b.
4 zeigt eine Querschnittsansicht von Schritt S3, wobei der Betrachter direkt in die Ausnehmung 11 blickt. Der obere Teil der Elektrodenstab-Anordnung 9c ist für die Bildung der Ausnehmung 11 abgetragen. Der Isolator 17c ist über der Ausnehmung 11 aufgebracht, so dass die Ausnehmung 11 von dem Isolator 17c zumindest teilweise überdeckt wird. Der Zwischenraum 19c (hier nicht dargestellt) wird anschließend z.B. durch Drahterosion zwischen dem späteren Austrittspunkt 21 und dem Hohlraum der Ausnehmung 11 hergestellt.
5 zeigt eine schematische Ansicht der Elektrodenstab-Anordnung 9d. Die Flugrichtung 27 der Ionen 29 ist in Längsrichtung, also parallel zur Längsachse 31 der Elektrodenstab-Anordnung 9, festgelegt. Die Längsachse 31 ist dabei an der Seite der Elektrodenstab-Anordnung 9 angeordnet, die der Seite, an welcher der Isolator 17 aufgebracht ist, gegenüber liegt. Keine Normale 33 zur Längsachse 31 der Elektrodenstab-Anordnung 9 stellt eine Sichtachse zum Isolator 17 dar. Insbesondere wird dies durch die Verwinkelungen und durch den Versatz des Eintritts- und Austrittspunktes 21, 23 des Zwischenraumes 19d in bzw. aus der Elektrodenstab-Anordnung 9d sichergestellt. Durch diese Maßnahme wird komplett oder zumindest teilweise verhindert, dass die Ionen 29 die Oberfläche des Isolators 17d elektrostatisch aufladen und dadurch die Feldgeometrie verändern.
6 zeigt alternative Ausführungsformen A, B und C von Schritt S4 aus 2. 6A zeigt dabei eine Ausnehmung 34, welche in den Isolator 17e anstatt in die Elektrodenstab-Anordnung 9e eingebracht ist. Alternativ kann, wie in 6B gezeigt, die Ausnehmung 11, 34 auch sowohl in der Elektrodenstab-Anordnung 9f wie auch im Isolator 17f vorhanden sein. Die Ausnehmung 11, 34 verhindert jeweils, dass das Trennwerkzeug beim Trennen der Elektrodenstab-Anordnung 9f in die zwei Elektrodenstäbe 13f, 15f mit dem Isolator 17f in Kontakt kommt. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn der Zwischenraum 19f durch Elektroerosion in die Elektrodenstab-Anordnung 9f eingebracht wird. Als weitere Alternative kann, wie in 6C gezeigt, der Isolator 17g und die Elektrodenstab-Anordnung 9g ohne Ausnehmung 11, 34 ausgestaltet sein.
7 und 8 zeigen alternative Ausführungsformen, bei denen die jeweiligen Trägerelemente 25h, i die Elektrodenstäbe 13h, i, 15h, i in der gleichbleibenden relativen Position zueinander halten.
7 zeigt mehrere kurze Isolatoren 17h’ bis 17h’’’’, wobei jeweils zwei der Isolatoren 17h’ bis 17h’’’’ auf einem Elektrodenstab 13h, 15h angeordnet sind. Die Verwendung mehrerer Isolatoren 17h’ bis 17h’’’’, insbesondere durch die Anordnung in den äußeren Bereichen der Elektrodenstäbe 13h, 15h, erhöht die Stabilität des Vorrichtungs-Segments 1. Das Trägerelement 25h ist mit den Isolatoren 17h’ bis 17h’’’’ verbunden, wobei die beiden Elektrodenstäbe 13h, 15h dadurch von dem Trägerelement 25h in einer gleichbleibenden Relativposition zueinander gehalten werden. Vorzugsweise ist der Zwischenraum 19h auch in diesem Fall treppenartig ausgebildet, damit auch hier keine Sichtachse zum Trägerelement 25h besteht. Die Isolatoren 17h’ bis 17h’’’’ können zudem unterschiedliche Längen aufweisen.
8 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform, wobei jeweils ein langer Isolator 17i’, 17i’’ auf jeweils einem der Elektrodenstäbe 13i, 15i angeordnet ist. Auch eine solche Ausbildung erhöht, wie der Einsatz mehrerer kurzer Isolatoren 17h’ bis 17h’’’’ in 7, die Stabilität des Vorrichtungs-Segments 1.
9 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform, wobei ein langer Isolator 17j beide Elektrodenstäbe 13j, 15j miteinander verbindet. In diesem Fall hält nicht mehr das Trägerelement 25 die Elektrodenstäbe 13j, 15j zusammen und in einer gleichbleibenden Relativposition zueinander, sondern der Isolator 17j, welcher über dem Zwischenraum 19j platziert ist.
10 zeigt eine Elektroden-Vorrichtung 35, welche aus zwei Vorrichtungs-Segmenten 1 zusammengesetzt ist. Die Vorrichtungs-Segmente 1 weisen jeweils ein Trägerelement 25 auf, wobei die Endabschnitte 37 der Trägerelemente 25 konvex und konkav ausgebildet sind und mit dem jeweils anderen Trägerelement 25 ineinander passen. Die Elektrodenstab-Anordnungen 9 sind jeweils an der Innenseite der Trägerelemente 25 durch Isolatoren 17 an den Trägerelementen 25 befestigt. Die Vorrichtungs-Segmente 1 werden bevorzugt vor dem Zusammenfügen zur Elektroden-Vorrichtung 35 bearbeitet, insbesondere geschliffen, so dass die Elektrodenstab-Anordnungen 9 jeweils einen kreisförmigen Abschnitt und einen im Wesentlichen hyperbelförmigen Abschnitt erhalten (hier nicht gezeigt) und das Trägerelement 25 die konvex und konkav geformten Endabschnitte 37 erhält. Die Trägerelemente 25 können entweder über fast die gesamte Länge der Elektrodenstab-Anordnungen 9 erstreckt werden, oder als ringartige Elemente an einzelnen Positionen angeordnet werden. Beim Einbau in ein Massenspektrometer wird die Elektroden-Vorrichtung 35 mittels der Trägerelemente 25 in dem Massenspektrometer befestigt.
11 zeigt eine stirnseitige Ansicht eines Vorrichtungs-Segments 1 mit einem Schleifstein 39 zur Bearbeitung der Elektrodenstab-Anordnungen 9 und der Endabschnitte 37 des Trägerelements 25. Dieser Schleifstein 39 wird auf die Elektrodenstab-Anordnungen 9 und die Endabschnitte 37 aufgesetzt. Zum Schleifen wird der Schleifstein 39 relativ zu den Elektrodenstab-Anordnungen 9 und den Endabschnitten 37 in Längsrichtung der Elektrodenstab-Anordnungen hin- und hergeschoben, bis die Elektrodenstab-Anordnungen 9 und die Endabschnitte 37 der Trägerelemente 25 die gewünschte Form erhalten haben. Die Elektrodenstab-Anordnungen 9 weisen mehrere Elektrodenstäbe 13, 15 (hier nicht gezeigt) auf, die während der Bearbeitung entweder voneinander getrennt oder nicht voneinander getrennt sind.
12 zeigt eine Elektroden-Vorrichtung 350 gemäß dem Stand der Technik. Dabei weist die Elektroden-Vorrichtung 350 vier Trägerelemente 250 auf, welche jeweils mit zwei von insgesamt vier Elektrodenstab-Anordnungen 90 verbunden sind. Die Verbindung zwischen den Trägerelementen 250 und den Elektrodenstab-Anordnungen 90 wird dabei unter Zwischenschaltung jeweils eines Isolators 170 vorgenommen. Ein Endabschnitt 370 eines Trägerelements 250 weist eine Bohrung 410, insbesondere eine gewindelose Bohrung, auf, während der andere Endabschnitt 370 des Trägerelements 250 bzw. der gegenüberliegende Endabschnitte 370 des gegenüberliegenden, im Eingriff stehenden Trägerelements 250 eine Gewindebohrung aufweist (nicht dargestellt), in die eine Schraube 430 eingeschraubt werden kann. Alle vier Trägerelemente 250 sind dabei identisch ausgebildet. Es kann somit mit einer einzigen Form von Trägerelementen 250 gearbeitet werden.
Die vorliegende Erfindung würde nun z.B. im Bereich der Trägerelemente 250, insbesondere an einer Position der Elektrodenstab-Anordnungen 90, welche ungefähr in der Mitte bzw. auf der Hälfte der Isolatoren 170 liegt, einen Zwischenraum vorsehen, welcher die Elektrodenstab-Anordnungen 90 in Elektrodenstäbe trennt, so dass diese unterschiedliche Potentiale erhalten können.
Alle in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen genannten Merkmale sind sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche kombinierbar. Die Offenbarung der Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen bzw. beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt. Vielmehr sind alle im Rahmen der Erfindung sinnvollen Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 944900 [0002]
DE 102004054835 A1 [0004]
EP 1657737 B1 [0004, 0007]
DE 2215763 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Miller & Denton, 1986, "The Quadrupole Mass Filter: Basic Operating Concepts", Journal of Chemical Education, Volume 63, No. 7, Seiten 617 bis 623 [0003]
Dawson, 1971, "Fringing Fields In The Quadrupole Mass Filter", International Journal of Mass Spectrometry and Ion Physics, Volume 6, Seiten 33 bis 44 [0004]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer aus mehreren Vorrichtungs-Segmenten (1) gebildeten mehrpoligen Elektroden-Vorrichtung (35), insbesondere eines Multipols, zum Einsatz in einem Massenspektrometer, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Bilden eines Vorrichtungs-Segments (1) aus einer oder mehreren unbearbeiteten Elektrodenstab-Anordnungen (9) – jedoch nur aus einem Teil der für die Elektroden-Vorrichtung (35) vorgesehenen Gesamtanzahl von Elektrodenstab-Anordnungen (9) – und Haltemitteln (17, 25), wobei die Haltemittel (17, 25) ein oder mehrere Trägerelemente (25) aufweisen, b) Zusammenfügen mehrerer Vorrichtungs-Segmente (1) zu der Elektroden-Vorrichtung (35) durch Verbinden der Trägerelemente (25), dadurch gekennzeichnet, dass c) die Elektroden-Vorrichtung (35) mehrere Filter, nämlich neben einem Hauptfilter (3) mindestens ein Pre- und/oder Postfilter (5, 7), aufweist, wobei jede Elektrodenstab-Anordnung (9) mehrere Elektrodenstäbe (13, 15) aufweist, deren Längsachsen in einer geraden Linie angeordnet sind, wobei die Anzahl der Elektrodenstäbe (13, 15) jeder Elektrodenstab-Anordnung (9) der Anzahl der vorgesehenen Filter entspricht, und das Verfahren ein Bearbeiten der Vorrichtungs-Segmente (1), nämlich ein gleichzeitiges Bearbeiten von Endabschnitten (37) des bzw. der Trägerelemente (25) zusammen mit den an diesem bzw. diesen Trägerelementen (25) befestigten Elektrodenstab-Anordnungen (9) in einem Arbeitsgang umfasst und d) die Schritte a) bis c) mehrfach und zwar so oft durchgeführt werden, bis die für die Elektroden-Vorrichtung (35) vorgesehene Gesamtanzahl von Elektrodenstab-Anordnungen (9) bereitgestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenstäbe (13, 15) einer Elektrodenstab-Anordnung (9) elektrisch voneinander getrennt und dabei jeweils mittels eines Zwischenraumes (19) axial voneinander beabstandet werden und die Elektrodenstäbe (13, 15) einer Elektrodenstab-Anordnung (9) während und nach dem Trennen durch die Haltemittel (17, 25) in einer gleichbleibenden relativen Position zueinander gehalten werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum bzw. die Zwischenräume (19) in jeder Elektrodenstab-Anordnung (9) mittels Sägen, Fräsen, Schleifen, Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden, Ätzen oder Elektroerosion hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenstäbe (13, 15) einer Elektrodenstab-Anordnung (9) voneinander getrennt sind und jeweils mittels eines Zwischenraumes (19) axial voneinander beabstandet und mittels einer Ausrichtvorrichtung axial zueinander ausgerichtet angeordnet werden, wobei die Elektrodenstäbe (13, 15) einer Elektrodenstab-Anordnung (9) durch die Haltemittel (17, 25) in einer gleichbleibenden relativen Position zueinander gehalten werden, insbesondere indem diese Elektrodenstäbe (13, 15) an den Haltemitteln, beispielsweise mittels Kleben, befestigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Isolatormittel (17) Teil der Haltemittel (17, 25) sind und diese Isolatormittel (17) mit jeder Elektrodenstab-Anordnung (9) und das Trägerelement bzw. die Trägerelemente (25) mit mindestens einem Isolator (17) dieser Isolatormittel (17) verbunden werden, wobei die Elektrodenstäbe (13a, b, d–j, 15a, b, d–j) jeder Elektrodenstab-Anordnung (9a, b, d–j), insbesondere vor dem Trennen, durch mindestens einen Isolator (17a, b, d–g, j) und/oder mindestens ein Trägerelement (25h, i) miteinander verbunden werden, so dass entweder der mindestens eine Isolator (17a, b, d–g, j) oder das mindestens eine Trägerelement (25h, i) die Elektrodenstäbe (13a, b, d–j, 15a, b, d–j) in der gleichbleibenden relativen Position zueinander halten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder Elektrodenstab-Anordnung (9) der Zwischenraum bzw. die Zwischenräume (19) derart ausgebildet werden, dass, ausgehend von einer Längsachse (31) der Elektrodenstab-Anordnung (9), welche an der Seite der Elektrodenstab-Anordnung (9) angeordnet ist, die der Seite mit dem mindestens einen Isolator (17) gegenüber liegt, keine Normale (33) zu dieser Längsachse (31) eine Sichtachse zum mindestens einen Isolator (17) und/oder zum Trägerelement bzw. zu den Trägerelementen (25) bildet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder Elektrodenstab-Anordnung (9a, b, d–g, j) der mindestens eine Isolator (17a, b, d–g, j) die Elektrodenstäbe (13a, b, d–g, j, 15a, b, d–g, j) in der gleichbleibenden relativen Position zueinander hält und für jeden Zwischenraum (19a, b, d–f) die Elektrodenstab-Anordnung (9a, b, d, f) und/oder der mindestens eine Isolator (17e, f) mit einer Ausnehmung (11, 34) versehen wird, wobei die Ausnehmung (11, 34) derart angeordnet wird, dass die Ausnehmung (11, 34) zwischen dem mindestens einen Isolator (17a, b, d–f) und dem jeweiligen Zwischenraum (19a, b, d–f) liegt und der jeweilige Zwischenraum (19a, b, d–f) mit der Ausnehmung (11, 34) verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (11, 34) in die Elektrodenstab-Anordnung (9a, b, d, f) und/oder den mindestens einen Isolator (17e, f) mittels Sägen, Fräsen, Schleifen, Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden, Ätzen oder Elektroerosion eingebracht wird und die Ausnehmung (11) in die unbearbeitete Elektrodenstab-Anordnung (9a, b, d, f) alternativ mittels Gießen eingebracht wird.
Aus mehreren Vorrichtungs-Segmenten (1) gebildete, mehrpolige Elektroden-Vorrichtung (35), insbesondere Multipol, zum Einsatz in einem Massenspektrometer, wobei a) ein oder mehrere Elektrodenstab-Anordnungen (9) – jedoch nur ein Teil der für die Elektroden-Vorrichtung (35) vorgesehenen Gesamtanzahl von Elektrodenstab-Anordnungen (9) – und Haltemittel (17, 25) ein Vorrichtungs-Segment (1) bilden, wobei die Haltemittel (17, 25) ein oder mehrere Trägerelemente (25) (17, 25) aufweisen, b) jede Elektrodenstab-Anordnung (9) bearbeitet ist und c) mehrere Vorrichtungs-Segmente (1) durch Verbinden der Trägerelemente (25) zu der Elektroden-Vorrichtung (35) zusammengefügt sind, dadurch gekennzeichnet, dass d) die mehrpolige Elektroden-Vorrichtung (35) mehrere Filter, nämlich neben einem Hauptfilter (3) mindestens ein Pre- und/oder Postfilter (5, 7), aufweist und jede Elektrodenstab-Anordnung (9) dafür mehrere Elektrodenstäbe (13, 15) aufweist, deren Längsachsen in einer geraden Linie angeordnet sind, wobei die Anzahl der Elektrodenstäbe (13, 15) jeder Elektrodenstab-Anordnung (9) der Anzahl der vorgesehenen Filter entspricht.
Elektroden-Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenstäbe (13, 15) jeder Elektrodenstab-Anordnung (9) jeweils mittels eines Zwischenraumes (19) axial voneinander beabstandet und dadurch elektrisch voneinander getrennt sind und die Haltemittel (17, 25) die Elektrodenstäbe (13, 15) in einer gleichbleibenden relativen Position zueinander halten.
Elektroden-Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Isolatormittel (17) Teil der Haltemittel (17, 25) sind und diese Isolatormittel (17) mit jeder Elektrodenstab-Anordnung (9) und das Trägerelement bzw. die Trägerelemente (25) mit mindestens einem Isolator (17) dieser Isolatormittel (17) verbunden sind, wobei die Elektrodenstäbe (13a, b, d–j, 15a, b, d–j) jeder Elektrodenstab-Anordnung (9a, b, d–j) durch mindestens einen Isolator (17a, b, d–g, j) und/oder mindestens ein Trägerelement (25h, i) miteinander verbunden sind, so dass entweder der mindestens eine Isolator (17a, b, d–g, j) oder das mindestens eine Trägerelement (25h, i) die Elektrodenstäbe (13a, b, d–j, 15a, b, d–j) in der gleichbleibenden relativen Position zueinander halten.
Elektroden-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum bzw. die Zwischenräume (19) jeder Elektrodenstab-Anordnung (9) derart ausgebildet sind, dass, ausgehend von einer Längsachse (31) der Elektrodenstab-Anordnung (9), welche an der Seite der Elektrodenstab-Anordnung (9) angeordnet ist, die der Seite mit dem mindestens einen Isolator (17) gegenüber liegt, keine Normale (33) zu dieser Längsachse (31) eine Sichtachse zum mindestens einen Isolator (17) und/oder zum Trägerelement bzw. zu den Trägerelementen (25) bildet.
Elektroden-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder Elektrodenstab-Anordnung (9a, b, d–g, j) der mindestens eine Isolator (17a, b, d–g, j) die Elektrodenstäbe (13a, b, d–g, j, 15a, b, d–g, j) in der gleichbleibenden relativen Position zueinander hält und für jeden Zwischenraum (19a, b, d–f) die Elektrodenstab-Anordnung (9a, b, d, f) und/oder der mindestens eine Isolator (17e, f) mit einer Ausnehmung (11, 34) versehen ist, wobei die Ausnehmung (11, 34) derart angeordnet ist, dass die Ausnehmung (11, 34) zwischen dem mindestens einen Isolator (17a, b, d–f) und dem jeweiligen Zwischenraum (19a, b, d–f) liegt und der jeweilige Zwischenraum (19a, b, d–f) mit der Ausnehmung (11, 34) verbunden ist.
Elektroden-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass a) der Zwischenraum bzw. die Zwischenräume (19) in der Elektrodenstab-Anordnung (9) mittels Sägen, Fräsen, Schleifen, Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden, Ätzen oder Elektroerosion hergestellt sind und/oder b) die Ausnehmung (11, 34) in die Elektrodenstab-Anordnung (9a, b, d, f) und/oder den Isolator (17e, f) durch Sägen, Fräsen, Schleifen, Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden, Ätzen oder Elektroerosion eingebracht ist und die Ausnehmung (11) in die Elektrodenstab- Anordnung (9a, b, d, f) alternativ durch Gießen der unbearbeiteten Elektrodenstab-Anordnung (9a, b, d, f) eingebracht ist.
Massenspektrometer mit einer mehrpoligen Elektroden-Vorrichtung (35) nach einem der Ansprüche 9 bis 14.