DE102016009641A1

DE102016009641A1 - Detektor- und Schlitzkonfiguration in einem lsotopenverhältnis-Massenspektrometer

Info

Publication number: DE102016009641A1
Application number: DE102016009641.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Deerberg; Michael Krummen; Ronald Seedorf; Silke Seedorf
Original assignee: Thermo Fisher Scientific Bremen GmbH
Current assignee: Thermo Fisher Scientific Bremen GmbH
Priority date: 2015-08-14
Filing date: 2016-08-08
Publication date: 2017-02-16
Anticipated expiration: 2036-08-09
Also published as: CN106469638B; GB201514536D0; GB2541391B; US9768003B2; GB2541391A; US20170047214A1; DE102016009641B4; CN106469638A

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Konfigurieren eines Faraday-Detektors 140 in einem Massenspektrometer 10 beschrieben. Das Massenspektrometer 10 definiert eine zentrale Ionenstrahlachse I, und der Faraday-Detektor 140 ist relativ zu der zentralen Ionenstrahlachse I beweglich. Der Faraday-Detektor 140 enthält eine Detektoranordnung, die eine Detektoroberfläche 230 aufweist, und einen Faraday-Schlitz 210, der einen Eintritt für Ionen in die Detektoranordnung definiert, wobei der Faraday-Detektor 140 eine Längsachse A aufweist, die durch den Faraday-Schlitz 210 hindurch verläuft. Eine Breite des Faraday-Schlitzes 210 wird ausgewählt, und der Winkels α zwischen der Längsachse, A, des Faraday-Detektors 140 und der zentralen Ionenstrahlachse I wird justiert. Dieser verhindert den Eintritt von einfallenden Ionen in den Detektorbecher 200 des Faraday-Detektors 140, außerhalb eines maximalen Eintrittswinkels γ, der definiert ist zwischen der Längsachse A des Faraday-Detektors 140 und einer Einfallsrichtung B der Ionen, am Faraday-Detektor 140. α und/oder γ sind entsprechend dem Kriterium ausgewählt, dass Ionen, die in die Detektoranordnung eindringen, an einer Stelle auf die Detektoroberfläche 230 auftreffen sollten, die verhindert, dass dadurch generierte Sekundärelektronen den Faraday-Detektor 140 durch den Faraday-Schlitz 210 verlassen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Konfiguration von Detektoren und Schlitzen in einem Multikollektor-Isotopenverhältnis-Massenspektrometer wie z. B. einem Sektorfeld-Massenspektrometer zur hochauflösenden Analyse von elementaren und molekularen Spezies.
Hintergrund der Erfindung
Die quantitative Analyse von elementaren und molekularen Spezies und oftmals eines Isotopenverhältnisses von Spezies, ist in vielen Bereichen der Wissenschaft von entscheidendem Interesse. Zum Beispiel findet die genaue und quantitative Bestimmung von elementaren und molekularen Spezies Anwendung in der Umweltwissenschaft, der Materialwissenschaft, der Biowissenschaft und der Geologie.
Eine fundamentale Herausforderungen für die genaue und präzise quantitative Massenspektrometrie von elementaren und molekularen Spezies ist die Störung zwischen einer Spezies von Interesse und einer anderen Spezies, die dieselbe nominelle Masse aufweist. Ein Beispiel einer problematischen Störung ist die von Isotopologen in einer Probe, die dieselbe nominelle Masse aufweisen. Zum Beispiel weisen bei der Analyse von Methan ¹³CH₄ ⁺, ¹²CH₃D⁺ und ¹²CH₅ ⁺ alle eine nominelle Masse von 17 auf, aber eine exakte Masse, die sich als Konsequenz des Kernmassendefekts unterscheidet.
Um die Unterscheidung zwischen störenden Spezies, z. B. von Isotopologen mit gleicher nomineller Masse, zu ermöglichen, ist ein Massenspektrometer mit einer relativ hohen Massengenauigkeit erforderlich. Ein derartiges Gerät, das von Thermo Finnigan unter dem Markennamen Neptune^TM vertrieben wird, ist in Weyer et al, International Journal of Mass spectroscopy, 226, (2003) S. 355–368, beschrieben. Beim Neptune^TM-Gerät handelt es sich um ein doppeltfokussierendes Multi-Kollektor-Massenspektrometer mit induktiv gekoppeltem Plasma (Multiple Collector Inductively Coupled Plasma, MC-ICP), das zum Bestimmen von isotopischen Fraktionen von atomaren und polyatomaren Ionen verwendet werden kann. Die Detektorkammer des Massenspektrometers ist mit einer Vielzahl von Faraday-Kollektoren ausgestattet. Die Ionen werden durch den Massenanalysator entsprechend ihrem Masse-Ladung-Verhältnis räumlich getrennt. Jeder Faraday-Kollektor ist präzise im Hinblick auf die atomaren und polyatomaren Ionen einer bestimmten nominellen Masse ausgerichtet. Die Faraday-Kollektoren weisen jeweils einen Eintrittsschlitz auf. Bei der Verwendung werden die Parameter des Massenanalysators justiert, sodass Ionen unterschiedlicher Massen über den Schlitz hinweg gescannt werden. Mit geeignet hoher Auflösung können Ionenspezies mit derselben nominellen Masse aber unterschiedlichen tatsächlichen Massen getrennt nachgewiesen werden.
Unsere ebenfalls anhängige Anmeldung Nr. GB 1514471.0 , eingereicht am selben Tag, beschreibt ein doppeltfokussierendes Gas-Isotopenverhältnis-Massenspektrometer (Gas Isotope Ratio Mass Spectrometer, GIRMS), das von Thermo Fisher Scientific unter dem Namen 253 Ultra^(TM) entwickelt wurde. Das Gerät verfügt über einen Mehrfach-Kollektor, der in der Fokalebene eines doppeltfokussierenden Magnetsektor-Massenanalysators positioniert ist. Mithilfe eines umschaltbaren Spektrometer-Eintrittsschlitzes kann automatisch eine hohe, mittlere und niedrige Auflösung gewählt werden. Das Gerät ermöglicht Auflösungen bis zu mehreren Zehntausenden.
Der Mehrfach-Kollektor umfasst einen fixierten axialen Kollektor, bei dem es sich um einen Dualmodus-Detektor mit einem Faraday-Käfig und einem Ionenzähldetektor mit hoher Empfindlichkeit (SEM) handelt. Der Mehrfach-Kollektor trägt auch 8 bewegliche Detektorplattformen, die als 4 Plattformen auf jeder Seite dieses feststehenden axialen Kollektors montiert sind. Jede bewegliche Detektorplattform ist mit einem Faraday-Detektor ausgestattet und kann auch einen CDD-Ionenzähldetektor (Compact Discrete Dynode) tragen. Insgesamt kann damit der Mehrfach-Kollektor 9 Faraday-Detektoren (den axialen Detektor plus 8 weitere, auf jeder Seite der Achse 4 angeordnet) und 8 CCDs (wiederum 4 auf jeder Seite des axialen Faraday-Detektors) tragen.
1 zeigt einen idealen hochauflösenden Scan über den Schlitz eines Faraday-Kollektors in einem doppeltfokussierenden Gas-Isotopenverhältnis-Massenspektrometer wie dem oben beschriebenen 253 Ultra^TM. Das Vorhandensein von „Stufen” an den Schultern des Hauptpeaks ist analytisch interessant, da es eventuell die Identifizierung von verschiedenen Isotopologen oder anderen unterschiedlichen Spezies ermöglicht.
2 zeigt einen Scan über einen Faraday-Detektorschlitz mit einem ersten Signalartefakt, das manchmal beobachtet werden kann, wenn das Massenspektrometer bei hohen Auflösungen bis zu beispielsweise 40.000 betrieben wird. Das Artefakt ist in der Figur mit 1 beschriftet. Wie ersichtlich ist, befindet sich das Artefakt proximal zur Schulter des Peaks, wo analytisch interessante Informationen vorhanden sein können. Damit ist das Vorhandensein des Artefakts 1 in 2 unerwünscht.
3 zeigt einen hochauflösenden Scan über einen Faraday-Detektorschlitz mit einem zweiten Signalartefakt, in der Figur mit 2 beschriftet, das ebenfalls manchmal beobachtet werden kann. Wiederum befindet sich das Artefakt 2 am Ende bzw. an der Schulter des Hauptpeaks, und sein Vorhandensein kann die Fähigkeit zur Erkennung von analytisch signifikanten Peakinformationen verringern oder vollständig maskieren, die ansonsten an den Peakschultern sichtbar wären.
Die vorliegende Erfindung strebt nach der Identifizierung und Lösung von Problemen mit Isotopenverhältnis-Massenspektrometern wie dem GIRMS und MC-ICP MS, die in den verschiedenen oben beschriebenen unerwünschten Artefakten resultieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfinder haben verschiedene Schwierigkeiten identifiziert, die sich aus der oben beschriebenen Mehrfach-Kollektoranordnung ergeben.
4 zeigt, schematisch, einen Teil eines Mehrfach-Kollektors 100 für ein Dualsektor-Massenspektrometer, zusammen mit einem Ionenstrahl 110. Wie oben erklärt wurde, umfasst der Mehrfach-Kollektor 100 einen fixierten axialen Kollektor 120 zusammen mit einer Mehrzahl von beweglichen Kollektoren (130). In 4 sind nur einige der beweglichen Kollektoren (130a, 130b, 130c, 130e, 130f) dargestellt, und aus Gründen der Klarheit wurden die CDDs weggelassen. Wie in 4 ersichtlich ist, ist der fixierte axiale Kollektor 120 auf einer zentralen Achse I des Ionenstrahls 110 positioniert, und eine Fokalebene P verläuft um die Zentralachse I des Ionenstrahls herum, in einem Winkel von ungefähr 45 Grad dazu. Die beweglichen Kollektoren 130 (zusammen mit dem fixierten axialen Kollektor 120) sind seitlich beabstandet entlang der Fokalebene P, und jeder der beweglichen Kollektoren 130 ist entlang der Fokalebene beweglich. Mindestens einige, optional alle, der beweglichen Kollektoren können auf einer jeweiligen motorisierten Plattform montiert sein. Alle beweglichen Kollektoren, die nicht auf einer motorisierten Plattform montiert sind, können in ihrer Position bewegt werden, indem sie durch einen oder mehrere bewegliche Kollektoren geschoben oder gezogen werden, die auf einer motorisierten Plattform montiert sind. Typischerweise ist jeder zweite Kollektor 130 auf einer motorisierten Plattform montiert.
Die Ionentrajektorien von räumlich getrennten Ionenspezies in dem Strahl sind in der Fokalebene P, typischerweise, nicht parallel. Wie in der Figur ersichtlich ist, treffen die getrennten Ionen unterschiedlicher Ionenspezies (z. B. unterschiedliche Isotopologe) in der Fokalebene P ein, während sie sich in unterschiedlichen, nicht-parallelen Richtungen bewegen. Allgemein ausgedrückt erhöht sich der Winkel zwischen der Bewegungsrichtung der Ionen und der zentralen Achse I der Ionen allmählich mit der Entfernung zu dieser zentralen Achse I. Es ist daher wünschenswert, die Längsachsen der Mehrzahl von beweglichen Kollektoren 130 in unterschiedlichen Winkeln relativ zur zentralen Achse I des Ionenstrahls zu montieren (oder, äquivalent, in verschiedenen Winkeln relativ zur Fokalebene P), um die Differenz im Winkeln zwischen den verschiedenen einfallenden Ionenspezies und den jeweiligen Längsachsen der Faraday-Detektoren zu verringern. Zum Beispiel kann die Längsachse A₁ des Faraday-Detektors eines relativ außen montierten beweglichen Kollektors (z. B. des beweglichen Kollektors 130f) in einem ersten Winkel α₁ relativ zur zentralen Ionenstrahlachse I ausgerichtet sein. Die Längsachse A₂ des Faraday-Detektors eines relativ innen montierten beweglichen Kollektors (z. B. des beweglichen Kollektors 130e) kann in einem zweiten Winkel α₂ relativ zur zentralen Ionenstrahlachse I ausgerichtet sein. Wegen des nicht-parallelen Ionenstrahls ist es erwünscht, dass gilt: α₁ > α₂.
Jeder aus der endlichen Anzahl von beweglichen Kollektoren ist dazu vorgesehen, Ionen über einen Bereich von Masse-Ladung-Verhältnissen zu erkennen. Der Bereich von Masse-Ladung-Verhältnissen, den jeder bewegliche Kollektor erkennen kann, kann mit dem Bereich überlappen, der durch benachbarte Detektoren erkannt werden soll, doch allgemein ausgedrückt ist jeder bewegliche Kollektor 130 dazu vorgesehen, Ionen innerhalb eines vorgegebenen Bereichs von Masse-Ladung-Verhältnissen zu erkennen, der mit einem konkreten Bereich von Ioneneinfallswinkeln (relativ zur zentralen Ionenstrahlachse I) korrespondiert. Jede konkrete Ionenspezies trifft in der Fokalebene P mit ihrem eigenen spezifischen Einfallswinkel relativ zur zentralen Achse des Ionenstrahls ein. Somit wird ein Satz von Kompromisswinkeln gewählt, einer für jeden aus der Mehrzahl von beweglichen Kollektoren 130. Der Kompromisswinkel, der gewählt wird, um jeden beweglichen Kollektor 130 zu montieren, liegt irgendwo zwischen den größten und kleinsten Einfallswinkeln von Ionen für diesen beweglichen Kollektor 130.
Die Auswahl eines Kompromisswinkels für jede der beweglichen Detektorplattformen relativ zur zentralen Strahlachse I stellt keine Schwierigkeiten im Hinblick auf die CDD-Detektoren dar, weil die erste Dynode von jedem derartigen CDD unmittelbar hinter dessen Eintrittsschlitz liegt, sodass es eine gute Toleranz gegenüber Abweichungen im Eintrittswinkel einfallender Ionen relativ zu jedem CDD gibt. Allerdings wurde für die Faraday-Detektoren festgestellt, dass ein viel geringerer Bereich der Ioneneinfallswinkel an den Faraday-Detektoren akzeptabel ist. Der naheliegende Grund hierfür kann mit Bezugnahme auf 5 verstanden werden.
Die Faraday-Detektoren 140a–140h der fixierten und beweglichen Kollektoren sind von gleicher Bauweise, und einer von ihnen ist in 5 in schematischer Ansicht gezeigt. Der Faraday-Detektor umfasst einen Becher 200, der in einer Richtung a länglich ist. Der Faraday-Detektor 140 ist, in der Ausführungsform von 5, in einem Winkel α montiert, der definiert ist als der Winkel zwischen der Längsachse A des Faraday-Detektors 140 und der zentralen Ionenstrahlachse I.
Der Becher 200 weist einen Faraday-Schlitz 210 an einem ersten, geöffneten Ende 220 des Bechers 200 auf, das zum Einfallsionenstrahl weist. In dem Becher 200 befindet sich ein Graphiteinsatz 230. Im Gebrauch, dringen Ionen durch den Faraday-Schlitz 210 in den Becher 200 ein und treffen auf den Graphiteinsatz 230 auf, was zur Generierung von Sekundärelektronen führt. Die Sekundärelektronen werden erfasst und gezählt, wie das Fachleuten auf dem Gebiet der Technik bekannt sein dürfte.
Der Graphiteinsatz 230 des Faraday-Detektors 140 ist an den Innenwänden und zu einem unteren Ende 240 des Bechers hin positioniert. Der Faraday-Detektor 140 umfasst auch eine Sekundärionen-Reflektorplatte 250, die zwischen dem Graphiteinsatz 230 und dem Faraday-Schlitz 210 montiert ist.
Es wurde festgestellt, dass der Winkel, γ, zwischen der Bewegungsrichtung, B, der Ionen, die an einem konkreten der Faraday-Detektoren einfallen, und der Längsachse A dieses konkreten Faraday-Detektors 140 für die hochauflösende Analyse wichtig ist. Insbesondere ist es wünschenswert, dass dieser „außeraxiale” Winkel γ relativ klein ist, sodass der Ionenstrahl 110 durch den Faraday-Schlitz 210 hindurch in den Becher 200 passiert und zu dem unteren Ende 240 des Bechers hin auf den Graphiteinsatz 230 auftrifft. Wenn jedoch der Ionenstrahl 110 in einem relativ größeren außeraxialen Winkel γ über den Faraday-Schlitz 210 in den Faraday-Detektor 140 eindringt, trifft der Ionenstrahl auf die Seitenwand des Faraday-Detektors entfernt vom unteren Ende 240 des Bechers auf, wie das in 5 gezeigt ist. Das führt zur Generierung von Sekundärelektronen (in 5 mit e^– beschriftet) näher zum Faraday-Schlitz 210. Wenn die Sekundärelektronen zu nahe zum öffnenden Ende 220 des Bechers 200 generiert werden, können sie den Faraday-Detektor 140 über den Faraday-Schlitz 210 verlassen, weil ihre Energie an der Sekundärionen-Reflektorplatte 250 möglicherweise größer ist als das Potential dieser Sekundärionen-Reflektorplatte 250. Es wird angenommen, dass das Artefakt 1 in 2 eine Folge verlorener Sekundärelektronen ist, was aus diesem außeraxialen Einfallen von Ionen am Faraday-Detektor 10 resultiert.
Um dieses Problem zu lösen, wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Konfigurieren eines Faraday-Detektors in einem Mehrfach-Kollektor eines Massenspektrometers bereitgestellt, wie es in Anspruch 1 definiert ist. Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auch auf einen Mehrfach-Kollektor, der durch eine Steuerungseinrichtung gesteuert wird, die mit einem Computerprogramm konfiguriert wird, das bei seiner Ausführung dieses Verfahren ausführt, um den oder jeden Faraday-Detektor zu konfigurieren.
Aspekte der vorliegenden Erfindung stellen somit eine Anordnung bereit, bei der der Peak in dem Faraday-Detektor (bzw. in den Faraday-Detektoren) eine flache Oberseite aufweist, das heißt, dass das Artefakt, das aus verlorenen Ladungen resultiert, nicht vorhanden ist. Das wird erreicht, indem, zum Beispiel, der Faraday-Kollektorwinkel (α) – zum Beispiel iterativ – ausgewählt wird und/oder die Breite des Faraday-Schlitzes für eine gegebene Spektrometer-Eintrittsschlitzbreite auf eine Größe verringert wird, bei welcher der Artefakt-verursachende Effekt entfernt wird, während weiterhin eine optimale Ionenübertragung in den Faraday-Detektor (bzw. die Faraday-Detektoren) beibehalten wird. Vorzugsweise, wenn ein einzelner Faraday-Kollektorwinkel (α) für einen jeweiligen Faraday-Detektor justiert oder festgelegt wird, wird der Faraday-Kollektorwinkel (α) so justiert oder festgelegt, dass Ionen, die in die Detektoranordnung eindringen, an einer Stelle auf die Detektoroberfläche auftreffen, die verhindert, dass dadurch generierte Sekundärelektronen den Faraday-Detektor über den Faraday-Schlitz verlassen, unabhängig davon, wo entlang der Fokalebene der Faraday-Detektor positioniert ist (ein „Kompromisswinkel”).
In einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Kompromisswinkel zwischen der Längsachse von jedem aus einer Mehrzahl von Faraday-Detektoren und der zentralen Ionenstrahlachse bei jedem aus der jeweiligen Mehrzahl von Faraday-Detektoren so identifiziert werden, zum Beispiel iterativ, dass das Artefakt 1 für alle der Faraday-Detektoren entfernt wird, unabhängig davon, wo entlang der Fokalebene jeder Detektor platziert ist. Wegen der Divergenz des Ionenstrahls in der Fokalebene kann jeder Faraday-Detektor seinen jeweils eigenen (fixierten) Kompromisswinkel haben, der sich von dem Kompromisswinkel der anderen Faraday-Detektoren unterscheidet. Zum Beispiel kann der Kompromisswinkel eines ersten Faraday-Detektors, der sich, in einer Richtung quer zur Ionenstrahlbewegungsrichtung, relativ näher zum zentralen fixierten axialen Kollektor befindet, kleiner sein als der Kompromisswinkel eines zweiten Faraday-Detektors, der sich relativ weiter entfernt vom zentralen fixierten axialen Kollektor befindet.
In dem Fall, dass ein Kompromisswinkel definiert werden kann und dieser geeignet ist, die Probleme der verlorenen Ladungen direkt über dem zulässigen Bewegungsbereich eines konkreten der Faraday-Kollektoren zu vermeiden, dann kann dieser während der anfänglichen Einrichtung des Instruments bestimmt werden. Dann kann die Faraday-Kollektorausrichtung relativ zur Fokalebene P (oder, gleichermaßen, relativ zur zentralen Achse I des Ionenstrahls, auf welcher der fixierte axiale Kollektor montiert ist) – das heißt mit einem bestimmten Kompromisswinkel, der das Problem des Ladungsverlusts über den Bewegungsbereich des Faraday-Kollektors behebt – während der Kalibrierung des Instruments fixiert werden. Die Fixierung des Kompromisswinkels für einen gegebenen Faraday-Detektor vereinfacht die mechanische Abstützung, die von dem beweglichen Kollektor gefordert wird, auf dem er montiert ist, da der Faraday-Detektor dann nur in einer Richtung beweglich sein muss, die im Wesentlichen parallel zur Fokalebene P liegt. Es kann vorkommen, dass keine Lösung identifizierbar ist, mit der ein (fixierter) Kompromisswinkel für einen, einige oder alle der Faraday-Kollektoren bereitgestellt wird, der in der Entfernung des Artefakts von dem oder von jedem der Detektoren über den vollständigen Bewegungsbereich des oder jedes konkreten Faraday-Detektors resultiert. In diesem Fall kann der Winkel von einem, einigen oder allen Faraday-Detektoren relativ zu dem des fixierten axialen Kollektors (oder gleichermaßen relativ zur Fokalebene oder zur zentralen Strahlachse, I) justierbar sein. Mit anderen Worten: Der Winkel von mindestens einem, optional von allen, der Faraday-Detektoren kann mechanisch mit seiner Position entlang der Fokalebene verändert werden. Zum Beispiel können ein oder mehrere der Faraday-Detektoren schwenkbar auf einer Schiene oder Stütze montiert sein, die in einer ersten Richtung im Wesentlichen parallel zur Fokalebene verläuft. Dann kann der Faraday-Detektor entlang dieser ersten Richtung näher an die oder weiter entfernt von der zentralen Achse I des Ionenstrahls bewegt werden. Die schwenkbare Montage des (oder jedes) Faraday-Detektors ermöglicht dann auch die Rotation des Faraday-Detektors um eine Achse senkrecht zu der ersten Richtung. Das ermöglicht die Justierung des Winkels der Längsachse des Faraday-Detektors relativ zur Fokalebene und damit relativ zur zentralen Strahlachse I. In diesem Fall kann eine Steuerungseinrichtung so konfiguriert sein, dass sie sowohl die Bewegung des beweglichen Kollektors (welcher den Faraday-Detektor enthält) entlang der ersten Richtung steuert, während sie gleichzeitig auch die Richtung (das heißt, den Winkel) der Längsachse des Faraday-Detektors relativ zur Fokalebene und zur zentralen Strahlachse I steuert. Anders ausgedrückt: Die Steuerungseinrichtung steuert sowohl die Bewegung des Faraday-Detektors entlang einer Linie als auch die Rotation um eine Achse senkrecht zu dieser Linie, sodass sich, wenn sich der Abstand des Faraday-Detektors relativ zu dem zentralen fixierten axialen Kollektor ändert, der Winkel der Längsachse des Faraday-Detektors relativ zu diesem fixierten axialen Kollektor ändert. Damit kann, wenn sich der Faraday-Detektor entlang der Fokalebene bewegt (um es ihm zu ermöglichen, Ionen unterschiedlicher Masse-Ladung-Verhältnisse zu erkennen), die Längsachse des Faraday-Detektors mehr oder weniger parallel zu den einfallenden Ionen gehalten werden. Auf diese Weise werden die Probleme der verlorenen Ladungen gemildert oder gelöst.
Anstatt einer einzelnen schwenkbaren Montage eines Faraday-Detektors relativ zu einer einzelnen Schiene oder dergleichen (wobei die Schiene vorzugsweise einer Richtung im Wesentlichen parallel zur Fokalebene verläuft) könnte stattdessen der oder jeder Faraday-Detektor auf ersten und zweiten beabstandeten nicht-parallelen Schienen gelagert sein. Dann führt, wenn sich der Faraday-Detektor entlang der Schienen bewegt, die sich ändernde Trennung zwischen den Schienen zu einer Änderung im Winkel der Längsachse des Faraday-Detektors relativ zur Fokalebene und der zentralen Strahlachse I. In einer Ausführungsform können die erste und zweite Stützschiene jeweils linear sein, sodass die Änderungsrate des Abstands zwischen ihnen konstant ist. Das führt zu einer konstanten Änderungsrate des Winkels der Längsachse von jedem Faraday-Detektor, als eine Funktion der Position des Faraday-Detektors relativ zur zentralen Ionenstrahlachse I. Alternativ kann eine oder können beide der Stützschienen gekrümmt sein, sodass es eine nicht-lineare (nicht-konstante) Änderung des Winkels der Längsachse zur Trennung zwischen dem Faraday-Detektor und der zentralen Ionenstrahlachse I gibt. Ferner können Teile der ersten und zweiten Schienenstützen parallel zueinander sein, während andere Teile der Schienen nicht-parallel sind, z. B. gekrümmt. Das ermöglicht die Beibehaltung einen konstanten Winkel der Längsachse relativ zur Fokalebene P über einen ersten Teil der Bewegung des Faraday-Detektors entlang der ersten Richtung, während sich, über einen zweiten Teil der Bewegung des Faraday-Detektors entlang dieser ersten Richtung, der relative Winkel zwischen der Fokalebene P und der Längsachse des Faraday-Detektors ändern kann, z. B. durch Computersteuerung.
Damit wird verständlich sein, dass es möglich ist, die beiden Konzepte eines fixierten Kompromisswinkels für die Faraday-Detektoren und eines variablen Winkels für die Faraday-Detektoren miteinander zu kombinieren. Beispielsweise abhängig von der Ionenstrahlspreizung kann es notwendig oder wünschenswert sein, dass nur einige der beweglichen Faraday-Detektoren einen variablen Winkel relativ zur Fokalebene des Ionenstrahls oder der zentralen Ionenstrahlachse I haben. Insbesondere relativ außen positionierte Faraday-Detektoren (z. B. der Detektor in dem beweglichen Kollektor 130f) können auf einer gekrümmten oder anderweitig nicht-linearen Stütze/Schiene montiert sein, während relativ innen positionierte Faraday-Detektoren (z. B. der Detektor in dem beweglichen Kollektor 130e) in einem fixierten Winkel relativ zur zum zentralen fixierten axialen Kollektor positioniert sein können.
Zum Beispiel kann ein Mehrfach-Kollektor N Faraday-Detektoren umfassen (wobei N zum Beispiel 9 sein kann); von den N Faraday-Detektoren kann ein zentraler Faraday-Detektor in einer Position fixiert sein, die eine Querachse definiert, und einen Detektorkörper haben, der in einem ersten Winkel relativ zur Fokalebene des Einfallsionenstrahls präsentiert wird. Eine erste Gruppe von M Faraday-Detektoren von insgesamt N (M < N) kann seitlich von dem zentralen Faraday-Detektor positioniert sein und kann relativ beweglich sein entlang der Fokalebene des Einfallsionenstrahls, um die Trennung entlang dieser Fokalebene zwischen ihnen oder zumindest zwei der M Faraday-Detektoren zu justieren, aber wobei jedoch der Winkel zwischen jedem der M Faraday-Detektoren fixiert bleibt, vorzugsweise in einem jeweiligen zuvor identifizierten Kompromisswinkel.
Eine zweite Gruppe P der Faraday-Detektoren kann jedoch (P ist auch > N und, vorzugsweise, P + M + 1 = N) außerdem relativ beweglich sein in Bezug auf den zentralen fixierten Faraday-Detektor/die Fokalebene, kann aber einen variablen Winkel relativ zur Fokalebene haben, wenn sie sich seitlich bewegt. Diese P Faraday-Detektoren können, zum Beispiel, sogar einen fixierten Winkel relativ zur Fokalebene über einen ersten Bereich der Bewegung in der Querrichtung haben, während sie einen variablen Winkel relativ zur Fokalebene über einen zweiten Bereich der Bewegung in der seitlichen Richtung haben. Im Allgemeinen kann jedes von M und P eine Zahl von 0 bis N – 1 sein, vorausgesetzt P + M + 1 = N.
Es wird auch ein Mehrfach-Kollektor für ein Isotopenverhältnis-Massenspektrometer gemäß Anspruch 10 bereitgestellt.
Ein weiteres Problem, das von den Erfindern identifiziert wurde, wird manchmal beobachtet, wenn Scans mit höherer Auflösung durchgeführt werden. Es wird angenommen, dass das in 3 gezeigte Artefakt 2 an den Flanken des Peaks das Ergebnis einer Elektronenwolke sind, die sich bildet, wenn die Ionen auf die Kanten des Faraday-Schlitzes auftreffen. Diese Elektronenwolke zieht den Intensität-vs.-Masse-Scan nach unten. Bei Scans mit niedrigerer Auflösung können die am Schlitzeingang einfallenden Ionen zwar auch eine Elektronenwolke erzeugen, irgendwelche negativen Effekte einer solchen Elektronenwolke auf die Detektorausgabe sind tendenziell jedoch nicht zu beobachten, weil die Flanken des Peaks tendenziell langsam ansteigen und abfallen. Allerdings sind bei Scans mit höherer Auflösung, insbesondere bei denen im Ultra-253-Instrument, wo die Auflösung bis 40.000 betragen kann, die Peakflanken tendenziell steiler, sodass der Effekt der Elektronenwolke dann deutlich werden kann.
Um das zweite Problem zu lösen, wird ein Mehrfach-Kollektor für ein Isotopenverhältnis-Massenspektrometer gemäß Anspruch 13 bereitgestellt. Die Verwendung einer solchen Schlitzform in dem Mehrfach-Kollektor unterdrückt die Sekundärelektronenwolke an den Schlitzkanten und entfernt damit die negativen Dellen an den Schultern des Scans. Die Verwendung dieser Schlitzform ist sowohl auf die Faraday-Detektoren als auch auf die CDDs in dem Mehrfach-Kollektor anwendbar; insbesondere wurde festgestellt, dass die Elektronenwolke, die angrenzend an einen Schlitz mit parallelen Seiten generiert wird, in beiden solchen Typen des Detektors vorhanden ist. Die Verwendung der modifizierten Schlitzform entsprechend Aspekten der vorliegenden Erfindung ist damit von Vorteil für die Entfernung von Artefakten, die in den Ausgaben sowohl der Faraday-Detektoren als auch der CDDs entstehen.
Die vorliegenden Erfindung erstreckt sich auch auf ein Isotopenverhältnis-Massenspektrometer, wie z. B. ein doppeltfokussierendes MC-ICP-MS, ein doppeltfokussierendes Gas-Isotopenverhältnis-MS oder dergleichen, wobei das Isotopenverhältnis-Massenspektrometer eine Ionenquelle, einen magnetischen und optional einen elektrischen Sektor zur Auswahl von Ionen von Spezies von Interesse und einen Mehrfach-Kollektor gemäß der obigen Definition umfasst.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung kann vielerlei Art und Weise praktisch umgesetzt werden, und einige spezifische Ausführungsformen werden nun lediglich beispielhaft anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben, für die Folgendes gilt:
1 zeigt einen idealen hochauflösenden Scan über den Schlitz eines Faraday-Kollektors in einem Isotopenverhältnis-Massenspektrometer;
2 zeigt einen hochauflösenden Scan über einen Faraday-Detektorschlitz eines Isotopenverhältnis-Massenspektrometers, der ein erstes Signalartefakt aufweist;
3 zeigt einen hochauflösenden Scan über einen Faraday-Detektorschlitz eines Isotopenverhältnis-Massenspektrometers, der ein zweites Signalartefakt aufweist;
4 zeigt, schematisch, einen Teil eines Mehrfach-Kollektors für ein Dualsektor-Massenspektrometer, der eine Mehrzahl von Faraday-Detektoren enthält;
5 zeigt, schematisch, einen Schnitt durch einen der Faraday-Detektoren aus 4;
6 zeigt eine schematische Draufsicht eines doppeltfokussierenden Gas-Isotopenverhältnis-Massenspektrometers, das über einen Multi-Kollektor verfügt, der einen fixierten Kollektor enthält, der auf einer zentralen Strahlachse montiert ist, und bewegliche Kollektoren, von denen jeder einen Faraday-Detektor umfasst, montiert um die zentralen Strahlachse herum;
7 zeigt eine schematische Draufsicht von einem der beweglichen Kollektoren aus 6, in zwei Positionen jeweils in einem gemeinsamen Winkel relativ zur zentralen Strahlachse.
8 zeigt eine schematische Draufsicht von einem der beweglichen Kollektoren aus 6, in mehreren Positionen, von denen sich jede in einem anderen Winkel relativ zur zentralen Strahlachse befindet;
9 zeigt eine schematische Draufsicht von einem der beweglichen Kollektoren aus 6, zur Veranschaulichung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 zeigt eine schematische Draufsicht von einem der beweglichen Kollektoren aus 6, zur Veranschaulichung einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11 zeigt eine schematische Schnittansicht durch das Ende eines Faraday-Detektors, der über Faraday-Schlitze verfügt, die gemäß dem Stand der Technik konfiguriert sind; und
12 zeigt eine schematische Schnittansicht durch das Ende eines Faraday-Detektors, der über Faraday-Schlitze verfügt, die gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konfiguriert sind.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Bezug nehmend zuerst auf 6 wird eine schematische Darstellung eines doppeltfokussierenden Gas-Isotopenverhältnis-Massenspektrometers 10 gezeigt. Ionen werden in der Ionenquelle 20 generiert, die durch eine über die Anschlüsse 31, 32 verbundene Stromversorgung 30 mit Strom versorgt wird. Durch ein oder mehrere optische Geräte (nicht dargestellt) werden die Ionen beschleunigt und durch einen elektrostatischen Analysator (ESA) 40 geführt, der die Fokussierung des Ionenstrahls und die Auswahl von Ionen mit der erforderlichen Energie unterstützt. Die Ionen treten dann in einen Fokussierungsquadrupol 50 ein, wo der Ionenstrahl weiter fokussiert wird. Beim Verlassen des Fokussierungsquadrupols wird der Ionenstrahl durch eine Ausgangsblende geführt, die in einer Maske 60 definiert ist, und dann durch ein Magnetfeld, dass an einen elektromagnetischen Sektor 70 angelegt ist.
Die Ausgangsblende an der Maske 60 hat unterschiedliche mögliche Breiten, welche die Auflösung des Ionenstrahls bestimmen. Weil die Blende nur einem Teil des fokussierten Ionenstrahls das Passieren ermöglicht, erlaubt die Auswahl einer Blende mit einer größeren Fläche oder einem breiteren Schlitz einem größeren Anteil des Ionenstrahls (anders ausgedrückt: einer größeren Anzahl von Ionen) das Passieren in das Magnetfeld hinein und ermöglicht somit eine empfindlichere Messung. Allerdings kann eine kleinere Fläche oder engere Blende nützlich sein, um ionenoptische Abberationen zu verringern, wodurch eine verbesserte Auflösung für die Messung geliefert wird, wenn auch auf Kosten von etwas Empfindlichkeit.
Innerhalb des magnetischen Massenanalysators im elektromagnetischen Sektor 70 bewirkt das angelegte Magnetfeld eine Änderung der Richtung bzw. eine Ablenkung der Ionen. Ionen mit größerer Masse werden weniger abgelenkt als Ionen mit geringerer Masse, was eine räumliche Trennung der Ionen entsprechend ihren Masse-Ladung-Verhältnissen bewirkt. Die getrennten Ionen verlassen den magnetischen Massenanalysator 70 und werden in die Detektorkammer 80 eingeführt. Ein Mehrfach-Kollektor 100 mit einer Mehrzahl von Faraday-Detektoren und konventionellen Differenzdetektoren (Conventional Differential Detector, CCD) ist in der Detektorkammer 80 angeordnet. Die allgemeine Anordnung der Detektoren entspricht der Beschreibung im Zusammenhang mit 4, insbesondere dahingehend, dass es einen fixierten axialen Kollektor 120 gibt, der einen Faraday-Detektor aufweist, zusammen mit 8 weiteren beweglichen Kollektoren (4 auf jeder Seite des fixierten axialen Kollektors montiert), wobei jeder der beweglichen Kollektoren mit einem Faraday-Detektor und einem CDD (in 6 nicht dargestellt) ausgestattet sein kann.
Die Faraday-Detektoren 140 sind entlang der Fokalebene P des Ionenstrahls angeordnet, um jede Spezies der räumlich getrennten Ionen gleichzeitig aufzunehmen. Der Betrieb des Massenspektrometers 10 und die Erfassung von Daten kann durch einen Computer 90 gesteuert werden, der über ein Steuerungsmodul und ein Analysemodul verfügt.
7 zeigt eine stark schematische, vereinfachte Draufsicht von einem der beweglichen Faraday-Detektoren 140f innerhalb der Detektorkammer 80, in einer erste und einer zweiten Position. Der Identität des konkreten Faraday-Detektors, der hier für die Beschreibung ausgewählt ist, sollte keine besondere Bedeutung beigemessen werden; die vorliegende Erfindung in verschiedenen ihrer bevorzugten Ausführungsformen ist gleichermaßen anwendbar auf einen beliebigen der beweglichen Faraday-Detektoren, und kann in der Tat auch teilweise auf den fixierten axialen Detektor angewendet werden, was aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich werden wird. Es sollte auch anerkannt werden, dass 7 nicht maßstabsgetreu gezeichnet ist; tatsächlich wurden einige Abmessungen übertrieben, um ein besseres Verständnis der involvierten Prinzipien zu ermöglichen.
Der Faraday-Detektor 104f selbst ist in der Weise aufgebaut, wie das oben im Zusammenhang mit 5 beschrieben wurde, und daher werden seine Einzelheiten (Becher, Graphiteinsatz, Faraday-Schlitz usw.) hier der Kürze halber nicht wiederholt.
In der Anordnung von 7 ist die Längsachse A des beweglichen Faraday-Detektors 140f in einem fixierten Winkel α relativ zur zentralen Ionenstrahlachse montiert. Achsen, die parallel zur zentralen Ionenstrahlachse I verlaufen und die Längsachse A des beweglichen Faraday-Detektors schneiden, sind in 7 als I' und I'' für die beiden gezeigten Positionen des Faraday-Detektors markiert.
Der in 7 gezeigte Faraday-Detektor 140f ist zu einer Bewegung entlang der Achse C-C' in der Lage, die parallel zur Fokalebene P verläuft, das heißt, die Bewegungsachse des Faraday-Detektors 140f liegt vorzugsweise in der oder etwa 45 Grad zur zentralen Ionenstrahlachse I. Der Faraday-Detektor 140f kann mithilfe eines Antriebsmotors oder dergleichen (nicht dargestellt) bewegt werden, entlang einer Schiene oder anderen linearen Stütze, die entlang der Richtung C-C' verläuft (ebenfalls in 7 nicht dargestellt). Auf diese Weise kann der Faraday-Detektor in einer Mehrzahl von Positionen positioniert werden, von denen in 7 nur zwei dargestellt sind, um sich an Ionen auszurichten, die aus dem elektromagnetischen Sektorgerät 70 entsprechend ihrem Masse-Ladung-Verhältnis an unterschiedlichen Positionen entlang der Fokalebene P einfallen. Natürlich ist auch oder stattdessen eine manuelle oder mechanische Bewegung des Faraday-Detektors 140f möglich.
Der Ionenstrahl 110 ist in der Fokalebene nicht parallel, sondern vielmehr zumindest ein bisschen fächerförmig, sodass Ionen mit unterschiedlichen Masse-Ladung-Verhältnissen in der Fokalebene P voneinander divergieren. Der Winkel α des Faraday-Detektors ist andererseits fixiert. Das bedeutet, dass an der Öffnung in dem Faraday-Schlitz 210 des Faraday-Detektors 140f der „außeraxiale Winkel” zwischen den einfallenden Ionen und der Längsachse des Faraday-Detektors 140f zwischen den zwei in 7 gezeigten Positionen des Faraday-Detektors unterschiedlich ist. Allgemein ausgedrückt: Aufgrund des fächerförmigen Ionenstrahls verringert sich der außeraxiale Winkel, wenn sich der Faraday-Detektor zur zentralen Ionenstrahlachse I hin bewegt, und erhöht sich, wenn er sich von ihr weg bewegt.
Der Faraday-Detektor 140f hat einen begrenzten Bewegungsbereich entlang der Achse C-C'. Der vollständige Bereich der Winkel/Positionen entlang der Fokalebene, in dem der Mehrfach-Kollektor 100 aus 6 einfallende Ionen erkennen kann, ist durch die maximale Trennung zwischen den äußersten beweglichen Kollektoren (130f und 130h) definiert. Die Winkel und Positionen zwischen diesen beiden Extremitäten werden mithilfe jener Detektoren, eines oder anderer der innen positionierten beweglichen Detektoren 130a, b, c, e, f, g oder des fixierten axialen Kollektors 120 erkannt. Der Winkel α oder eine Ableitung von diesem (zum Beispiel ein Winkel, der relativ zur Fokalebene gemessen wird), wird so gewählt, dass Auftreffen der eintreffenden Ionen auf die Innenseitenwände des Faraday-Detektors 140f und eine Generierung von Elektronen zu nahe zum Faraday-Schlitz 210 vermieden wird, wodurch sie verloren gehen würden, anstatt innerhalb des Faraday-Detektors erfasst zu werden. Insbesondere dringt entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung über den Bewegungsbereich eines gegebenen der Faraday-Kollektoren 140 der Ionenstrahl in einem Winkel α in den Faraday-Kollektor ein, der spitz genug ist, das im Wesentlichen alle der erzeugten Sekundärelektronen erfasst und erkannt/gezählt werden, anstatt durch den Faraday-Schlitz 210 aus dem Faraday-Detektor verloren zu gehen.
Die Breite des Faraday-Schlitzes 210 ist vorzugsweise auf die minimale Bereite verringert, die für die niedrigsten Spektrometerauflösungseinstellung noch eine oben flache Peakform für die Ionen ermöglicht (unter Verwendung der breitesten verfügbaren Spektrometereintrittsblende, die in der Maske 60 definiert ist). In der in 6 gezeigten Anordnung bestimmt die Breite der Eintrittsblende in der Maske 60 (und die Vergrößerung der Ionenoptik) die Breite des Faraday-Schlitzes 210. Entsprechend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann deshalb eine anfängliche Einrichtungsprozedur durchgeführt werden. Die Prozedur kann entweder beim Aufbau oder der Installation des Massenspektrometers durchgeführt werden, wobei die verschiedenen gewählten Parameter dann im nachfolgenden Gebrauch fixiert sind, oder der Computer 90 des Massenspektrometers 10 kann so programmiert werden, dass bei jedem Hochfahren des Instruments eine Einrichtungsroutine durchlaufen wird, oder er kann sogar so programmiert werden, dass während des Gebrauchs eine Kalibrierung in regelmäßigen oder festgelegten Intervallen durchgeführt wird.
Die Einrichtung erfolgt folgendermaßen. Sobald die Strahllinie korrekt an dem Mehrfach-Kollektor 100 und dem fixierten axialen Kollektor 120 ausgerichtet wurde, wird eine Faraday-Schlitzbreite für einen konkreten der Faraday-Detektoren 140 ausgewählt. Die Auswahl der Schlitzbreite hängt, zum Beispiel, von der vorgesehenen Verwendung des konkreten Instruments ab, das gerade konfiguriert wird. Zum Beispiel kann die Schlitzbreite, die für die Erkennung von hochmassigen Ionenspezies (wie etwa Cäsium- bis Uranionen) optimal oder angemessen ist, anders sein als die Schlitzbreite, die für kohlenstoffbasierte einfache Moleküle (CH_x, CO, CO₂ usw.) angemessen ist.
Als Nächstes werden die Winkel für jeden aus der Mehrzahl von beweglichen Kollektoren, und insbesondere für jeden der Faraday-Detektoren 40, identifiziert. Die Identifizierung eines geeigneten Winkels für jeden Faraday-Detektor 140 wird auf der Basis der Suche nach einer Lösung für das Problem der Vermeidung des Artefakts 1 in 2 fortgesetzt – das heißt, die Suche nach einem Winkel für jeden Faraday-Detektor 140, bei dem Ionen tief im Inneren dieses Faraday-Detektors erfasst werden, sodass keine Sekundärelektronen entweichen können – für alle möglichen Positionen entlang der Fokalebene P für einen konkreten Detektor. Der somit identifizierte Winkel wird ab sofort als der „Kompromisswinkel” referenziert.
Die Geometrie und Abmessungen der Komponenten, die für diese Lösung relevant sind, sind derartig, dass die theoretische Berechnung eines geeigneten Winkels nicht praktikabel ist. Darüber hinaus verfügt das Massenspektrometer über eine breite Palette an potenziellen Anwendungen, und unterschiedliche Anwendungen erfordern eine akkurate/hochauflösende Erkennung bestimmter, unterschiedlicher Ionenspezies. Jede Spezies trifft mit unterschiedlichen Positionen/Winkeln in der Fokalebene P des Ionenstrahls ein, sodass es nicht ausreichend einfach ist, einen einzelnen, generischen Faraday-Detektorwinkel auszuwählen, wenn das Artefakt, das durch den Sekundärelektronenverlust verursacht wird, vermieden werden soll.
Stattdessen wird die (oder zumindest eine) Lösung für das Problem empirisch ermittelt. Ein Ausgangspunkt für die iterative Analyse kann verwendet werden, basierend auf den zuvor identifizierten geeigneten Winkeln für die konkret beabsichtigte Anwendung des Instruments. Die iterative Identifizierung der optimalen Kompromisswinkel kann erreicht werden, indem eine oder mehrere Testproben verwendet werden, die Ionen mit bekannten Masse-Ladung-Verhältnissen erzeugen, und insbesondere Ionenspezies, die ähnlich oder identisch denen sind, die das Instrument analysieren soll, wenn es in Betrieb genommen wird.
Die durch die Testprobe oder -proben generierten Ionen werden über die Faraday-Schlitze der jeweiligen geeigneten Faraday-Detektoren 140 gescannt. Die resultierenden Scans (z. B. von 1 und 2) werden studiert, entweder durch einen Benutzer oder durch Softwareanalyse, um nach Artefakten wie dem in 2 dargestellten Artefakt 1 zu suchen. Wenn das Artefakt in einem Scan von einem bestimmten Faraday-Detektor vorhanden ist, wird der Winkel von dessen Längsachse relativ zur zentralen Ionenstrahlachse I justiert, um einen anderen Winkel bereitzustellen, bei dem, im Idealfall, das Artefakt nicht vorhanden ist. Der Prozess wird dann für andere Positionen von jedem Faraday-Detektor 140 über dessen Bewegungsbereich hinweg wiederholt, bis entweder das Artefakt 1 für alle solchen Positionen verschwunden ist oder minimiert ist.
In der Praxis kann es möglich sein, einfach einen ersten Versuchswinkel für den beweglichen Kollektor relativ zur zentralen Ionenstrahlachse I zu wählen, den beweglichen Kollektor zu einem Extrem seines Bewegungsbereichs entlang der Fokalebene P zu bewegen, den oben beschriebenen Scan durchzuführen und dann am anderen Extrem des Bewegungsbereichs entlang der Fokalebene P zu wiederholen. Wenn das Artefakt 1 in einem der beiden so durchgeführten Scans beobachtet wird, dann wird ein neuer Winkel für den beweglichen Kollektor relativ zur zentralen Ionenstrahlachse I gewählt, und die obigen Schritte werden wiederholt. Die Iterationen wiederholen sich, bis ein Winkel gefunden wurde, bei dem die Artefakte in dem Scan an beiden Enden des Bewegungsbereichs des konkreten beweglichen Kollektors, der gerade eingerichtet wird, nicht sichtbar sind. Der Grund, warum es möglicherweise lediglich erforderlich ist, Scans an den Extremen des Bewegungsbereichs von jedem beweglichen Kollektor durchzuführen, ist die divergierende Form des Ionenstrahls. Wenn der ausgewählte Winkel für das bewegliche Element das Problem des Sekundärelektronenverlusts an jedem Extrem löst, dann muss er es auch an allen Positionen zwischen diesen Extremen lösen.
Der (oder ein) Winkel der Längsachse von jedem Faraday-Detektor relativ zur zentralen Ionenstrahlachse I/zur Längsachse des fixierten axialen Kollektors 129, bei dem das Artefakt 1 an beiden Enden des Bewegungsbereichs eines konkreten beweglichen Kollektors verschwunden ist oder dessen Vorhandensein minimiert ist, wird dann als der Kompromisswinkel für diesen beweglichen Kollektor ausgewählt. Abhängig von verschiedenen Faktoren kann es einen entweder relativ schmalen oder einen relativ reiten Bereich von Winkeln geben, die das Problem des Sekundärionenverlusts lösen und die daher als der Kompromisswinkel eingesetzt werden könnten.
Aufgrund der Divergenz der Ionen im gesamten Ionenstrahl ist möglicherweise ein Kompromisswinkel, der für einen ersten der Detektoren, der dem fixierten axialen Detektor 120 (z. B. der Faraday-Detektor 140a) benachbart ist, ungeeignet für Detektoren, die sich weiter weg von dem fixierten axialen Detektor 120 befinden (z. B. der Faraday-Detektor 140d). Daher kann die iterative Prozedur zur empirischen Ermittlung eines geeigneten Kompromisswinkels getrennt durchgeführt werden im Hinblick auf einige oder alle der beweglichen Kollektoren 130.
Die oben beschriebene iterative Prozedur wählt den Winkel der Längsachse von jedem Faraday-Detektor 140 relativ zur zentralen Ionenstrahlachse I aus aber fixiert ihn dann. Mit anderen Worten: Sobald für einen gegebenen Faraday-Detektor 140 ein Kompromisswinkel identifiziert oder ausgewählt wurde, wird dieser Kompromisswinkel dann beibehalten und konstant gehalten, bis entschieden wird, das Massenspektrometer neu zu kalibrieren. Der Vorteil davon besteht darin, dass die Anordnung, durch die jeder Faraday-Detektor 140 zur Bewegung in der Richtung C-C' (7) entlang der Schiene oder Stütze montiert ist, kann relativ einfach sein, was Kosten und Komplexität verringert.
Als eine Alternative, und wie das jetzt unter Bezug auf 8, 9 und 10 beschrieben wird, kann ein oder können einige oder alle der Faraday-Detektoren 140 jedoch so montiert werden, dass es bzw. sie sowohl in einer ersten Richtung (im Wesentlichen eine Richtung parallel zur Fokalebene P des Einfallsionenstrahls) beweglich sind als auch um eine zweite Achse rotierbar ist bzw. sind, die senkrecht dazu verläuft, um zu ermöglichen, dass die Längsachse von jedem Faraday-Detektor 140 einen Bereich von Winkeln relativ zur zentralen Ionenstrahlachse I präsentiert.
Bezug nehmend zuerst auf 8 ist eine Mehrzahl von Faraday-Detektoren 140f dargestellt, jeweils in einer ersten zweiten und dritten Position relativ zum fixierten axialen Kollektor 120/zur zentralen Ionenstrahlachse I. Wie zuvor sollte der Auswahl des Faraday-Detektors 140f für die folgende Beschreibung keine besondere Bedeutung beigemessen werden; die eingesetzten Techniken sind gleichermaßen anwendbar auf einen beliebigen aus der Mehrzahl der beweglichen Kollektoren 130a–130h angewendet werden. Darüber hinaus ist 8a nicht maßstabsgetreu gezeichnet, und die Winkel wurden übertrieben, um die Erklärung zu unterstützen.
In einer ersten Position, in welcher sich der Faraday-Detektor 140f am weitesten entfernt von der zentralen Ionenstrahlachse I in einer Richtung entlang der Fokalebene P des Ionenstrahls befindet, ist der Winkel α₁ zwischen der Längsachse des Faraday-Detektors relativ zur zentralen Ionenstrahlachse I relativ groß. In einer zweiten Position, in welcher sich der Faraday-Detektor 140f relativ näher an der zentralen Ionenstrahlachse I in einer Richtung entlang der Fokalebene P des Ionenstrahls befindet, ist der Winkel α₂ zwischen der Längsachse des Faraday-Detektors relativ zur zentralen Ionenstrahlachse I kleiner als der Winkel α₁. In einer dritten Position befindet sich der Faraday-Detektor 140f relativ am nächsten zur zentralen Ionenstrahlachse I in einer Richtung entlang der Fokalebene P des Ionenstrahls. Hier ist der Winkel α₃ zwischen der Längsachse des Faraday-Detektors relativ zur zentralen Ionenstrahlachse I kleiner als der Winkel α₂.
Wie bereits erwähnt wurde, divergieren die in der Fokalebene P einfallenden Ionen (das heißt, der Strahl ist in der Fokalebene P ein bisschen fächerförmig). Indem ermöglicht wird, dass der Winkel α geändert oder justiert wird, wenn sich der Faraday-Detektor 140f entlang der Fokalebene P des Ionenstrahls 110 (in 8 nicht dargestellt) bewegt, kann der relative Winkel zwischen den einfallenden Ionen und der Längsachse des Faraday-Detektors 140f verringert oder sogar im Wesentlichen entfernt werden. Das gestattet wiederum, das in 2 gezeigte Artefakt 1 zu verringern bzw. zu entfernen. In der in 8 dargestellten Anordnung ist kein einzelner Kompromisswinkel ausgewählt, sondern vielmehr kann ein Bereich von Winkeln zwischen der Längsachse des Faraday-Detektors relativ zur zentralen Ionenstrahlachse I präsentiert werden. Das wiederum kann die Bereitstellung eines breiteren Bereichs von Faraday-Schlitzbreiten ermöglichen; insbesondere wenn der Winkel α zwischen der Längsachse des Faraday-Detektors und der zentralen Ionenstrahlachse I justiert werden kann, wenn sich der Faraday-Detektors entlang der Fokalebene P bewegt, kann möglicherweise eine breitere Faraday-Schlitzbreite eingesetzt werden, als dass sie ansonsten verfügbar wäre, wenn das Artefakt entfernt werden soll. Das wiederum ermöglicht es, eine höhere Instrumentenempfindlichkeit zu erzielen.
9 zeigt in schematischer Darstellung eine mögliche mechanische Anordnung eines beweglichen Kollektors 130, welche die Bewegung des Faraday-Detektors 140 sowohl in einer linearen Richtung entlang der Fokalebene P des Ionenstrahls als auch in einer Rotationsrichtung um eine Achse ermöglicht, die durch den Faraday-Detektor 140 definiert ist. Wiederum wurden aus Gründen der Klarheit der CDD und andere Komponenten, welche den beweglichen Kollektor 130 bilden, weggelassen.
Wie in 9 zu sehen ist, ist der bewegliche Kollektor 130 auf einer Schiene 300 montiert, die in einer Richtung C-C' verläuft, welche parallel zur Fokalebene P des Ionenstrahls verläuft, das heißt, in bevorzugten Ausführungsformen in einer Richtung, die ungefähr 45 Grad zur zentralen Ionenstrahlachse I verläuft. Der. Die Verbindung des beweglichen Kollektors 130 mit der Schiene 300 erfolgt über ein schwenkbares Verbindungselement 310, welches die Rotation des Faraday-Detektors 140 in der in der Figur als D-D' markierten Richtung ermöglicht. In der Ausführungsform von 9 ist das schwenkbare Verbindungselement 310 aus Gründen der mechanischen Effizienz vorzugsweise zwischen der Schiene 300 und einer Stelle am beweglichen Kollektor 130 am bzw. in der Nähe des Massenschwerpunkts des letzteren verbunden.
Der bewegliche Kollektor 130 kann mit dem Computer 90 verbunden sein und kann durch einen oder mehrere Motoren angetrieben werden, die durch den Computer gesteuert werden. Der Motor bzw. die Motoren kann bzw. können den beweglichen Kollektor 130 linear in der Richtung C-C' antreiben und kann bzw. können auch den Faraday-Detektor in der Richtung D-D' rotieren. Zum Beispiel könnte ein durch den Computer 90 gesteuerter Schrittmotor eingesetzt werden, um die Auswahl von einem aus einer endlichen Anzahl von Winkeln α in Abhängigkeit von der linearen Position des beweglichen Kollektors 130 auf der Schiene 300 zu ermöglichen. Der Winkel α kann sich linear mit der Position entlang der Schiene 300 ändern, oder er kann sich nichtlinear ändern, in Abhängigkeit vom spezifischen Profil des Ionenstrahls in einer Richtung quer zur Strahlbewegungsrichtung. Ferner kann der Winkel α über einen Teil des Bewegungsbereichs des beweglichen Kollektors 130 in der Richtung C-C' variabel sein, während er über einen anderen Teil dieses Bewegungsbereichs fixiert ist (z. B. in einem vorgegebenen Kompromisswinkel).
Es wird verständlich sein, dass die Anordnung in 9 in allen oder lediglich einigen (aber auch keinen) der mehreren beweglichen Kollektoren eingesetzt werden kann. Zum Beispiel ist es möglich, dass die beweglichen Kollektoren 130, die sich relativ näher zum fixierten axialen Kollektor 120 befinden, mit einem nicht-schwenkbaren Verbindungselement zwischen dem beweglichen Kollektor 130 und der Schiene 300, auf der sie sich in der linearen Richtung (C-C') bewegen, ausgestattet sind. Für diese beweglichen Kollektoren wird dann ein (einziger) Kompromisswinkel für alle linearen Positionen des beweglichen Kollektors entlang der Schiene 300 gewählt. Die relativ außen positionierten beweglichen Kollektoren 130 könnten jedoch mit dem in 9 gezeigten schwenkbaren Verbindungselement 310 ausgestattet sein. Eine solche Anordnung kann geeignet sein, wo ein Kompromisswinkel gefunden werden kann, der das Artefakt 1 (2) für einen akzeptabel breiten Faraday-Schlitz für Ionen vermeidet, die relativ nahe zur zentralen Achse I des Ionenstrahls in der Fokalebene einfallen, wogegen für Ionen, die in relativ entfernten Positionen in der Fokalebene P einfallen, ein einzelner Kompromisswinkel möglicherweise nicht geeignet ist, um das Artefakt 1 zu vermeiden, ohne einen unakzeptabel schmalen Faraday-Schlitz 210 verwenden zu müssen.
10 zeigt eine alternative mechanische Anordnung für die Linear- und Rotationsbewegung eines beweglichen Kollektors 130. In der Anordnung von 10 sind die Komponenten, die der Anordnung von 9 gleichen, mit identischen Bezugszeichen versehen.
In 10 ist, in stark schematischer Draufsicht (relativ zum in 6 gezeigten Massenspektrometer 10), ein beweglicher Kollektor 130e in einer ersten und einer zweiten Position relativ zur zentralen Ionenstrahlachse I dargestellt. Wiederum ist der Auswahl des beweglichen Detektors 130e zur Veranschaulichung dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung keine Bedeutung beizumessen.
In 10 ist, im Gegensatz zu 9, der bewegliche Kollektor 130e an seinen ersten und zweiten Enden auf einem Paar nicht-paralleler Schienen 300a, 300b montiert. Insbesondere ist ein erstes schwenkbares Verbindungselement 300a zwischen dem beweglichen Kollektor 130e und einer ersten Schiene 300a in Richtung eines öffnenden Endes 220 des Faraday-Detektors 140e bereitgestellt. Ein zweites schwenkbares Verbindungselement 300b ist zwischen dem beweglichen Kollektor 130e und einer zweiten Schiene 300b in Richtung eines unteren Endes 220 des Bechers 220 des Faraday-Detektors 140e bereitgestellt. Ein Motor oder dergleichen, zum Beispiel gesteuert durch den Computer 90, kann den beweglichen Kollektor 130e entlang den ersten und zweiten Schienen 300a, 300b in der Richtung C-C' antreiben. In 10 verläuft die erste Schiene 300a in einer Richtung, die im Allgemeinen parallel zur Fokalebene P ist, während die zweite Schiene 300b in einem Winkel verläuft, der nicht parallel zu dieser Fokalebene P ist. Die veränderliche Trennung zwischen den beiden Schienen 300a, 300b in einer Richtung parallel zur zentralen Ionenstrahlachse I bewirkt, dass sich der bewegliche Kollektor 130e, und somit der Faraday-Detektor 140e, um eine Achse rotiert, die durch den beweglichen Kollektor 130e hindurch passiert und in einer Richtung in die und aus der Seite heraus definiert ist (wie beim Blick in 10).
In 10 sind die beiden Schienen 300a, 300b jeweils linear (obwohl nicht parallel), sodass sich die Trennung zwischen den Schienen mit der Distanz in der Richtung C-C' konstant verändert. Andere Anordnungen können erwogen werden; zum Beispiel können eine oder beide der Schienen gekrümmt sein; die beiden Schienen können entlang einem Teil ihrer Länge parallel und entlang einem anderen Teil ihrer Länge nicht-parallel (geradlinig oder gekrümmt) sein; oder die Rate der Trennung der beiden Schienen 300a, 300b kann in verschiedenen Teilen ihrer Längen unterschiedlich sein.
11 zeigt eine schematische Schnittansicht durch einen Faraday-Schlitz 1 nach dem Stand der Technik. Der Schlitz ist lasergeschnitten, und die Seitenwände 2 des Schlitzes 1 sind im Allgemeinen parallel. Die Erfinder haben das in 3 gezeigte Artefakt 2 identifiziert (Dellen an den Schultern des Scans) und haben postuliert, dass diese Dellen durch die Form der Schlitzseitenwände verursacht werden. Insbesondere sind die Erfinder der Meinung, dass die Artefakte 2 von Ionen verursacht werden, die auf den Schlitz in 11 einfallen und auf die Innenseitenwände 2 des Schlitzes 1 auftreffen, was zu Sekundärelektronen 3 führt, die eine Elektronenwolke an den Kanten des Schlitzes 1 bilden, sodass mindestens einige der Elektronen durch den Faraday-Detektor erfasst werden. Diese Elektronenwolke an den Schlitzkanten ist es, was nach Meinung der Erfinder die Intensität versus dem Masse-Ladung-Verhältnis im Scan aus 3 nach unten zieht.
12 zeigt eine schematische Schnittansicht durch eine Platte 420, in der ein Faraday-Schlitz 210 ausgebildet ist, dessen Form einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung entspricht. Wie in 12 ersichtlich ist, sind die Seitenwände 400 des Schlitzeingangs mit einer Schräge ausgebildet, sodass der Schlitzeingang an einer Frontseite 410 der Platte 420 schmaler ist als die Schlitzöffnung an einer Rückseite 415 der Platte 420. Auf diese Weise können Ionen, die an der Frontseite 410 der Platte 420 in einem Winkelbereich von und um 90 Grad herum zur Frontseite 410 der Platte 420 eintreffen, die Seitenwände 400 des Faraday-Schlitzes 210 nicht „sehen”. Diese Form verhindert die Bildung von Sekundärelektronen, wenn der Einfallsionenstrahl auf die Innenseitenwände 400 des Faraday-Schlitzes 210 auftrifft.
Der geformte Faraday-Schlitz 210 aus 12 kann unter Verwendung einer Reihe von Materialverarbeitungstechniken wie zum Beispiel Laserschneiden, Schleifen, Polieren und so weiter geformt werden.
Obwohl die in 12 gezeigten Seitenwände 400 eine konstante Schräge zwischen den Front- und Rückseiten 410, 415 der Platte 420 aufweisen, muss das nicht so sein. Zum Beispiel könnte die Seitenwand gekrümmt sein – z. B. konvex –, sodass sich die Änderungsrate der Trennung zwischen den Seitenwänden 400 des Faraday-Schlitzes 210 in einer Richtung von der Frontseite 410 zur Rückseite 415 der Platte 420 erhöht.
Obwohl hier einige spezifischen Ausführungsformen beschrieben wurden, wird verständlich sein, dass diese lediglich dem Zweck der Veranschaulichung dienen und dass verschiedene Modifikationen oder Alternativen durch Fachleute auf dem Gebiet der Technik erwogen werden können.
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

GB 1514471 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Weyer et al, International Journal of Mass spectroscopy, 226, (2003) S. 355–368 [0004]

Claims

Verfahren zum Konfigurieren eines Faraday-Detektors in einem Massenspektrometer, wobei das Massenspektrometer eine zentrale Ionenstrahlachse I definiert und wobei des Weiteren der Faraday-Detektor relativ zu der zentralen Ionenstrahlachse I beweglich ist und eine Detektoranordnung enthält, die eine Detektoroberfläche aufweist und einen Faraday-Schlitz, der einen Eintritt für Ionen in die Detektoranordnung definiert, der Faraday-Detektor eine Längsachse A aufweist, die durch den Faraday-Schlitz hindurch verläuft; das Verfahren umfassend die folgenden Schritte: (a) das Auswählen einer Breite des Faraday-Schlitzes; und (b) das Justieren des Winkels α des Faraday-Detektors, wobei α den Winkel zwischen der Längsachse, A, des Faraday-Detektors und der zentralen Ionenstrahlachse I repräsentiert, bei dem der Eintritt von einfallenden Ionen in den Detektorbecher des Faraday-Detektors verhindert wird, außerhalb eines maximalen Eintrittswinkels γ, der definiert ist zwischen der Längsachse A des Faraday-Detektors und einer Einfallsrichtung B der Ionen, am Faraday-Detektor, wobei α und/oder γ entsprechend dem Kriterium ausgewählt sind, dass Ionen, die in die Detektoranordnung eindringen, an einer Stelle auf die Detektoroberfläche auftreffen sollten, die verhindert, dass dadurch generierte Sekundärelektronen den Faraday-Detektor durch den Faraday-Schlitz verlassen.
Verfahren gemäß Anspruch 1 wobei der Schritt (a) des Justierens des Winkels α des Faraday-Detektors iterativ durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Faraday-Detektor in dem Massenspektrometer in einer Richtung beweglich ist, welche mindestens eine Komponente in einer Richtung quer zum Einfallsionenstrahl aufweist, das Verfahren des Weiteren umfassend: das Ausführen des Schrittes (b) in einer Mehrzahl von verschiedenen Positionen quer zum Einfallsionenstrahl; und das Identifizieren eines einzelnen Kompromisswinkels α zwischen den Achsen A und I für jede der Mehrzahl von verschiedenen Positionen quer zum Einfallsionenstrahl, was in einem maximalen Eintrittswinkel γ basierend auf dem Kriterium resultiert.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Faraday-Detektor in dem Massenspektrometer in einer ersten Translationsrichtung beweglich ist, die mindestens eine Komponente in einer Richtung quer zum Einfallsionenstrahl aufweist, und in eine zweite Rotationsrichtung um eine Achse, welche die Änderung des Winkels α ermöglicht, das Verfahren des Weiteren umfassend das Durchführen des Schrittes (b) des Justierens des Winkels α durch Rotieren des Faraday-Detektors in der zweiten Rotationsrichtung, wenn der Faraday-Detektor in der ersten Translationsrichtung bewegt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei die Ausrichtung des Faraday-Detektors relativ zur zentralen Ionenstrahlachse fixiert ist, sodass der Winkel α konstant bleibt, wenn sich der Faraday-Detektor in der ersten Translationsrichtung bewegt, wenn sich der Faraday-Detektor in einem ersten Bereich von Positionen entlang der ersten Translationsrichtung befindet, und wobei die Ausrichtung des Faraday-Detektors relativ zur zentralen Ionenstrahlachse I durch Rotation in der zweiten, Rotationsrichtung variiert wird, sodass der Winkel α variiert, wenn sich der Faraday-Detektor in der ersten Translationsrichtung bewegt, wenn sich der Faraday-Detektor in einem zweiten, unterschiedlichen Bereich von Positionen entlang der ersten Translationsrichtung befindet.
Verfahren gemäß Anspruch 4 oder Anspruch 5, des Weiteren umfassend: das Steuern der Bewegung des Faraday-Detektors in jeder der ersten Translations- und der zweiten Rotationsrichtung, um den maximalen Eintrittswinkel γ beizubehalten, wenn sich der Faraday-Detektor bewegt.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, des Weiteren umfassend das Bewegen des Faraday-Detektors in der Fokalebene eines Einfallsionenstrahls.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Faraday-Detektor einer aus einer Mehrzahl von Faraday-Detektoren in einem Mehrfach-Kollektor eines Massenspektrometers, wobei jeder Faraday-Detektor einen Abstand zueinander in einer Richtung senkrecht zur zentralen Ionenstrahlachse I aufweist, das Verfahren des Weiteren umfassend das getrennte Durchführen des Schrittes (b) im Hinblick auf jeden der Mehrzahl von beweglichen Faraday-Detektoren, um unabhängig einen maximalen Eintrittswinkel γ im Hinblick auf jeden solchen Faraday-Detektor zu identifizieren.
Mehrfach-Kollektor für ein Massenspektrometer, der Mehrfach-Kollektor umfassend eine Mehrzahl von beweglichen Kollektoren, von denen zumindest einige einen Faraday-Detektor enthalten, wobei das Massenspektrometer eine zentrale Ionenstrahlachse I definiert, und der oder jeder Faraday-Detektor einen Faraday-Schlitz aufweist, wobei der Mehrfach-Kollektor durch eine Steuerungseinrichtung gesteuert wird, die mit einem Computerprogramm konfiguriert wird, das bei seiner Ausführung das Verfahren gemäß jedem der Ansprüche 1–8 ausführt, um den oder jeden Faraday-Detektor zu konfigurieren.
Mehrfach-Kollektor für ein Isotopenverhältnis-Massenspektrometer, wobei das Massenspektrometer eine zentrale Ionenstrahlachse definiert, auf welcher der Mehrfach-Kollektor positioniert ist, wobei das Massenspektrometer so angeordnet ist, dass Ionen in einem Ionenstrahl von einer Ionenquelle in Richtung des Mehrfach-Kollektors transportiert werden, der Mehrfach-Kollektor umfassend: mindestens einen beweglichen Kollektor, der einen Faraday-Detektor enthält, wobei der Faraday-Detektor eine Längsachse A definiert, einen Faraday-Schlitz, der so konfiguriert ist, dass er zu dem Einfallsionenstrahl weist, und durch welchen hindurch die Längsachse A passiert, und eine Detektoranordnung zum Detektieren von Ionen, die durch den Faraday-Schlitz hindurch passieren; eine Führung, auf welcher der bewegliche Kollektor zur Bewegung angeordnet ist, wobei die Führung in einer ersten Translationsrichtung verläuft, welche eine Komponente orthogonal zur zentralen Ionenstrahlachse I aufweist; ein Rotationsverbindungselement zum Verbinden des beweglichen Kollektors mit der Führung, wobei das Verbindungselement eine Rotationsachse senkrecht zu der ersten Translationsachse definiert. eine Einrichtung zum Bewegen des beweglichen Kollektors entlang der Führung; eine Einrichtung zum Rotieren des beweglichen Kollektors in einer zweiten Rotationsrichtung um die Rotationsachse; und eine Steuerungseinrichtung, die zum Steuern sowohl der Bewegung des beweglichen Kollektors entlang der Führung als auch der Rotation des beweglichen Kollektors um das Rotationsverbindungselement konfiguriert ist, um einen Eintrittswinkel γ, der definiert ist als der Winkel zwischen der Bewegungsrichtung der Ionen in dem Ionenstrahl, die durch den Faraday-Schlitz hindurch passieren, und der Längsachse A des Faraday-Detektors, so einzuschränken, dass er nicht größer als ein vorgegebener maximaler Eintrittswinkel γ_max ist, wenn sich der bewegliche Kollektor in verschiedene Positionen entlang der Führung bewegt.
Mehrfach-Kollektor gemäß Anspruch 10, umfassend eine Mehrzahl von beweglichen Kollektoren, wobei die Bewegung von jedem von diesen durch die Steuerungseinrichtung so gesteuert wird, dass unabhängig der Eintrittswinkel γ so eingeschränkt wird, dass er für jeden aus der Mehrzahl von beweglichen Kollektoren nicht größer als ein vorgegebener maximaler Eintrittswinkel γ_max ist.
Mehrfach-Kollektor gemäß Anspruch 11, wobei jeder aus der Mehrzahl von beweglichen Kollektoren unabhängig auf einer gemeinsamen Führung montiert ist.
Mehrfach-Kollektor für ein Isotopenverhältnis-Massenspektrometer, der Mehrfach-Kollektor umfassend eine Mehrzahl von Kollektoren, von denen jeder einen Detektor enthält, welcher einen Detektorkörper aufweist, der eine Detektoranordnung enthält, und eine Detektorfrontseite, die erste und zweite gegenüberliegende Oberflächen in einer Richtung in den Detektorkörper hinein aufweist, wobei die Detektorfront einen Eintrittsschlitz definiert; dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrittsschlitz eine Öffnung aufweist, die an einer ersten Frontoberfläche der Detektorstirnseite kleiner ist als auf einer zweiten, gegenüberliegenden hinteren Oberfläche der Detektorstirnseite.
Mehrfach-Kollektor gemäß Anspruch 13, wobei sich die Abmessungen der Öffnung in einer im Wesentlichen konstanten Rate zwischen der ersten Frontoberfläche der Detektorstirnseite und der zweiten, gegenüberliegenden hinteren Oberfläche der Detektorstirnseite erhöhen.
Mehrfach-Kollektor gemäß Anspruch 13 oder Anspruch 14, wobei der Detektor ein Faraday-Detektor ist.
Mehrfach-Kollektor gemäß Anspruch 13 oder Anspruch 14, wobei der Detektor eine CDD-Dynode (Compact Discrete Dynode) ist.
Doppeltfokussierendes ICP-MS, umfassend eine Ionenquelle, elektrische und/oder magnetische Sektoren zur Auswahl von Ionen von Spezies von Interesse und einen Mehrfach-Kollektor gemäß einem der Ansprüche 10 bis 16.
Doppeltfokussierendes Isotopenverhältnis-Massenspektrometer, umfassend eine Ionenquelle, elektrische und/oder magnetische Sektoren zur Auswahl von Ionen von Spezies von Interesse und einen Mehrfach-Kollektor gemäß einem der Ansprüche 10 bis 16.