DE1051534B - Anordnung zur Massenspektrometrie - Google Patents
Anordnung zur MassenspektrometrieInfo
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/025—Detectors specially adapted to particle spectrometers
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- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
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- H01J49/34—Dynamic spectrometers
- H01J49/40—Time-of-flight spectrometers
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Description
DEUTSCHES
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Massenspektrometrie, die aus einer Kombination eines Massenspektrometer,
das auf der Grundlage der Laufzeitmessung arbeitet, mit einem Elektronenvervielfacher
besteht, der derart angeordnet ist, daß er an seiner ersten, Sekundärelektronen emittierenden Platte
die Ionenbündel empfängt, die durch das Massenspektrometer erzeugt werden, und der mit einer Anzeige
für die Empfangszeiten der verschiedenen Massengruppen der Ionen in jedem Bündel versehen ist.
Wohlbekannt sind die Elektronenvervielfacher, die aus einem Satz von Platten gebildet sind, welche imstande
sind, wenn sie von primären Partikeln getroffen werden, sekundäre Elektronen in einem größeren
Einheitsverhältnis auszusenden, indem diese Platten in Kaskade angeordnet sind, so daß für eine jede auf
die erste Platte des Satzes auftreffende primäre Partikel die letzte Platte eine sehr große Anzahl von
Elektronen auszusenden vermag. Solche Vorrichtungen erlauben eine sehr große Verstärkung des durch
die primären Partikeln erzeugten Effektes, indem in der Praxis ein Gewinn gleich einer Million laufend
erzielt wird.
Es ist (beispielsweise aus der britischen Patentschrift 501 749) auch bekannt, an einem Elektronenvervielfacher,
der als Verstärker verwendet wird, Modulationsmittel in Form eines Gitters vorzusehen, das
nahe an der emittierenden Kathode in der Bahn der Elektronen angeordnet ist. Dieses Gitter hat die Aufgabe,
einen Elektronenstrahl seitlich auszusteuern oder bestimmte Elektronen eines Strahles aufzufangen.
Wenn ein Elektronenvervielfacher zur Verstärkung von Impulsen verwendet werden soll, ergibt sich
die Schwierigkeit, von den zu verstärkenden Impulsen in Abhängigkeit von diesen einen Partikelstrom
wechselnder Intensität zu erhalten. Die Erfindung bezweckt in erster Linie, diese Schwierigkeiten zu beseitigen,
und zwar in einer besonders einfachen und vorteilhaften Art.
Es ist schon vorgeschlagen worden, einen Elektronenvervielfacher einem Massenspektrometer zur
Messung der Wanderungsdauer beizufügen, um die sehr schwache Angabe oder den sehr schwachen Impuls
zu verstärken, der jedesmal erhalten wird, wenn eine Gruppe Elektronen genau bestimmter Masse die
Sammelvorrichtung erreicht. Jedoch in zahlreichen Anwendungsfällen von Massenspektrometern sucht
man ausschließlich eine Auskunft betreffs der Anoder Abwesenheit eines gewissen gewählten Elementes
in der gasförmigen zu analysierenden Mischung zu erzielen. Zu diesem Zweck muß der mit dem Massenspektrometer
verbundene Detektor — zum Beispiel ein kathodisches Oszilloskop —- unwirksam bleiben,
außer während einer sehr kurzen Zeitspanne, die dem Anordnung zur Massenspektrometrie
Anmelder:
Bendix Aviation Corporation,
New York, N.Y. (V.St.A.)
Bendix Aviation Corporation,
New York, N.Y. (V.St.A.)
Vertreter: Dr.-Ing. Η. Negendank, Patentanwalt,
Hamburg 36, Neuer Wall 41
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 4. Juni 1953
Augenblick entspricht, in welchem die die gewünschte Masse besitzenden Ionen, falls solche Ionen vorhanden
sind, auf das Sammelorgan des Spektrometers auftreffen.
In Übereinstimmung mit der Erfindung wird ein Elektronenvervielfacher, der eine an sich bekannte
Modulationselektrode der erwähnten Art hat, in Verbindung mit einem Laufzeit-Massenspektrometer zum
Zweck der Anzeige eines besonderen Bestandteils in der Ionenmischung verwendet.
Erfindungsgemäß ist die mit einer der Platten des Elektronenvervielfachers verbundene, an sich bekannte
Steuerelektrode normalerweise auf ein solches Potential im Verhältnis zu der Platte vorgespannt,
daß der Fluß von Sekundärelektronen von dieser Platte begrenzt oder verhindert wird, während sie zu
bestimmten Zeiten, an denen ein Empfang von Ionen einer bestimmten Massezahl an der ersten Platte erfolgt,
mit positiven Spannungsimpulsen meßbar ist.
Dieses vorzugsweise aus einer Reihe paralleler, in gleichen Abständen angeordneter Leiter bestehende
Steuergitter oder Modulationselektrode kann mit einer der ersten Platten des Satzes verbunden sein, beispielsweise
mit der zweiten.
Die Platten des Elektronenvervielfältigers sind vorzugsweise Rand an Rand in benachbarten Ebenen angeordnet
und werden durch gewählte Potentiale erregt, um gleichwertige elektrische Beschleunigungsfelder
zwischen den aufeinanderfolgenden Plattenpaaren zu erzeugen, derweil ein zu diesen elektrischen Feldern
normales magnetisches Feld den Elektronen eine gern 767/261
kurvte Flugbahn zwischen einer jeden Platte und der darauffolgenden erteilt.
Die vorliegende Erfindung bezweckt andererseits die Verbindung eines Massenspektrometers, der Messung
der Wanderungsdauerart, mit einem Elektronenvervielfältiger mit mehreren in Kaskade angeordneten
Platten, dessen erste Platte angeordnet ist, um die durch den Massenspektrometer ausgesandten
Ionen zu empfangen, indem dieses Kombinat insbesondere dadurch bemerkenswert ist, daß eine der Platten
des Elektronenvervielfältigers eine in den Weg der durch diese Platte ausgesandten Elektronen zwischengeschaltete
Elektrode oder Steuergitter besitzt und daß diese Elektrode, die normalerweise polarisiert ist,
um den durch, die Platte, an die sie angeschlossen ist, ausgesandten Elektronenstrom zu begrenzen oder aufzuhalten,
im Augenblick, der dem Aufprallen auf die erste Platte von einer Gruppe von Ionen gewählter
Masse entspricht, einen Spannungsimpuls erhält, der sie auf ein solches Potential bringt, daß dieser Strom
eine sehr große Intensität annimmt und daß die durch die letzte Platte ausgesandten Elektronen eine Detektorvorrichtung
— beispielsweise ein kathodisches Oszilloskop — betätigen, die somit imstande ist die
An- oder Abwesenheit in der zu analysierenden gasförmigen Mischung eines Komponenten gewählter
atomischer Masse zu entdecken.
Nachstehend soll nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des verbesserten
Elektronenvervielfältigers sowie ein Beispiel seiner Anwendung an ein Massenspektrometer der Messung
der Wanderungs dauer art beschrieben werden.
Es ist selbstverständlich, daß jede in der Zeichnung erscheinende bzw. in der Beschreibung erwähnte
Einzelheit als zur Erfindung gehörend betrachtet werden soll, die Erfindung sich aber nicht auf die dargestellten
und beschriebenen Einzelheiten beschränkt.
Fig. 1 ist eine schematische Perspektive des Elektronenvervielfältigers allein;
Fig. 2 ist ein schematischer Grundriß;
Fig. 3 schließlich ist eine schematische Perspektive des mit einem Massenspektrometer bekannter Art verbundenen
Elektronenvervielfältigers.
In Fig. 1 bezeichnet das Merkmal 10 eine Partikelquelle, die elektrisch neutral oder geladen sein kann
und deren Fördermenge beständig oder wechselnd ist. Diese Partikeln durchsetzen einen in einer an die Masse
geschalteten Schirmelektrode 14 vorgesehen vergitterten Schlitz 12 und prallen auf die erste Platte 16 des
verbesserten Elektronenvervielfältigers auf.
Diese erste Platte 16 ist von einer unbestimmten Anzahl anderer Platten 20, 22, 24, 26 gefolgt. Eine
jede dieser Platten kann z. B. aus einer Legierung von Kupfer und 2% Gluzinium bestehen.
Die entsprechende Anordnung der Platten ist deutlich in der Fig. 2 dargestellt, welche veranschaulicht,
daß die Platten Kante an Kante angeordnet sind, indem sie jedoch senkrecht zu ihrer Ebene leicht verschoben
sind. Beispielsweise kann die aktive Vorderseite der Platte sich in einem Abstand von 25,4 mm
von dem Schirm befinden, derweils eine jede der folgenden Platten um 0,762 mm, im Verhältnis zu der
ihr vorgehenden Platte, in Richtung genannten Schirms verschoben ist.
Eine jede der Platten ist durch ein beständiges Potential gespeist, das durch die Quelle 28 über
einen durch die Widerstände 30, 32, 34, 36 gebildeten Stromspalter geliefert wird. In dem gewählten Beispiel
können die an die aufeinanderfolgenden Platten angelegten Potentiale entsprechend von —6200,
— 6000, — 5800, — 5600 und — 5400 Volt sein, so daß die zwischen irgendwelchen benachbarten Platten
gebildeten Felder gleich sind.
Außerdem wird mittels eines Magneten, dessen Polschuhe teilweise in 40 der Fig. 1 veranschaulicht
sind, ein der Ebene der Fig. 2 senkrechtes magnetisches Feld gebildet. In dem erläuterten Beispiel kann
dieses Feld gleich 300 Gauß sein. Unter den vereinigten Wirkungen dieses magnetischen Feldes und des
ίο zwischen der betrachteten und der ihr folgenden Platte des Satzes herrschenden elektrischen Feldes nehmen
die durch eine jede der Platten ausgesandten Elektronen eine zykloidale Bewegung an, deren Flugbahn,
beispielsweise 58 oder 60, sie auf die nächste Platte befördert.
Ein durch eine Reihe, sich in gleichen Abständen befindender leitender Drähte 44 gebildetes Gitter 42
befindet sich in der Nachbarschaft einer der ersten Platten des Satzes, beispielsweise, wie schon erwähnt,
der zweiten Platte 20. Das Gitter ist zu der Platte 20, zwischen derselben und dem Schirm 14 parallel.
Im betrachteten Beispiel steht es um ungefähr 0,25 mm von der Platte 20 ab, und der Abstand zwischen den
Drähten kann ebenfalls 0,25 mm betragen. Dieses Gitter ist durch die Quelle 28 unter einem im wesentlichen
dem Potential der Platte 20 entsprechenden Potential polarisiert, beispielsweise—6000 Volt
Andererseits ist das Gitter 42 über den Kondensattor 48 an eine wechselnde Stromquelle oder Impuls 50
angeschlossen. Dieser Impuls kann jedwelcher sein. Zum Beispiel kann er aus einer Kette sinusoidaler
Wellen oder einer Kette von Impulsen bestehen oder auch ein Gesetz nicht zurücklaufender Modulationen,
wie beispielsweise eine Sprechwelle, oder verwirrter Modulationen, wie z. B. einen Lärm, aufweisen.
Die durch die letzte Platte 26 des Satzes ausgesandten Elektronen werden auf der zu dieser Platte
senkrechten Wand einer Sammelelektrode 52 aufgefangen, die rechteckig geformt ist und deren andere Wand
den Schirm 14 verlängert. Die Sammelelektrode 52 ist einerseits über einen Widerstand 54 an die Masse geschaltet
und andererseits an ein Anzeige- oder Anwendungsgerät 56. Die Arbeitsweise ist folgende.
Solange die Quelle 50 keinerlei Impuls abgibt, behält das an das Gitter 42 angelegte Polarisationspotential die durch die Platte 20 wiederausgesandte Anzahl von Elektronen auf einem gewissen beständigen Mittelwert bei, falls die Förderung der Primärpartikeln als beständig angenommen wird. Wenn die Quelle 50 einen negativen oder positiven Impuls aussendet, vergrößert oder verringert sich das Potential des Gitters 42 im Verhältnis zu seinem Polarisationswert, und die Anzahl der durch die Platte 20 wiederausgesandten Sekundärelektronen vergrößert oder verringert sich entsprechend. Der Totalgewinn in Vervielfältiger kann somit ganz genau kontrolliert werden, und der das Anzeige- oder Anwendungsgerät 56 speisende Strom gibt die Variationen des durch die Quelle 50 erteilten Impulses stark verstärkt wieder.
Solange die Quelle 50 keinerlei Impuls abgibt, behält das an das Gitter 42 angelegte Polarisationspotential die durch die Platte 20 wiederausgesandte Anzahl von Elektronen auf einem gewissen beständigen Mittelwert bei, falls die Förderung der Primärpartikeln als beständig angenommen wird. Wenn die Quelle 50 einen negativen oder positiven Impuls aussendet, vergrößert oder verringert sich das Potential des Gitters 42 im Verhältnis zu seinem Polarisationswert, und die Anzahl der durch die Platte 20 wiederausgesandten Sekundärelektronen vergrößert oder verringert sich entsprechend. Der Totalgewinn in Vervielfältiger kann somit ganz genau kontrolliert werden, und der das Anzeige- oder Anwendungsgerät 56 speisende Strom gibt die Variationen des durch die Quelle 50 erteilten Impulses stark verstärkt wieder.
Fig. 3 veranschaulicht die Anwendung des verbesserten Elektronenvervielfältigers an einen Massenspektrometer
der Messung der Wanderungsdauerart, insbesondere, um das eventuelle Vorhandensein einer
Komponente gegebener atomischer Masse in der zu analysierenden gasförmigen Mischung zu detektieren.
Unter dem Gesamtmerkmal 62 ist eine Gesamtvorrichtung erkennbar, die im allgemeinen der in der
durch den Erfinder am 10. September 1952 unter Nr. 1 062 857 eingereichten französischen Patentanmeldung:
»Vorgang und Vorrichtung zur Trennung
Claims (1)
1. Anordnung zur Massenspektrometrie, die aus einer Kombination eines Massenspektrometer,
das auf der Grundlage der Laufzeitmessung arbeitet, mit einem Elektronenvervielfacher besteht,
der derart angeordnet ist, daß er an seiner ersten, Sekundärelektronen emittierenden Platte
die Ionenbündel empfängt, die durch das Massenspektrometer erzeugt werden, und der mit einer
Anzeige für die Empfangszeiten der verschiedenen Massegruppen der Ionen in jedem Bündel versehen
ist, gekennzeichnet durch die Verwendung einer an sich bekannten Steuerelektrode (42), die mit einer
(20) der Platten des Elektronenvervielfachers verbunden ist und normalerweise auf ein solches
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US1051534XA | 1953-06-04 | 1953-06-04 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1051534B true DE1051534B (de) | 1959-02-26 |
Family
ID=22304324
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEB31187A Pending DE1051534B (de) | 1953-06-04 | 1954-05-28 | Anordnung zur Massenspektrometrie |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1051534B (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1231037B (de) * | 1962-11-30 | 1966-12-22 | Siemens Ag | Verfahren und Anordnung zum Nachweis von Ionen in Massenspektrometern |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB501740A (en) * | 1936-08-28 | 1939-02-28 | Ver Gluhlampen Und Elek Zitats | Method of and means for controlling the operation of electron multiplying tubes |
-
1954
- 1954-05-28 DE DEB31187A patent/DE1051534B/de active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB501740A (en) * | 1936-08-28 | 1939-02-28 | Ver Gluhlampen Und Elek Zitats | Method of and means for controlling the operation of electron multiplying tubes |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1231037B (de) * | 1962-11-30 | 1966-12-22 | Siemens Ag | Verfahren und Anordnung zum Nachweis von Ionen in Massenspektrometern |
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