DE112012004981T5

DE112012004981T5 - Ionisierungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112012004981T5
Application number: DE112012004981.0T
Authority: DE
Inventors: James Edward COOLEY; Sameer KOTHARI
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2014-08-28
Anticipated expiration: 2032-10-20
Also published as: JP2015501068A; JP6141861B2; WO2013081738A1; US8410704B1; DE112012004981B4; CN103959427A; CN103959427B

Abstract

Ionisierungsvorrichtungen, die zumindest zwei Ionisierungsmodi aufweisen und zwischen diesen beiden Betriebsmodi umschalten können, sind beschrieben. Veranschaulichenderweise können die Ionisierungsvorrichtungen zwischen einem Photoionisierungs-(PI-)Modus und einem kombinierten Modus aus Elektroionisierung (EI) und PI (EI/PI-Modus) umschalten.

Description

Hintergrund
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität einer US-Patentanmeldung mit dem Titel „Ionization Device” (Ionisierungsvorrichtung) mit der Seriennummer 13/307,641, eingereicht am 30. November 2012, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme vollständig in die vorliegende Anmeldung aufgenommen ist.
Eine Photoionisierung (PI) beinhaltet ein Richten von Licht mit erwünschten Wellenlängen auf eine unbekannte Gasprobe, um eine Ionisierung herbeizuführen. Die PI kann verwendet werden, um eine Prüfung der Zusammensetzung der unbekannten Gasprobe über photochemische Anwendungen, wie beispielsweise schonende Ionisierung und Photo-Fragmentierung, zu ermöglichen. Licht aus der Vakuum-Ultraviolett-(VUV-)Region des elektromagnetischen Spektrums ist beispielsweise besonders nützlich in PI-Anwendungen, da die Energien von VUV-Photonen (allgemein 6 eV–124 eV) elektronischen Anregungs- und Ionisierungsenergien der meisten chemischen Spezies entsprechen.
Eine Elektronenstoßionisierung (EI) beinhaltet ein Richten von Elektronen mit einer erwünschten kinetischen Energie auf eine unbekannte Gasprobe, um eine Ionisierung und Fragmentierung von Molekülen der Gasprobe herbeizuführen.
Die Fragmentierung durch EI wird oftmals als „harte” Ionisierung bezeichnet. Im Gegensatz dazu fungiert eine PI-Quelle als eine „schonende” Ionisierungsquelle, da Probenmoleküle zu einem geringeren Ausmaß fragmentiert werden als dann, wenn EI-Quellen verwendet werden. Ein geringeres Ausmaß an Fragmentierung von Molekülen, die durch eine PI-Quelle bereitgestellt werden, kann zu einem höheren Ausmaß als bekannte EI-Quellen Molekülionensignale erzeugen.
Während das vergleichsweise geringere Ausmaß einer Fragmentierung, das durch PI-Quellen bereitgestellt wird, in bestimmten Anwendungen, wie beispielsweise der Identifizierung unbekannter Verbindungen, nützlich ist, liefert das Fragmentierungsmuster, das durch eine EI-Quelle erzeugt wird, Informationen, die oftmals nützlich sind, die jedoch durch eine Photo-Fragmentierung mit einer PI-Quelle unter Umständen nicht realisiert werden können.
Deshalb besteht Bedarf nach Ionisierungsvorrichtungen und Verfahren zur Verwendung, die eine selektive Ionisierung durch EI und PI erlauben.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die repräsentativen Ausführungsbeispiele sind am besten aus der folgenden detaillierten Beschreibung verständlich, wenn diese zusammen mit den beigefügten Zeichnungsfiguren betrachtet wird. Es wird hervorgehoben, dass die verschiedenen Merkmale nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind. Tatsächlich könnten die Abmessungen zur Klarheit der Erläuterung willkürlich erhöht oder gesenkt werden. Wo immer dies anwendbar und praktisch ist, beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente.
1 stellt eine vereinfachte schematische Ansicht eines Massenspektrometers gemäß einem repräsentativen Ausführungsbeispiel dar.
2 stellt eine vereinfachte schematische Ansicht einer Ionisierungsvorrichtung gemäß einem repräsentativen Ausführungsbeispiel dar.
3 stellt eine Querschnittsansicht einer Ionisierungsvorrichtung gemäß einem repräsentativen Ausführungsbeispiel dar.
4 stellt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Aussetzen einer Gasprobe gegenüber einem Anregungslicht gemäß einem repräsentativem Ausführungsbeispiel dar.
Definierte Terminologie
Es wird darauf hingewiesen, dass die hierin verwendete Terminologie lediglich dem Zweck einer Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele dient und nicht einschränkend gedacht ist. Die definierten Ausdrücke kommen zu den technischen und wissenschaftlichen Bedeutungen der definierten Ausdrücke, wie diese auf dem technischen Gebiet der vorliegenden Lehren üblicherweise verständlich und akzeptiert sind, hinzu.
Die Ausdrücke „einer/e/es” und „der/die/das”, wie sie in der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen verwendet werden, umfassen sowohl Singular- als auch Plural-Bezugnahmen, es sei denn, der Kontext gibt dies klar anderweitig vor. So umfasst beispielsweise „eine Vorrichtung” eine Vorrichtung und mehrere Vorrichtungen.
Die Ausdrücke „wesentlich” oder „im Wesentlichen”, wie sie in der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen verwendet werden, bedeuten zusätzlich zu ihren üblichen Bedeutungen mit akzeptablen Grenzen oder zu einem akzeptablen Maß. „Im Wesentlichen aufgehoben” bedeutet beispielsweise, dass ein Fachmann auf diesem Gebiet die Aufhebung in dem Kontext der vorliegenden Lehren als akzeptabel betrachten würde.
Der Ausdruck „in etwa”, wie er in der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen verwendet wird, bedeutet zusätzlich zu seiner üblichen Bedeutung für einen durchschnittlichen Fachmann innerhalb einer akzeptablen Grenze oder Menge. „In etwa gleich” beispielsweise bedeutet, dass ein durchschnittlicher Fachmann die Gegenstände, die verglichen werden, als gleich betrachten würde.
Detaillierte Beschreibung
In der folgenden detaillierten Beschreibung sind zu Erläuterungszwecken und nicht als Einschränkung repräsentative Ausführungsbeispiele, die spezifische Details offenbaren, dargelegt, um für ein gründliches Verständnis der vorliegenden Lehren zu sorgen. Beschreibungen bekannter Vorrichtungen, Materialien und Herstellungsverfahren können weggelassen sein, um so die Beschreibung der beispielhaften Ausführungsbeispiele nicht zu verschleiern. Trotzdem könnten derartige Vorrichtungen, Materialien und Verfahren, die sich innerhalb des Zuständigkeitsbereichs eines Durchschnittsfachmanns befinden, gemäß den unten beschriebenen repräsentativen Ausführungsbeispielen verwendet werden. Ferner wird darauf hingewiesen, dass die verschiedenen Ausbildungen elektrischer Komponenten und Verbindungen, die in den Figuren dargestellt sind, veranschaulichend sind und deshalb variieren können, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Lehren abzuweichen.
Es wird außerdem darauf hingewiesen, dass relative Ausdrücke, wie sie hierin verwendet werden, wie beispielsweise „oberhalb”, „unterhalb”, „oben”, „unten”, „oberer/e/es”, „unterer/e/es”, „links”, „rechts”, „vertikal” und „horizontal”, verwendet werden, um Beziehungen der verschiedenen Elemente zueinander zu beschreiben, wie in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. Es wird darauf hingewiesen, dass diese relativen Ausdrücke unterschiedliche Ausrichtungen der Vorrichtung und/oder Elemente zusätzlich zu der Ausrichtung, die in den Zeichnungen dargestellt ist, umfassen sollen. Wenn beispielsweise die Vorrichtung in Bezug auf die Ansicht in den Zeichnungen umgekehrt würde, wäre ein Element, das als „oberhalb” eines weiteren Elements beschrieben ist, nun beispielsweise „unterhalb” dieses Elements. Ähnlich wäre, wenn die Vorrichtung in Bezug auf die Ansicht in den Zeichnungen um 90° gedreht würde, ein Element, das als „vertikal” beschrieben ist, nun beispielsweise „horizontal”.
Allgemein beziehen sich die vorliegenden Lehren, wie auch in Verbindung mit repräsentativen Ausführungsbeispielen vollständiger beschrieben ist, auf Ionisierungsvorrichtungen, die zumindest zwei Ionisierungsmodi aufweisen und zwischen diesen beiden Modi in einer relativ kurzen Zeitdauer umschalten können (z. B. 1 Millisekunde bis 9 Millisekunden oder weniger). Die vorliegende Erfindung stellt beispielsweise eine Ionisierungsvorrichtung bereit, die schnell zwischen einem Photoionisierungs-(PI-)Modus und einem kombinierten Modus aus Elektroionisierung (EI) und PI (EI/PI-Modus) umschalten kann. Veranschaulichend wird die Ionisierungsvorrichtung der vorliegenden Lehren unter anderen Anwendungen, die für einen durchschnittlichen Fachmann, der in den Genuss der vorliegenden Offenbarung kommt, ersichtlich wären, als zur Verwendung in einem Massenspektrometer gedacht betrachtet.
Bei einem repräsentativen Ausführungsbeispiel weist eine Ionisierungsvorrichtung eine Plasmaquelle auf, die ausgebildet ist, um ein Plasma zu erzeugen. Das Plasma weist Licht, Plasmaionen und Plasmaelektronen auf. Die Ionisierungsvorrichtung weist ferner eine Plasmaablenkvorrichtung, die zwischen der Plasmaquelle und einer Ionisierungsregion angeordnet ist; und eine Elektronenbeschleunigungsvorrichtung auf, die zwischen der Plasmaquelle und der Ionisierungsregion angeordnet ist. Die Plasmaablenkvorrichtung und die Elektronenbeschleunigungsvorrichtung sind ausgebildet, um während eines ersten Zeitintervalls ein erstes elektrisches Feld einzurichten und während eines zweiten Zeitintervalls ein zweites elektrisches Feld einzurichten. Das erste elektrische Feld verhindert im Wesentlichen, dass Plasmaelektronen und Plasmaionen in die Ionisierungsregion gelangen, während das Licht die Ionisierungsregion erreichen darf. Das zweite elektrische Feld verhindert im Wesentlichen, dass Plasmaionen in die Ionisierungsregion gelangen, während das Licht die Ionisierungsregion erreichen darf.
Bei einem weiteren repräsentativen Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren zum Aussetzen einer Gasprobe gegenüber einer Ionisierungsquelle in einer Ionisierungsregion offenbart. Das Verfahren ermöglicht ein selektives Aussetzen der Gasprobe gegenüber einer EI- oder EI/PI-Ionisierung. Das Verfahren weist ein Erzeugen eines Plasmas, das Licht, Plasmaionen und Plasmaelektronen aufweist; ein Einrichten eines ersten elektrischen Feldes während eines ersten Zeitintervalls, um im Wesentlichen zu verhindern, dass Plasmaelektronen und Plasmaionen in die Ionisierungsregion gelangen; und ein Einrichten eines zweiten elektrischen Felds während eines zweiten Zeitintervalls auf, um Plasmaelektronen in Richtung der Ionisierungsregion zu beschleunigen und im Wesentlichen zu verhindern, dass Plasmaionen in die Ionisierungsregion gelangen.
1 zeigt ein vereinfachtes schematisches Diagramm eines Massenspektrometers 100 gemäß einem repräsentativen Ausführungsbeispiel. Das Blockdiagramm ist allgemeiner gezeichnet, da die vorliegenden Lehren auf eine Vielzahl unterschiedlicher Typen von Massenspektrometern angewendet werden könnten. Wie mit fortschreitender vorliegender Beschreibung zu erkennen sein sollte, können Vorrichtungen und Verfahren repräsentativer Ausführungsbeispiele in Verbindung mit dem Massenspektrometer 100 verwendet werden. So ist das Massenspektrometer 100 nützlich für ein Erwerben eines umfassenderen Verständnisses der Funktionen und Anwendungen der Vorrichtungen und des Verfahrens der repräsentativen Ausführungsbeispiele, soll jedoch diese Funktionen und Anwendungen nicht einschränken.
Das Massenspektrometer 100 weist eine Ionenquelle 101, einen Masseanalysator 102 und einen Detektor 103 auf. Die Ionenquelle 101 weist eine Ionisierungsvorrichtung 104 auf, die ausgebildet ist, um eine Gasprobe (in 1 nicht gezeigt) zu ionisieren und Ionen für den Masseanalysator 102 bereitzustellen. Details der Ionisierungsvorrichtung 104 sind gemäß repräsentativen Ausführungsbeispielen unten beschrieben. Weitere Komponenten des Massenspektrometers 100 weisen Geräte auf, die einem durchschnittlichen Fachmann bekannt sind, und werden nicht detailliert beschrieben, um eine Verschleierung der Beschreibung der repräsentativen Ausführungsbeispiele zu vermeiden. Der Masseanalysator 102 kann unter anderen Typen von Masseanalysatoren beispielsweise ein Vierpol-Masseanalysator, ein Ionenfallen-Masseanalysator oder ein Flugzeit-(TOF-)Masseanalysator (TOF = Time of Flight) sein und der Detektor 103 könnte einer einer Vielzahl bekannter Detektoren sein, die in Massenspektrometern verwendet werden.
Eine Steuerung 105 ist zwischen den Detektor 103 und eine Leistungsversorgung 106 geschaltet, die mit der Ionisierungsvorrichtung 104 verbunden ist. Wie unten noch ausführlicher beschrieben wird, ist die Steuerung 105 unter anderen Funktionen ausgebildet, um den Betrag und die Dauer von Spannungen, die durch die Leistungsversorgung 106 an Elektroden (in 1 nicht gezeigt) der Ionisierungsvorrichtung 104 angelegt werden, zu steuern, um die Auswahl der Ionenquelle 101 in Abhängigkeit von den erwünschten Spektraldaten als eine PI-Quelle oder als eine EI/PI-Quelle zu ermöglichen.
Gemäß einem repräsentativen Ausführungsbeispiel ist die Leistungsversorgung 106 basierend auf Steuersignalen von der Steuerung 105 ausgebildet, um selektiv eine Gleichstrom-(DC-)Spannung oder eine zeitabhängige(AC-)Spannung oder beides an Elektroden (in 1 nicht gezeigt) der Ionisierungsvorrichtung 104 anzulegen. Bei einem repräsentativen Ausführungsbeispiel ist die Leistungsversorgung 106 basierend auf Signalen von der Steuerung 105 ausgebildet, um selektiv eine DC-Spannung oder eine zeitabhängige Rechteckwellenspannung mit einem DC-Versatzwert an Elektroden der Ionisierungsvorrichtung 104 anzulegen.
Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben ist, führt das selektive Anlegen von Spannungen an die Elektroden der Ionisierungsvorrichtung 104 zu der Einrichtung eines ersten elektrischen Felds während eines ersten Zeitintervalls, das im Wesentlichen verhindert, dass Plasmaelektronen und Plasmaionen in eine Ionisierungsregion der Ionisierungsvorrichtung 104 gelangen; und der Einrichtung eines zweiten elektrischen Feldes während eines zweiten Zeitintervalls, das Plasmaelektronen in Richtung der Ionisierungsregion beschleunigt und im Wesentlichen verhindert, dass Plasmaionen in die Ionisierungsregion gelangen. Entsprechend erreichen während des ersten Zeitintervalls nur Plasmaphotonen die Ionisierungsregion der Ionisierungsvorrichtung 104, während während des zweiten Zeitintervalls sowohl Plasmaphotonen als auch Plasmaelektronen die Ionisierungsregion erreichen dürfen, wobei die Elektronen durch das zweite elektrische Feld beschleunigt werden. So fungiert in dem ersten Zeitintervall die Ionisierungsvorrichtung 104 als eine PI-Vorrichtung und fungiert in dem zweiten Zeitintervall die Ionisierungsvorrichtung 104 sowohl als eine PI-Vorrichtung als auch als eine EI-Vorrichtung.
Allgemeiner und vorteilhafterweise kann der Benutzer die Steuerung 105 programmieren, um Signale an die Leistungsversorgung 106 zu liefern, so dass die Ionisierungsvorrichtung 104 als eine PI-Vorrichtung fungiert (hierin manchmal als PI-Modus bezeichnet), was für ein bestimmtes Zeitintervall nur eine PI einer Probe erlaubt. In einem anderen Zeitintervall kann der Benutzer die Steuerung 105 programmieren, um Signale an die Leistungsversorgung 106 zu liefern, so dass die Ionisierungsvorrichtung 104 als sowohl eine PI-Vorrichtung als auch als eine EI-Vorrichtung fungiert (hierin manchmal als EI/PI-Modus bezeichnet), was für ein bestimmtes Zeitintervall sowohl eine PI als auch EI einer Probe erlaubt. So kann ein Benutzer ein Sammeln von PI-Daten während des ersten Zeitintervalls und ein Sammeln von sowohl PI-Daten als auch EI-Ionisierungsdaten während des zweiten Zeitintervalls koordinieren. Ferner kann der Benutzer gemäß den vorliegenden Lehren die Steuerung 105 programmieren, um Signale an die Leistungsversorgung 106 zu liefern, so dass die Ionisierungsvorrichtung 104 in einer relativ kurzen Zeitdauer (beispielsweise 1 Millisekunde bis 9 Millisekunden oder weniger) zwischen dem EI-Modus und EI/PI-Modus umschalten kann.
Die Steuerung 105 kann als Ganzes oder teilweise durch eine Verarbeitungsvorrichtung, wie z. B. einen Prozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU; CPU = Central Processing Unit) anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs; ASIC = Application Specific Integrated Circuit), frei programmierbare Gatterarrays (FPGAs) oder Kombinationen derselben, implementiert sein, und zwar unter Verwendung von Software, Firmware, festverdrahteter Logikschaltungen oder Kombinationen derselben. Details bestimmter Aspekte der Funktionen der Steuerung 105 sind unten in Verbindung mit den repräsentativen Ausführungsbeispielen vorgesehen. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Steuerung 105 auf einem Echtzeit-Betriebssystem (Echtzeit-OS; OS = Operating System) implementiert, das in dem Massenspektrometer 100 verwendet wird, oder als eine eigenständige Vorrichtung. Wenn ein Prozessor oder eine CPU verwendet wird, ist ein Speicher (nicht gezeigt) zum Speichern ausführbarer Software/Firmware und/oder eines ausführbaren Codes beinhaltet, die/der das Signal von der Steuerung 105 zu der Ionisierungsvorrichtung 104 steuert. Der Speicher kann in beliebiger Zahl, einem beliebigen Typ und einer beliebigen Kombination nicht flüchtigen Nur-Lese-Speichers (ROM; ROM = Read Only Memory) und flüchtigen Direktzugriffsspeichers (RAM; RAM = Random Access Memory) vorliegen und kann verschiedene Typen von Informationen speichern, wie z. B. Computerprogramme und Software-Algorithmen, die durch den Prozessor oder die CPU ausführbar sind. Der Speicher kann eine beliebige Anzahl, einen beliebigen Typ und eine beliebige Kombination greifbarer computerlesbarer Speichermedien umfassen, wie z. B. ein Diskettenlaufwerk, einen elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM; EPROM = Electrically Programmable Read Only Memory), einen elektrisch löschbaren und programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM; EEPROM = Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), eine CD, DVD, ein Universal-Seriell-Bus-(USB-)Laufwerk und dergleichen.
2 stellt eine vereinfachte schematische Ansicht einer Ionisierungsvorrichtung 200 gemäß einem repräsentativen Ausführungsbeispiel dar. Die Ionisierungsvorrichtung 200 kann in der Ionenquelle 101 als die Ionisierungsvorrichtung 104 implementiert sein. Die Ionisierungsvorrichtung 200 weist eine Plasmaquelle 201 und eine Ionisierungsregion 202 auf. Gemäß einem repräsentativen Ausführungsbeispiel ist die Plasmaquelle 201 eine VUV-Quelle, wobei VUV-Licht allgemein als Licht mit Wellenlängen in dem Bereich von 10 nm bis 200 nm definiert ist. Veranschaulichenderweise kann die Plasmaquelle 201 eine Plasmaquelle sein, wie sie in der US-Patentanmeldung 12/613,643 der gleichen Eigentümerin mit dem Titel „Microplasma Device with Cavity for Vaccuum Ultraviolet Irradiation of Gases and Methods of Making and Using the Same” (Mikroplasma-Vorrichtung mit Hohlraum zur Vakuum-Ultraviolett-Bestrahlung von Gasen und Verfahren zur Herstellung und Verwendung derselben) von James E. Cooley u. a. beschrieben ist. Die Offenbarung dieser Patentanmeldung, die als US-Patentanmeldungsveröffentlichung 20110109226 veröffentlicht ist, ist insbesondere hierin durch Bezugnahme aufgenommen.
Eine Plasmaablenkvorrichtung 203 und eine Elektronenbeschleunigungsvorrichtung 204 sind hintereinander zwischen der Plasmaquelle 201 und der Ionisierungsregion 202 vorgesehen. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Plasmaablenkvorrichtung 203 unmittelbar neben der Plasmaquelle 201 angeordnet und die Elektronenbeschleunigungsvorrichtung 204 ist unmittelbar neben der Ionisierungsregion 202 angeordnet. Es wird darauf hingewiesen, dass die Reihenfolge der Plasmaablenkvorrichtung 203 und der Elektronenbeschleunigungsvorrichtung 204 „umgekehrt” werden kann. Bei dieser alternativen Ausbildung ist die Plasmaablenkvorrichtung 203 unmittelbar neben der Ionisierungsregion 202 angeordnet und die Elektronenbeschleunigungsvorrichtung 204 ist unmittelbar neben der Plasmaquelle 201 angeordnet. Wenn diese alternative Ausbildung ausgewählt ist, würden sich die Verbindungen zu der zeitabhängigen Spannungsquelle (unten beschrieben) und der statischen Spannungsquelle (unten beschrieben) von der in 2 dargestellten Ausbildung unterscheiden.
Wie im Folgenden vollständiger beschrieben ist, sind bei einem Betriebsmodus die Plasmaablenkvorrichtung 203 und die Elektronenbeschleunigungsvorrichtung 204 ausgebildet, um zusammenzuwirken, um selektiv Plasmaelektronen 205 und Plasmaionen 206 abzulenken, um im Wesentlichen zu verhindern, dass die Plasmaelektronen 205 und die Plasmaionen 206 die Ionisierungsregion 202 erreichen, und nur Plasmaphotonen 207 die Ionisierungsregion 202 erreichen dürfen. In einem anderen Betriebsmodus sind die Plasmaablenkvorrichtung 203 und die Elektronenbeschleunigungsvorrichtung 204 ausgebildet, um zusammenzuwirken, um selektiv Plasmaionen 206 abzulenken und Plasmaelektronen 205 in Richtung der Ionisierungsregion 202 zu beschleunigen, während Plasmaphotonen 207 die Ionisierungsregion 202 erreichen dürfen. In dem ersteren Betriebsmodus erreichen nur Plasmaphotonen 207 die Ionisierungsregion 202 und die Ionisierungsvorrichtung 200 fungiert als eine PI-Vorrichtung. In letzterem Betriebsmodus erreichen sowohl Plasmaelektronen 205 als auch Plasmaphotonen 207 die Ionisierungsregion 202 und die Ionisierungsvorrichtung 200 fungiert als sowohl eine PI-Vorrichtung als auch als eine EI-Vorrichtung (EI/PI-Vorrichtung).
Die Plasmaablenkvorrichtung 203 weist eine erste Ablenkelektrode 208 und eine zweite Ablenkelektrode 209 auf. Ähnlich weist die Elektronenbeschleunigungsvorrichtung 204 eine erste Beschleunigungselektrode 210 und eine zweite Beschleunigungselektrode 211 auf. Die Plasmaablenkvorrichtung 203 ist mit einer zeitabhängigen Spannungsquelle 212 verbunden, die ausgebildet ist, um eine zeitabhängige Spannung mit einer maximalen Spannung +V und einer minimalen Spannung von 0 V anzulegen. Die Elektronenbeschleunigungsvorrichtung 204 ist mit einer statischen(DC-)Spannungsquelle 213 verbunden, die eine Spannung (negativ) –V bereitstellt. Basierend auf Steuersignalen von der Steuerung 105 kann die Leistungsversorgung 106 ausgebildet sein, um wechselweise als zeitabhängige Spannungsquelle 212 und als statische Spannungsquelle 213 zu fungieren. So können die oben beschriebenen verschiedenen Potentialunterschiede und deren resultierende elektrische Felder selektiv in sowohl einer zeitabhängigen Weise als auch in einer statischen Weise durch die Steuerung 105 angelegt werden.
Die zeitliche Variation der Spannungsausgabe aus der zeitabhängigen Spannungsquelle 212 resultiert darin, dass die Ionisierungsvorrichtung 200 in einer zeitabhängigen Weise als eine EI-Vorrichtung und als eine EI/PI-Vorrichtung fungiert.
Insbesondere sind aufgrund der dargestellten elektrischen Verbindung der jeweiligen Elektroden der Plasmaablenkvorrichtung 203 und der Elektronenbeschleunigungsvorrichtung 204 die erste und die zweite Ablenkelektrode 208, 209 relativ zu der ersten und der zweiten Beschleunigungselektrode 210, 211, die aneinander und an Masse gebunden sind, wie in 2 gezeigt ist, negativ vorgespannt.
Wenn der Potentialunterschied zwischen der ersten und der zweiten Ablenkelektrode 208, 209 groß ist (d. h. +V), wird ein erstes elektrisches Feld 214 in einer Richtung (y-Richtung in dem dargestellten Koordinatensystem) eingerichtet, die orthogonal ist zu einer Achse 216 zwischen der Plasmaquelle 201 und der Ionisierungsregion 202. Als Folge dieses ersten elektrischen Felds 214 werden Plasmaelektronen 205 zu der ersten Ablenkelektrode 208 abgelenkt und Plasmaionen 206 werden zu der zweiten Ablenkelektrode 209 abgelenkt. So erreichen bei dieser Ausbildung nur Plasmaphotonen 207 die Ionisierungsregion 202 und die Ionisierungsvorrichtung 200 fungiert nur als eine PI-Vorrichtung.
Im Gegensatz dazu richtet, wenn die erste und die zweite Ablenkelektrode 208, 209 auf dem gleichen Potential sind (d. h. 0 V), die relative Vorspannung (–V) zwischen der Plasmaablenkvorrichtung 203 und der Elektronenbeschleunigungsvorrichtung 204 ein zweites elektrisches Feld 215 ein, das parallel zu der Achse 216 (x-Richtung in dem dargestellten Koordinatensystem) ist. Als Folge des zweiten elektrischen Felds 215 werden Plasmaelektronen 205 in der x-Richtung beschleunigt und Plasmaionen 206 werden in der –x-Richtung in dem dargestellten Koordinatensystem abgestoßen. So erreichen bei dieser Ausbildung sowohl Plasmaelektronen 205 als auch Plasmaphotonen 207 die Ionisierungsregion 202 und die Ionisierungsvorrichtung 200 fungiert als eine EI/PI-Vorrichtung.
Es wird angemerkt, dass, wenn die Ionisierungsvorrichtung 200 ausgebildet ist, um als eine EI/PI-Vorrichtung zu fungieren, die Plasmaelektronen 205 durch das zweite elektrische Feld 215 beschleunigt werden und nach einem Austritt aus der Elektronenbeschleunigungsvorrichtung 204 eine Energie von |V| eV erreichen. Bei bestimmten Anwendungen ist es nützlich, Elektronen mit 70 eV an die Probe zu liefern, so dass |V| = 70 V gilt. Es wird hervorgehoben, dass die Auswahl von |V| = 70 V gilt, und dass die Energie der Plasmaelektronen 205 lediglich durch die Auswahl der relativen Vorspannung (d. h. –V) zwischen der Plasmaablenkvorrichtung 203 und der Elektronenbeschleunigungsvorrichtung 204 ausgewählt werden kann.
Wie aus einer Durchsicht von 2 und der entsprechenden Beschreibung oben zu erkennen ist, sind die erste und die zweite Beschleunigungselektrode 210, 211, wie sie vorgespannt sind, ausgebildet, um die Ionisierungsregion 202 von den elektrischen Potentialen der ersten und zweiten Ablenkelektrode 208, 209, dem elektrischen Potential des Plasmas und einer möglichen Raumladung in der Plasmaablenkvorrichtung 203 zu isolieren. Vorteilhafterweise erlaubt diese Isolierung der Ionisierungsregion 202 von den elektrischen Potentialen, die durch die erste und die zweite Ablenkelektrode 208, 209 eingerichtet werden, dass optimierte Potentialprofile den Probestrahl extrahieren und den Probestrahl in den Masseanalysator 102 richten können. Insbesondere ermöglicht die Isolierung der Ionisierungsregion 202 die Bildung eines relativ niederenergetischen Ionenstrahls.
Bei bestimmten Ausführungsbeispielen nähert sich die zeitabhängige Spannung, die durch die zeitabhängige Spannungsquelle 212 bereitgestellt wird, einer Rechteckwelle mit einer minimalen Spannung (0 V) und der maximalen Spannung (+V) an. Wie für einen durchschnittlichen Fachmann zu erkennen sein sollte, sind Daten, die während des Übergangs der zeitabhängigen Spannung zwischen der minimalen Spannung (0 V) und der maximalen Spannung (+V) gesammelt werden, von geringem Wert. So ist es von Vorteil, wenn die Anstiegszeit und die Abfallzeit der zeitabhängigen Spannung, die durch die zeitabhängige Spannungsquelle 212 bereitgestellt wird, verglichen mit der Periode der zeitabhängigen Spannung, die durch die zeitabhängige Spannungsquelle 212 bereitgestellt wird, klein ist.
Die veranschaulichende Rechteckwellenspannung, die durch die zeitabhängige Spannungsquelle 212 angelegt wird, kann periodisch oder nicht periodisch ausgewählt werden.
Wenn ein periodisches Rechteckwellenspannungssignal an die Plasmaablenkvorrichtung 203 geliefert wird, fungiert die Ionisierungsvorrichtung 200 wechselweise für gleiche Zeitintervalle als eine EI-Quelle und als eine EI/PI. Ähnlich fungiert, wenn ein nicht periodisches Rechteckwellenspannungssignal an die Plasmaablenkvorrichtung 203 geliefert wird, die Ionisierungsvorrichtung 200 wechselweise für ungleiche Zeitintervalle als eine I-Quelle und als eine EI/PI.
Die Auswahl des Zeitintervalls, während dessen die Ionisierungsvorrichtung 200 nur als eine PI-Vorrichtung fungiert oder als eine EI/PI-Vorrichtung, kann durch Programmieren der Steuerung 105 eingestellt werden, die wiederum die Ausgangsspannung der Leistungsversorgung 106 steuert. Allgemeiner kann die Steuerung 105 programmiert sein, um den Betrag und die Dauer von Spannungen, die an die erste und die zweite Ablenkelektrode 208, 209 und an die erste und die zweite Beschleunigungselektrode 210, 211 angelegt werden, auszuwählen.
Die Fähigkeit, sowohl den Betrag als auch die Dauer der Spannungen, die an die erste und die zweite Ablenkelektrode 208, 209 und an die erste und die zweite Beschleunigungselektrode 210, 211 angelegt werden, auszuwählen, ermöglicht dem Benutzer viele Optionen mit der Ionisierungsvorrichtung 200. Die Fähigkeit, die Zeitabhängigkeit der Spannungen, die durch die zeitabhängige Spannungsquelle 212 angelegt werden, auszuwählen, liefert weitere Vorteile gegenüber bekannten Ionisierungsvorrichtungen. Da beispielsweise der EI/PI-Modus ein effizienterer Ionisierungsmodus ist als ein EI-Modus allein, können gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen die Zeitintervalle ungleich ausgewählt werden, um die Differenzen der Effizienzen einer Ionisierung zwischen den beiden Ionisierungsmodi im Wesentlichen auszugleichen.
Eine direkte Injektion einer Probe in ein Massenspektrometer, das eine EI-Quelle beinhaltet, ist bekannt. Da jedoch die Filamente, die in bekannten Ei-Quellen verwendet werden, in Hochdruckumgebungen, die während der Einführung von Lösungsmitteldampf typisch sind, an sich fragil sind, werden üblicherweise nur feste oder getrocknete Proben auf diese Weise analysiert. Ferner kann das hochkomplexe Fragmentierungsspektrum, das die EI erzeugt, eine Identifizierung einzelner Komponenten in einer chemischen Mischung schwierig machen, so dass Proben vor der Ionisierung üblicherweise zuerst separiert werden müssen (z. B. durch Gaschromatographie).
Die Ionisierungsquelle 200 verwendet ein eingeschränktes Flussschema, in dem das Gas in der Plasmaquelle 201 mit höherem Druck arbeitet als die Umgebung um sie herum. Plasmagas und andere energiereiche Plasmaprodukte (einschließlich Ultraviolett-Licht) werden in die Vakuumumgebung der Ionisierungsregion 202, wo die Ionisierungsreaktionen stattfinden, eingeblasen. Das Plasma selbst ist so von der Ionisierungsregion 202 isoliert und ist im Wesentlichen unempfindlich gegenüber Druck- oder Zusammensetzungsveränderungen dort. So kann die Probe, unter anderen Vorteilen der Ionisierungsvorrichtung 200, direkt in die Ionisierungsregion 202 injiziert werden und das Plasma bleibt durch den Druckanstieg aufgrund des verdampften Lösungsmittels, das während einer direkten Probeinjizierung häufig ist, unbeeinflusst.
Zusätzlich erzeugen die schonenden Ionisierungsreaktionen, die durch das UV-Licht des Plasmas oder andere energiereiche Produkte bewirkt werden, für viele Verbindungen Molekülionenspitzen und/oder eine stark reduzierte Fragmentierung. Dies macht eine Analyse von sich überlappenden Spektren in einer nicht separierten chemischen Mischung viel leichter als mit einer bekannten EI-Quelle allein zu erzielen wäre, insbesondere bei Kopplung mit einem Massenspektrometer mit hoher Auflösung.
3 stellt eine Querschnittsansicht einer Ionisierungsvorrichtung 300 gemäß einem repräsentativen Ausführungsbeispiel dar. Die Ionisierungsvorrichtung 300 kann in der Ionenquelle 101 als die Ionisierungsvorrichtung 104 implementiert sein. Die Ionisierungsvorrichtung 300 ist um eine Symmetrieachse 301 herum angeordnet. Ein Einlass 302 ist vorgesehen und ist ausgebildet, um ein Probegas (nicht gezeigt), das Analytmoleküle beinhaltet, aufzunehmen. Das Probegas wird an dem Einlass 302 in einer Richtung parallel zu der Symmetrieachse 301 gerichtet. Viele Details der Ionisierungsvorrichtung 300 entsprechen der Ionisierungsvorrichtung 200 und werden nicht wiederholt, um eine Verschleierung der Lehren der vorliegend beschriebenen Ausführungsbeispiele zu vermeiden.
Die verschiedenen Komponenten der Ionisierungsvorrichtung 300, die nützlicherweise elektrisch leitend sind, sind aus einem geeigneten elektrisch leitfähigen Material, wie z. B. rostfreiem Stahl, hergestellt. Die verschiedenen Komponenten der Ionisierungsvorrichtung 300, die elektrisch isolierend sein müssen, sind aus einem geeigneten elektrischen Isolator hergestellt, wie z. B. Hochtemperatur-Kunststoff (z. B. Vespel^®), oder einem geeigneten maschinell bearbeitbaren Keramikmaterial (z. B. Macor^®), Aluminiumoxid oder Bornitrid).
Die Ionisierungsvorrichtung 300 weist eine erste Plasmaquelle 303 und wahlweise eine zweite Plasmaquelle 304 auf. Die erste und die zweite Plasmaquelle 303, 304 sind veranschaulichend, wie in der US-Patentanmeldungsveröffentlichung 20110109226 beschrieben ist, die durch obige Bezugnahme aufgenommen ist. Es ist anzumerken, dass die zweite Plasmaquelle 304 eine Redundanzfunktion für die erste Plasmaquelle 303 bereitstellt und ihre Funktion nicht ausführlich beschrieben wird.
Die Ionisierungsvorrichtung 300 weist eine erste Plasmaablenkvorrichtung 305 auf, die benachbart zu einer Öffnung angeordnet ist, durch die Licht von einem Plasma durchgelassen wird. Die erste Plasmaablenkvorrichtung 305 weist eine erste Ablenkelektrode 306 und eine zweite Ablenkelektrode 307 auf. Die Ionisierungsvorrichtung 300 weist außerdem eine erste Elektronenbeschleunigungsvorrichtung 308 auf, die eine erste Beschleunigungselektrode 309 und eine zweite Beschleunigungselektrode 310 aufweist. In dem Fall, dass die optionale zweite Plasmaquelle 304 ausgeführt ist, sind eine zweite Plasmaablenkvorrichtung 311 und eine zweite Elektronenbeschleunigungsvorrichtung 312, mit jeweiligen Sätzen von Ablenkelektroden und Beschleunigungselektroden, wie dargestellt, vorgesehen.
Die erste und die zweite Ablenkelektrode 306, 307 der ersten Plasmaablenkvorrichtung 305 sind selektiv mit einer zeitabhängigen Spannungsquelle verbunden, wie z. B. einer Leistungsversorgung (beispielsweise Leistungsversorgung 106). Ähnlich sind die erste und die zweite Beschleunigungselektrode 309, 310 der ersten Elektronenbeschleunigungsvorrichtung 308 selektiv mit einer statischen (DC-)Spannungsquelle verbunden, wie z. B. einer Leistungsversorgung (beispielsweise Leistungsversorgung 106). In einer ähnlichen Weise wie derjenigen, die oben in Verbindung mit 2 beschrieben wurde, ist eine Steuerung (z. B. Steuerung 105) für das selektive Anlegen der zeitabhängigen Spannung und der statischen Spannung vorgesehen. So ist die erste Plasmaablenkvorrichtung 305 mit einer zeitabhängigen Spannungsquelle verbunden, die ausgebildet ist, um eine zeitabhängige Spannung mit einer maximalen Spannung (z. B. +V) und einer minimalen Spannung (z. B. 0 V) anzulegen. Ähnlich ist die erste Elektronenbeschleunigungsvorrichtung 308 mit einer statischen (DC-)Spannungsquelle verbunden, die eine Spannung (z. B. –V) bereitstellt.
Bei einem repräsentativen Ausführungsbeispiel nähert sich die bereitgestellte zeitabhängige Spannung einer Rechteckquelle mit einer minimalen Spannung (z. B. 0 V) und einer maximalen Spannung (z. B. +V) an. Wie oben ausführlicher beschrieben wurde, werden Spannungen selektiv an die erste und die zweite Ablenkelektrode 306, 307 und an die erste und die zweite Beschleunigungselektrode 309, 310 angelegt, um selektiv ein erstes elektrisches Feld (in der x-Richtung des in 3 gezeigten Koordinatensystems) und ein zweites elektrisches Feld (in der –y-Richtung des in 3 gezeigten Koordinatensystems) einzurichten.
Das selektive Anlegen einer zeitabhängigen Spannung an die erste und die zweite Ablenkelektrode 306, 307 und an die erste und die zweite Beschleunigungselektrode 309, 310 führt zu einer selektiven Ablenkung von Elektronen weg von einer Ionisierungsregion 313 oder der Beschleunigung von Elektronen in Richtung einer Ionisierungsregion 313. So ist die Ionisierungsvorrichtung 300 ausgebildet, um als eine PI-Vorrichtung (Elektronen abgelenkt) oder als eine EI/PI-Vorrichtung (Elektronen beschleunigt) zu fungieren.
Obwohl dies in 3 nicht dargestellt ist, ziehen die vorliegenden Lehren die Beinhaltung eines Magnetfelds in Betracht, um eine Eingrenzung von Elektronen in der Ionisierungsregion 313 zu unterstützen. Beispielsweise kann dieses optionale Magnetfeld durch den selektiven Ort von Permanentmagneten eingerichtet werden, wie beispielsweise Seltene-Erden-Permanentmagneten, die benachbart zu der Ionisierungsregion 313 angeordnet sind.
Nach der Ionisierung werden Analytionen durch Ionenoptik 314 in Richtung eines Auslasses 315 und zu einem Masseanalysator (in 3 nicht gezeigt) gerichtet.
4 stellte ein Flussdiagramm eines Verfahrens 400 zum Aussetzen eines Probegases in einer Ionisierungsregion gegenüber einer Ionisierungsquelle dar. Das Verfahren 400 kann unter Verwendung der Ionisierungsvorrichtungen gemäß repräsentativen Ausführungsbeispielen, die in Verbindung mit den 1 bis 3 beschrieben sind, implementiert sein. Bei 401 weist das Verfahren ein Erzeugen eines Plasmas auf, das Licht, Plasmaionen und Plasmaelektronen aufweist. Bei 402 weist das Verfahren ein Einrichten eines ersten elektrischen Felds zwischen einer Ablenkvorrichtung und einer Beschleunigungsvorrichtung auf. Das erste elektrische Feld verhindert im Wesentlichen, dass Plasmaelektronen und Plasmaionen in die Ionisierungsregion gelangen. Bei 403 weist das Verfahren ein Einrichten eines zweiten elektrischen Felds zwischen der Ablenkvorrichtung und der Beschleunigungsvorrichtung während eines zweiten Zeitintervalls auf, um Plasmaelektronen in Richtung der Ionisierungsregion zu beschleunigen und im Wesentlichen zu verhindern, dass Plasmaionen in die Ionisierungsregion gelangen. Bei 404 weist das Verfahren ein Liefern des Probegases an die Ionisierungsregion auf.
Während repräsentative Ausführungsbeispiele hierin offenbart sind, wird ein durchschnittlicher Fachmann erkennen, dass verschiedene Abänderungen, die gemäß den vorliegenden Lehren sind, möglich sind und innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche bleiben. Die Erfindung soll deshalb außer innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche liegend nicht eingeschränkt sein.

Claims

Eine Ionisierungsvorrichtung, die folgende Merkmale aufweist: eine Plasmaquelle, die ausgebildet ist, um ein Plasma zu erzeugen, wobei das Plasma Licht, Plasmaionen und Plasmaelektronen aufweist; eine Plasmaablenkvorrichtung, die zwischen der Plasmaquelle und der Ionisierungsregion angeordnet ist; und eine Elektronenbeschleunigungsvorrichtung, die zwischen der Plasmaquelle und einer Ionisierungsregion angeordnet ist, wobei die Plasmaablenkvorrichtung und die Elektronenbeschleunigungsvorrichtung ausgebildet sind, um während eines ersten Zeitintervalls ein erstes elektrisches Feld einzurichten und während eines zweiten Zeitintervalls ein zweites elektrisches Feld einzurichten, wobei das erste elektrische Feld im Wesentlichen verhindert, dass Plasmaelektronen und Plasmaionen in die Ionisierungsregion gelangen, während das Licht die Ionisierungsregion erreichen darf, und das zweite elektrische Feld im Wesentlichen verhindert, dass Plasmaionen in die Ionisierungsregion gelangen, während das Licht die Ionisierungsregion erreichen darf.
Eine Ionisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der das erste elektrische Feld im Wesentlichen orthogonal zu einer Achse zwischen der Plasmaquelle und der Ionisierungsregion ist.
Eine Ionisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der das zweite elektrische Feld im Wesentlichen parallel zu einer Achse zwischen der Plasmaquelle und der Ionisierungsregion ist.
Eine Ionisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner eine Einrichtung zum Anlegen einer zeitabhängigen Spannung an die Elektronenbeschleunigungsvorrichtung und eine Einrichtung zum Anlegen einer Gleichstrom-(DC-)Spannung an die Plasmaablenkvorrichtung aufweist.
Eine Ionisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, bei der die zeitabhängige Spannung in etwa eine Rechteckwellenspannung mit einer Periode ist, die im Wesentlichen gleich einer Summe des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls ist.
Eine Ionisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, bei der eine Dauer des ersten Zeitintervalls im Wesentlichen gleich einer Dauer des zweiten Zeitintervalls ist.
Eine Ionisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Ionisierungsvorrichtung während des ersten Zeitintervalls in einem PI-Modus arbeitet und während des zweiten Zeitintervalls in einem EI/PI-Modus.
Eine Ionisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Plasmaablenkvorrichtung zwischen der Plasmaquelle und der Ionisierungsregion angeordnet ist und die Elektronenbeschleunigungsvorrichtung zwischen der Plasmaablenkvorrichtung und der Ionisierungsregion angeordnet ist.
Eine Ionisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Elektronenbeschleunigungsvorrichtung zwischen der Plasmaquelle und der Ionisierungsregion angeordnet ist und die Plasmaablenkvorrichtung zwischen der Elektronenbeschleunigungsvorrichtung und der ionisierungsregion angeordnet ist.
Ein Massenspektrometer, das einen Masseanalysator, einen Detektor und eine Ionenquelle aufweist, wobei die Ionenquelle die Ionisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 aufweist.
Ein Massenspektrometer gemäß Anspruch 10, das ferner folgendes Merkmal aufweist: eine Steuerung, die ausgebildet ist, um während des ersten Zeitintervalls eine Sammlung von Photoionisierungsdaten und während des zweiten Zeitintervalls eine Sammlung von sowohl Photoionisierungsdaten als auch Elektronenstoßionisierungsdaten zu koordinieren.
Ein Massenspektrometer gemäß Anspruch 10, das ferner folgendes Merkmal aufweist: eine Leistungsversorgung, die selektiv zwischen die Steuerung und die Plasmaablenkvorrichtung und die Elektronenbeschleunigungsvorrichtung geschaltet ist, wobei die Leistungsversorgung ausgebildet ist, um eine Spannung an die Plasmaablenkvorrichtung und die Elektronenbeschleunigungsvorrichtung anzulegen, um das erste elektrische Feld und das zweite elektrische Feld zu erzeugen.
Ein Massenspektrometer gemäß Anspruch 12, bei dem die Leistungsversorgung ausgebildet ist, um eine zeitabhängige Spannung an die Elektronenbeschleunigungsvorrichtung anzulegen und eine Gleichstrom-(DC-)Spannung an die Plasmaablenkvorrichtung anzulegen.
Ein Verfahren zum Aussetzen eines Probegases in einer Ionisierungsregion gegenüber einer Ionisierungsquelle, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Erzeugen eines Plasmas, das Licht, Plasmaionen und Plasmaelektronen aufweist; Einrichten eines ersten elektrischen Felds während eines ersten Zeitintervalls, um im Wesentlichen zu verhindern, dass Plasmaelektronen und Plasmaionen in die Ionisierungsregion gelangen, während das Licht die Ionisierungsregion erreichen darf; Einrichten eines zweiten elektrischen Felds während eines zweiten Zeitintervalls, um Plasmaelektronen in Richtung der Ionisierungsregion zu beschleunigen und im Wesentlichen zu verhindern, dass Plasmaionen in die Ionisierungsregion gelangen, während das Licht die ionisierungsregion erreichen darf; und Liefern des Probegases an die Ionisierungsregion.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem das erste elektrische Feld im Wesentlichen orthogonal zu einer Symmetrieachse ist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem das zweite elektrische Feld im Wesentlichen parallel zu einer Symmetrieachse ist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem das Einrichten des ersten elektrischen Felds ein Anlegen einer zeitabhängigen Spannung aufweist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 17, bei dem das Einrichten des zweiten elektrischen Felds ein Anlegen einer Gleichstrom-(DC-)Spannung aufweist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei das Verfahren ferner folgenden Schritt aufweist: Koordinieren einer Sammlung von Photoionisierungsdaten während des ersten Zeitintervalls.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei das Verfahren ferner folgenden Schritt aufweist: Koordinieren einer Sammlung von Photoionisierungsdaten und Elektronenstoßionisierungsdaten während des zweiten Zeitintervalls.