DE1498971A1 - Method for the separation or the separate detection of ions with different specific charges - Google Patents

Method for the separation or the separate detection of ions with different specific charges

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DE1498971A1 DE19621498971 DE1498971A DE1498971A1 DE 1498971 A1 DE1498971 A1 DE 1498971A1 DE 19621498971 DE19621498971 DE 19621498971 DE 1498971 A DE1498971 A DE 1498971A DE 1498971 A1 DE1498971 A1 DE 1498971A1
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SIEMENS-SCHUCKERTWERKE . . - . Erlangen, denSIEMENS-SCHUCKERTWERKE. . -. Erlangen, the

Aktiengesellschaft Werner-von-Siemens-Str.Aktiengesellschaft Werner-von-Siemens-Str.

PLA 62/8201PLA 62/8201

Verfahren zur Trennung bzw. zum getrennten Nachweis von Ionen verschiedener spezifischer LadungMethod for the separation or for the separate detection of ions with different specific charges

Das bekannte Verfahren zur Trennung von Ionen verschiedener Masse und Ladung in zeitlich periodischen elektrischen Feldern, deren Potential eine .quadratische Funktion der Ortskoordinaten ist (DBP 9hk 900), beruht auf folgendem Prinzip: Es werden die Ionen in ein zeitlich periodisches elektrisches Feld gebracht, dessen Potential <p (x,y,z) eine quadratische Funktion der Ortskoordinaten x,y,ζ von der allge-The known method for separating ions of different mass and charge in temporally periodic electric fields, the potential of which is a square function of the spatial coordinates (DBP 9hk 900), is based on the following principle: The ions are brought into a temporally periodic electric field, whose Potential <p (x, y, z) is a quadratic function of the spatial coordinates x, y, ζ of the general

2 2 22 2 2

meinen Form φ=* f(t) fax. + fly -χζ ) ist lind wobei f(t) eine'beliebige periodische Funktion der Zeit t ist. mean the form φ = * f (t) fax. + fly -χζ) is lind where f (t) is any periodic function of time t.

In !einem derartigen Feld können Ionen zwei Arten von Bewegungen durch- fUhren1 Entweder führen die Ionen um das Symmetriezentrum des Feldes Schwingungen aus, deren Amplituden einen von Ion zu Ion verschiedenen In ! In such a field, ions can perform two types of movements1 Either the ions carry out oscillations around the center of symmetry of the field, the amplitudes of which vary from ion to ion

BAD QRIGfNAUBAD QRIGfNAU

90980S/0887 J x.'m 90980S / 0887 J x . ' m

Maximalwert nicht überschreiten (stabile Bahnen), oder aber die Amplituden nehmen mit der Zeit zu, so daß die Teilchen nach ausreichender Verweilzeit im Feld auf die felderzeugenden Elektroden oder sonstigen Begrenzungen der Apparatur fliegen und dadurch ausgeschieden werden (instabile Bahnen).Do not exceed the maximum value (stable trajectories), or the amplitudes increase over time, so that the particles, after a sufficient residence time in the field, hit the field-generating electrodes or other Limitations of the apparatus fly and are excreted as a result (unstable trajectories).

Bei einem vorgegebenen Feld hängt es allein von der spezifischen Ladung des Ions ab, ob es in diesem Sinne eine stabile oder instabile Bahn beschreibt. Es gibt bei vorgegebenem Feld stabile öder instabile Bereiche für Ionen der spezifischen Ladung e/m. Die Lage und Breite dieser Bereiche läßt sioh in sehr weiten Grenzen allein durch Variation von Amplitude, Frequenz* bzw. Schwingungsform der[felderzeugenden Spannungen verändern.With a given field it depends solely on the specific charge of the ion whether it is stable or unstable in this sense Orbit describes. For a given field, there are stable or unstable ones Areas for ions of the specific charge e / m. The position and breadth of these areas allows itself through within very wide limits Variation of amplitude, frequency * or waveform of the [field-generating Change tensions.

Hieraus geht hervor, daß es zur Ausscheidung instabiler Ionen einer gewissen Mindestzeit bedarf, während der die Ionen im Trennfeld verbleiben milsseii. Bei eigenen theoretischen Untersuchungen zeigte es sich, daß für die Trenngüte bzw. das sogenannte Auflösungsvermögen, solcher Felder nicht die absolute Verweilzeit entscheidend ist, sondern die Anzahl η von Perioden der Funktion f(t), während der die Ionen sich im Trennfeld befinden. Insbesondere zeigt die experimentelle Untersuchung an einem zylindersymmetrischen Feld (A=O, ß=/=lj, daßFrom this it follows that it is necessary for the excretion of unstable ions requires a certain minimum time during which the ions remain in the separating field. It showed in our own theoretical investigations that for the separation quality or the so-called resolving power, of such fields, it is not the absolute dwell time that is decisive, but the number η of periods of the function f (t) during which the ions are in the separating field. In particular, the experimental investigation on a cylindrically symmetrical field (A = O, ß = / = lj, shows that

ρ in diesem Falle das erreichbare Auflösungsvermögen proportional η wächst. Bei praktisch allen Anwendungen dieser Felder wird man daher bestrebt sein, η möglichst groß zu machen, wozu im Prinzip drei Wege möglich sind: " -ρ in this case is proportional to the achievable resolution η grows. In practically all applications of these fields, efforts will therefore be made to make η as large as possible, which in principle can be done in three ways possible are: " -

1. Verwendung einer hohen Frequenz, mit der f(t) oszilliert;1. Using a high frequency at which f (t) oscillates;

2. Verwendung langer und ausgedehnter Felder; : 5· Verwendung langsamer Ionen. ' - ·'2. Use of long and extensive fields; : 5 · Use of slow ions. '- ·'

909805/0887 bad"909805/0887 bathroom "

PLA' 62/8201PLA '62/8201

Die Nachteile dieser Wege sind untenstehend behandelt:The disadvantages of these routes are discussed below:

1. Theoretische und experimentelle Untersuchungen zeigten, daß die zum Betreiben eines solchen Massenfilters notwendige Hochfrequenzleistung außerordentlich stark mit der Frequenz ansteigt, im Fälle des zylihdersymraetrisehen Feldes mit der fünften" Potenz der Frequenz. Daher sind einer Erhöhung der Frequenz praktisch sehr enge Grenzen gesetzt.1. Theoretical and experimental studies showed that the The high-frequency power required to operate such a mass filter increases extremely sharply with the frequency, in some cases of the symmetrical field with the fifth power of the frequency. Therefore, there are practically very narrow limits to an increase in the frequency.

2. Es ist evident, daß die Verwendung sehr langer Felder einen erheblichen apparativen Aufwand bedeutet und dadurch eine ganze Reihe theoretisch möglicher Anwendungen dieser Felder in praxi ausschließt, Zum Beispiel würden für Präzisions- Atommassenbestimmungen nach dieser Methode Felder der Länge von etwa 10 m bei einer Genauigkeit des apparativen Aufbaues von l/lOOO mm benötigt.2. It is evident that the use of very long fields is significant means expenditure on equipment and thus excludes a whole range of theoretically possible applications of these fields in practice, For example, for precision atomic mass determinations would be according to this method fields the length of about 10 m with an accuracy of the apparatus structure of 1/100 mm is required.

3. Die Verwendung langsamer Ionen"bedeutet zunächst, daß die Beschleunigungsspannung, mit der die Ionen aus der Ionenquelle extrahiert werden, niedrig sein muß. Dadurch wird aber auch der extrahierte Ionenstrom klein. Diese Schwierigkeit kann man teilweise dadurch umgehen, daß man zunächst eine hohe Extraktionsspannung für die Ionen benutzt, diese aber vor ihrem Einschuß in das Trennfeld* wieder abbremst. Der Nachteil dieser Methode ist, daß die Ionen nach dem Abbremsen unter erheblichen Winkeln zur vorgegebenen Einschußrichtung in das Trennfeld eintreten und von diesem zum größten Teil nicht "eingefangen" werden, d.h., daß auch Ionen mit theore-3. The use of slow ions "means first of all that the acceleration voltage, with which the ions are extracted from the ion source must be low. But this also makes the extracted Ion current small. This difficulty can be partially avoided by first applying a high extraction voltage for the Ions used, but before they are injected into the separating field * decelerates again. The disadvantage of this method is that after decelerating the ions at considerable angles to the given direction of injection enter the separation field and are for the most part not "captured" by it, i.e. ions with theoretical

' tisch stabilen Bahnen auf den Feldelektroden ausgeschieden werden, da der Maximalwert ihrer Schwingungsamplituden größer ist als der Abstand, der Feldelektroden von der Feldachse.'' stable tracks are excreted on the field electrodes, because the maximum value of their oscillation amplitudes is greater than the distance between the field electrodes and the field axis.

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9 0 9 8 0 5/0887. ... um ORIGINAL
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PLA 62/8201PLA 62/8201

Es sind Massenfilter gebaut worden, bei denen zum Erreichen eines bestimmten Auflösungsvermögens geeignete Kompromisse der Verfahren nach 2) und >) benutzt wurden.Mass filters have been built in which to achieve a appropriate compromises of the methods according to 2) and>) were used for a given resolution.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung bzw. zum getrennten Nachweis von Ionen verschiedener spezifischer Ladung in einem zeitlich periodischen Feld, dessen Potential eine quadratische Punktion der Koordinaten χ,,γ,ζ von der allgemeinen Form f -^f1 (t) (αχ +ßy -^z )+fg(t) ist und f,(t) und f2(t) beliebige periodische Funktionen der Zeit sind. Gemäß der Erfindung werden die zu trennenden Ionen anschließend an die Beschleunigung ,In.der Ionenquelle naoh Eintritt in das elektrische Trennfeld wieder abgebremst." Die Einschußblende oder Kanüle* durch die die Ionen in das Trennfeld gelangen,· kann »geerdet sein, d.h., das Potential ψ ^ 0 haben und das Potential des Trennfeldes kann die Form (äx +Sy -/a )-{ffTr haben, worin φ^ν ein zeitlich konstantesThe invention relates to a method for separating or separately detecting ions of different specific charges in a temporally periodic field, the potential of which is a square puncture of the coordinates χ ,, γ, ζ of the general form f - ^ f 1 (t) (αχ + ßy - ^ z) + f g (t) and f, (t) and f 2 (t) are arbitrary periodic functions of time. According to the invention, the ions to be separated are then decelerated again after the acceleration, in the ion source after entering the electrical separation field Potential ψ ^ 0 and the potential of the separating field can have the form (äx + Sy - / a) - {ff Tr , where φ ^ ν is a time constant

Bremspotential für die eingeschlossenen Ionen bedeutet. Die Einschußblende der Kanüle,durch die die Ionen in das Trennfeld gelangen, kann auf einem Potential Ψ-^Φ liegen und das- Potential des TrennfeldesMeans braking potential for the trapped ions. The bullet aperture of the cannula through which the ions enter the separating field can be at a potential Ψ- ^ Φ and the potential of the separating field

O Q OO Q O

kann die Formf »f.(t) (c(x +ßy -^z ) haben. Auch kann, insbesondere bei Verwendung von Elektronenstoß-Ionenquellen, die Umhüllung des Ionisationsraumes, in dem die zu trennenden Atome ionisiert werden, auf Erdpotential liegen. Weiterhin kann die.Lage und Breite der stabilen bzw. instabilen Bereiche durch Veränderung von Amplitude, Frequenz und/oder Schwingungsform der felderzeugenden Spannungen verändert werden. Auch können durch Überlagerung weiterer w>ehselspannungen kleiner Amplitude schmale instabile Bereiche in eine.n stabilen Bereich eingelagert werden, 'can have the form f. (t) (c (x + ßy - ^ z). Also can, in particular when using electron impact ion sources, the envelope of the ionization space in which the atoms to be separated are ionized, lie on earth potential. Furthermore, the position and width of the stable or unstable areas by changing the amplitude, frequency and / or waveform of the field-generating voltages will. By superimposing further alternating voltages small amplitude narrow unstable areas are embedded in a stable area, '

- 4 -9098057 0°«"'" BAD ORIGINAL- 4 -9098057 0 ° «" '"BAD ORIGINAL

• ' ■ PLA 62/8201• '■ PLA 62/8201

Das Verfahren gemäß der Erfindung weist gegenüber dem bisherigen folgende Vorteile aufj Die Ionen treten als gut fokussiertes Bündel mit gerinne!: Radialenergien in das Trennfeld ein. Im Verlauf ihrer Abbremsu?'3 ■ . *ken ab^i« bereits die fokussierendeii Kräfte des Massenfiltiirs, so daß der "Einfang" in das Trennfeld mit wesentlich besserem Wirkungsgrad erfolgt als bei. dem lusher bekannten Verfa^ran* Das ergibt eine sear starke Erhöhung des getrennten lonenstroßies, der je n&eh apparativer Anordnung um melir als sine Größenordnung über den Mr^ igeiien kÄTiKj den man ~n.v*i den bisherigen Methoden erhalt.The method according to the invention has the following advantages over the previous one: The ions enter the separating field as a well-focused bundle with fluted !: Radial energies. In the course of their deceleration? '3 ■. The focussing forces of the mass filter are already reduced, so that "capture" in the separating field takes place with a significantly better degree of efficiency than with. the method known from Lusher * This results in a very strong increase in the separate ion flow, which is always more than an order of magnitude greater than the range of values obtained with the previous methods.

Ist maxi an eine? Steigerung der Ströme nicht interessiert, dann ist es möglich, belli· viel langsamere Ionen als bisher3 zu analysieren. Dada;„a wird öaa Aufl?sungsverraögen w^d^ritlieh gesteigerte Die zur Verwirkliohung äQv erfindungsgemfißen Verfahren erforc'erlichen konstruktiven Maßnahmen l£.se@n sich ailgdE^in &af?h noch bei vorhandenen Geräten durchführen* " ..','"Is maxi on one? Increasing the currents is not of interest, then it is possible to analyze belli much slower ions than previously 3. Dada, "? A is öaa ed sungsverraögen w ^ d ^ ritlieh increased the erfindungsgemfißen to Verwirkliohung eqv method erforc'erlichen constructive measures ailgdE ^ l£.se@n in & af yet h perform for existing devices *?" .. ''"

Insbesondere ist es auch möglich, Kombinationen, der beschriebenen Möglichkeiten einzustellen und dadurch das Auflösungsvermögen des Trenafeldea zu steigern bei gleichzeitig erhöhtem Strem*In particular, it is also possible to use combinations of those described Set options and thereby increase the resolution of the Trenafeldea while at the same time increasing the Strem *

Das Varfahrer* ist auch anwendbar bei erheblicher Energieinhomogenität der benut&teto Ionen und schränkt daher1 dis Anwendbarkeit des allgemeinen Trennverfahrens nipht ein«The Varfahrer * is also applicable to the considerable Energieinhomogenität benut & tetO ions and therefore restricts 1 dis applicability of the general separation process nipht "

Dio Grrreiehten Verbesserungen werden mit eefez* geringem zusätzlichen apparativen Aufwand erzielt, . > ' Dio Grrreiehten improvements are achieved with eefez * little additional outlay on equipment. >'

§09805/0887§09805 / 0887

· Pf/Köp· Pf / Köp

■ ' PLA 62/8201■ 'PLA 62/8201

Zur konstruktiven Durchführung der Erfindung muß dafür Sorge getragen werden, daß dxs mittlere Potential des Trennfeldes ψ^ nur um eineii geringen Betrag unter dsm liegt* bei dem die Ionen gebildet werden ■"-,T />■ * . Ausführungsbeispiele der srfindüngsgemäBen Lösung sind in d Fig. 1 und 9 dargestellte Sfv jssigt:
ο?g.. i den ElBf Vußraum eines Maasenfiltsrs -mit zugehörigen Pofcentiaibildern, «
For constructive implementation of the invention, care must be taken that dxs average potential of the separation panel ψ ^ only eineii small amount below is dsm * in which the ions are formed ■ "-, T /> ■ * Embodiments of the srfindüngsgemäBen solution are in. The Sfv shown in FIGS. 1 and 9 shows:
ο ? g .. i the ElBf Vußraum a Maasenfiltsrs - with associated Pofcentiaibildern, "

Fig. 2 Schaltbilder vut ätroiwersorgung sines Massenrilters, Fig. 3 .gibt Messungar« des Auffängerstromes (in ivillkürlichea Eit^Iö,·"5.'"- -■: . Fig. 2 diagrams vut ät roiwersorgung sines Massenrilters, 3 .gibt measuring Ungar "of the collector current (in ivillkürlichea Eit ^ IOE, · - - '5'."

und de« kai 1ύmir:gsyenüogena (m/Am) "wieder*and de « kai 1ύmir: gsyenüogena (m / Am)" again *

In den Fig.la bis Ic sind drei Möglichkeiten gemäß der Erfindung skizziert. In dem oberen Teil der Fig. la sind sehematiseh die Elektroden eiaes Mässen£ilters angegeben. Mit 1 ist der lonisationsraurn bezeichnet, der eine Austrittsblende 2 besitzt. In Richtung des austretenden Ionenstrahles folgen swei Zwischenblenden 3 und die Einschuf blende 2I, die gleichzeitig als Extraktionsblende dient. Die Analysatoretäbe sind mit 5 gekennzeichnet. Fig. la zeigt den Fall, daß die Einschuflblende geerdet ist, die Bildung der Ionen bei einem hohen positiven Potential erfolgt und das.ganze Trennfeld ebenfalls zum Abbremeen d»r Ionen hoch liegt«In the Fig.la to Ic three possibilities according to the invention are outlined. In the upper part of FIG. 1 a, the electrodes of a measuring filter are shown schematically. The ionization space, which has an exit diaphragm 2, is denoted by 1. In the direction of the exiting ion beam, there are two intermediate diaphragms 3 and the insert diaphragm 2 I, which also serves as an extraction diaphragm. The analyzer rods are marked with 5. Fig. 1a shows the case in which the insertion diaphragm is earthed, the formation of the ions takes place at a high positive potential and the entire separating field is also high to slow down the ions.

Fig. Ib zeigt den Fall» daß die Bildung der Ionen bei einem schwachen positiven Potential ^j0 erfolgt, und das Trennfeld wie bei den bisherigen Verfahren symmetrisch gegen Erde gefahren wird. Dann muß aber die Einschußblende auf starkem negativen Potential f Ε^, liegen.Fig. Ib shows the case "that the formation of ions of a weak positive potential j ^ 0 is carried out, and the partition box is driven symmetrically as in the previous method to ground. But then the bullet aperture must be at a strong negative potential f Ε ^.

Bei Fig. Ic erfolgt die Bildung der Ionen bei-Potential Null, Beschleunigung gegen die stark negativ vorgespannte Einschußblende und Abbremsen auf daa sahwach negative Potent;|§1 des Trennfeldes. 909805/0 887 . BAD ORfGlNAL "In FIG. 1c, the ions are formed at zero potential, acceleration against the strongly negatively biased bullet aperture and braking on daa saw awake negative potent; | §1 of the separating field. 909805/0 887. BAD ORFGLNAL "

- . PLA 62/8201-. PLA 62/8201

Die Potentialverteilung, wie sie von Fig. la und Ic gefordert wird, ist leicht zu erreichen, dadurch daß der· Gleichspannungsanteil U der Funktion f(t) nicht symmetrisch gegen Erde dem Massenfilter zugeführt wird, sondern unsymmetrisch. Dies kann z.B* durch eine geeignete Vorspannung (Fig.2a) oder durch eine unsymmetrische Erde (Fig.2b) erfolgen. Die später angegebenen Meßergebnisse sind nach diesem letzteren Verfahren gewonnen. In den Flg. 2a und 2b sind die Analysatorstäbe mit 11 gekennzeichnet, sie werden durch eine Hochfrequenzspannungsquelle 12 und ein· Gleichspannungsquelle l."5 mit den erforderlichen Spannungen vergehen. In Fig. 2a ist der in der Mitte angezapfte Spannungsteiler 14 über eine Gleichspannungsquelle 15 mit Erde verbunden. In Fig. 2b dagegen ist unter Weglassung der Gleichspannungsquelle durch Verschiebung des Abgriffs des Spannungsteilers aus der Mittellage die erfindungsgemäß erwünschte Potentlalveuschiebung erfolgt. Mit l6 sind Sperrkreise bezeichnet.The potential distribution, as it is required by Fig. La and Ic, is easy to achieve because the · DC voltage component U der Function f (t) not fed to the mass filter symmetrically with respect to earth becomes, but asymmetrical. This can be done, for example, by means of a suitable preload (Fig.2a) or by an asymmetrical earth (Fig.2b). The measurement results given later are obtained by this latter method. In the Flg. 2a and 2b are the analyzer rods marked with 11, they are powered by a high frequency voltage source 12 and a · DC voltage source 1. "5 with the required Tensions pass. In FIG. 2a, the voltage divider 14 tapped in the middle is connected to ground via a DC voltage source 15. In Fig. 2b, however, omitting the DC voltage source by shifting the tap of the voltage divider from the In the middle position, the potential shift desired according to the invention takes place. With l6 blocking circles are designated.

Die experimentellen Ergebnisse £R einer Anordnung gemäß Fig. la sind in Fig. 5 dargestellt. Es_wurde mit einer zylindersymmetrischen An-Ordnung (^»(U+V.eostu.t) (x -y~*/r~) gearbeitet. Die. Ionen werden iri einer normalen Elektronenstoßqueile bei einem Potential φ~ gebildet · und .gegen die geerdete Einschußblende beschleunigt.( Durch diese tretenThe experimental results £ R of an arrangement according to FIG. 1 a are shown in FIG. A cylindrically symmetrical arrangement (^ »(U + V.eostu.t) (x -y ~ * / r ~) was used. The ions are formed in a normal electron impact source at a potential φ ~ and against the Grounded bullet screen accelerates ( step through this

■sie mit einer Energie von 70-, 20 oder 17,5 eV· in das Trennfeld ein. Dem Trennfeld selbst ist nun das Bremspotential ψ_ überlagert, so daß die Ionen mit einer Energie eü fi« « ^(ψΎΟ"Ϋψτ) das Trennfeld durchlaufen (e =» Eiementarladung) · Gemessen wurde der Ionenstrom von 132γ + am Auffänger und das erzielte Auflösungsvermögen in Abhängigkeit von U■ they enter the separating field with an energy of 70, 20 or 17.5 eV. The braking potential ψ _ is superimposed on the separating field itself, so that the ions with an energy eü fi «« ^ (ψΎ Ο "Ϋψ τ ) pass through the separating field (e =» unit charge). The ion current of 132γ + was measured at the collector and the resolution achieved as a function of U

909805/08S7 BAD 0RiöiN^909805 / 08S7 BAD 0RiöiN ^

■ . Pf/Kpp■. Pf / Kpp

PLA 62/8201PLA 62/8201

. U98971. U98971

Man sieht, daß zum Erreichen eines Auflösungsvermögens von etwa 4000 in diesem Fall die Energie der Ionen im Trennfeld höchstens 20 eV betragen darf. Steigert man sie auf 70 eV, so sinkt das Auflösungsvermögen m/dm auf 2000. Betreibt man die Ionenquelle selbst " mit 20 V, so liegt aber der erhaltene Ionenstrom um einen Faktor 8,6 unter dem, den man erhält bei Abbremsen der Ionen gemäß der Erfindung von 70 eV herunter auf 20 eV. Vergleicht man diese Werte bei 17,5 V, so beträgt der Intensitätsgewinn sogar einen Faktor 12. Wichtig ist, daß auch bei dem Verfahren gemäß der Erfindung experimentell innerhalb der Meßgenauigkeit dasselbe Auflösungsvermögen erreicht wird, wie bei dem bisherigen Verfahren, gleiche Energie der Ionen im Trennfeld vorausgesetzt. (Daß die Kurven keinen völlig monotonen Verlauf haben, hängt mit der speziellen Konstruktion der verwendeten Apparatur zusammen.) - Daß darüberhinaus die Energiehomogenität der Ionen durch das Abbremsen gemäß der Erfindung nicht wesentlich geändert wird, wurde durch Messungen nachgewiesen.It can be seen that to achieve a resolution of about 4000 in this case the energy of the ions in the separating field must not exceed 20 eV. If it is increased to 70 eV, the resolution m / dm drops to 2000. If the ion source itself is operated at 20 V, the ion current obtained is a factor of 8.6 below that obtained when the ions are decelerated according to of the invention from 70 eV down to 20 eV. If one compares these values at 17.5 V, the gain in intensity is even a factor of 12. It is important that the same resolving power is achieved experimentally within the measurement accuracy as In the previous method, the same energy of the ions in the separating field is assumed. (The fact that the curves do not have a completely monotonic course is due to the special construction of the apparatus used.) - Furthermore, the energy homogeneity of the ions is not significantly changed by the braking according to the invention has been proven by measurements.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist also dazu geeignet, die Leistungsfähigkeit der Massenfilter wesentlich zu erhöhen, insbesondere in den Fällen, wo kleine Dimensionen der Apparate angestrebt werden, da dann das Erreichen der notwendigen Zahl η schwierig ist,The method according to the invention is therefore suitable for the performance to significantly increase the mass filter, especially in cases where small dimensions of the apparatus are desired, since then reaching the necessary number η is difficult,

6 Patentansprüche6 claims

3 Figuren " *3 figures "*

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~ bad original 909805/088 7-~ bathroom original 909805/088 7-

Claims (1)

PLA 62/8201PLA 62/8201 PatentansprücheClaims i„) Verfahren zur Trennung bzw. zum getrennten Nachweis von Ionen verschiedener spezifischer Ladung in einem zeitlich periodischen Feld, dessen Potential eine quadratische Funktion der Koordinateni “) Methods for the separation or for the separate detection of ions different specific charges in a temporally periodic field, the potential of which is a quadratic function of the coordinates 2 2 2 , Xj,y,z von der allgemeinen Form ψ=ΐ, (t) (ctx +ßy -fz )+fo(t) ist und f' (t) und fp(fc) beliebige periodische Funktionen der Zeit sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zu trennenden Ionen anschließend an die Beschleunigung in der Ionenquelle nach Eintritt in das elektrische Trennfeld wieder abgebremst werden.2 2 2, Xj, y, z is of the general form ψ = ΐ , (t) (ctx + ßy -fz ) + fo (t) and f ' (t) and fp (fc) are arbitrary periodic functions of time , characterized in that the ions to be separated are decelerated again following the acceleration in the ion source after entering the electrical separation field. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein-.schußblende oder Kanüle, durch die die Ionen in das Trennfeld gelangen, ,'geerdet ist, d.h. das Potential φ=0 hat, und daß das Poten2. The method according to claim 1, characterized in that the Ein-.schußblende or cannula through which the ions get into the separation field, 'is grounded, ie has the potential φ = 0, and that the potential ""■·■■* "222"" ■ · ■■ * "222 tial des Trennfeldes die Form f^f^t) (λχ +ßy -yz )+fTr hat, worin tial of the separating field has the form f ^ f ^ t) (λχ + ßy -yz) + f Tr , in which ein zeM^ich konstantes Bremspotential für die eingeschossenen Ionen bedeutet. a ze M ^ i means constant braking potential for the injected ions. · Verfahren .nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschuß-Method according to claim 1, characterized in that the bullet - blende oder Kanüle, durch die die Ionen in das Trennfeld gelangen, ' auf einem-Potential pEbf0 liegt, und das Potential des Trennfeldes- Diaphragm or cannula through which the ions enter the separating field, 'is at a potential p Eb f0, and the potential of the separating field die Form, ψ ^ f^t) (a.x2+ßy2-^z2) hathas the form, ψ ^ f ^ t) (ax 2 + ßy 2 - ^ z 2 ) h. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere bei Verwendung>vön Elektronenstoß-Ionenquellen die Umhüllung des Ionisationsraumes, in dem die zu trennenden Atome ionisiert werden, auf Erdpotential liegt. H. Method according to Claim 1, characterized in that, particularly when using> electron impact ion sources, the envelope of the ionization space in which the atoms to be separated are ionized is at earth potential. . 9 ... «09805/0887 bad°oriGINAL. 9 ... «09805/0887 bad ° original ' PLA 62/8201 ' PLA 62/8201 Η9897Ί 'Η9897Ί ' 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet;, daß Lage und Breite der stabilen bzw. instabilen Bereiche durch Veränderung von Amplitude, Frequenz und/oder Schwingungsform der felderzeugenden Spannungen verändert werden. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized; that the position and width of the stable or unstable areas are changed by changing the amplitude, frequency and / or waveform of the field-generating voltages . 6, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß durch Überlagerung weiterem Wechselspannungen kleiner Amplitude 6, method according to one of claims 1 to 5 *, characterized in that by superimposing further alternating voltages of small amplitude . schmale instabile-. Bereiche in einen stabilen Bereich eingelagert werden. . narrow unstable-. Areas are stored in a stable area. 90 9805/0881 90 9805/088 1 BADORIGiNALBAD ORIGINAL Pf/KonPf / Kon
DE19621498971 1962-02-03 1962-02-03 Method for the separation or the separate detection of ions with different specific charges Withdrawn DE1498971A1 (en)

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