DE1573977C3 - Method for metering the exposure of photographic plates in quantitative mass spectrometric solid-state analysis - Google Patents
Method for metering the exposure of photographic plates in quantitative mass spectrometric solid-state analysisInfo
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Description
Kennt man also die Ladungen, die zu Linien glei-So if you know the charges that are identical to lines
eher Schwärzung führen, so kann man das Konzentrationsverhältnis berechnen:rather lead to blackening, one can determine the concentration ratio calculate:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dosierung Cai Lb
der Belichtung von Fotoplatten bei der quantitativenThe invention relates to a method for dosing Cai Lb
the exposure of photographic plates in the quantitative
massenspektrometrischen Festkörperanalyse mit Da es bei einer tatsächlichen Messung selten undmass spectrometric solid-state analysis with Since it is rare and in an actual measurement
Ionenerzeugung durch gepulste Vakuumentladungen. 25 dann nur zufällig gelingt, zwei Linien gleicherIon generation through pulsed vacuum discharges. 25 then succeeds only by chance, two lines of the same
Die Schwärzung der von Ionen getroffenen Stellen Schwärzung zu erzeugen, wird jeweils die gesamte der Fotoplatte hängt in definierter Weise von der Schwärzungskurve für jedes an der Analyse beteiligte Anzahl der aufgetroffenen Ionen ab. Der Zusammen- Element aufgenommen. Anschließend werden die hang zwischen Ionenzahl bzw. Ionenladung und Ladungen, die zu Linien gleicher Schwärzung führen Schwärzung wird durch die Schwärzungskurve 30 würden, graphisch bestimmt, wie es in F i g. 2 anwiedergegeben. Man gewinnt sie, indem man die gedeutet ist. ... . . .The blackening of the spots struck by ions to produce blackening is the entire in each case the photo plate depends in a defined way on the density curve for everyone involved in the analysis Number of ions encountered. The together element was added. Then the relationship between the number of ions or ion charge and charges that lead to lines of equal blackening Blackening is determined by the blackening curve 30, graphically, as shown in FIG. 2 reproduced. You win it by being interpreted. ... . .
Fotoplatte nacheinander und an verschiedenen Stellen Ionenquellen, die für Analysen der beschriebenenPhoto plate one after the other and in different places ion sources, which are used for analyzes of the described
mit mehreren gegeneinander abgestuften Ladungs- Art geeignet sind, liefern gepulste Ionenströme.with several mutually graded charge types are suitable, deliver pulsed ion currents.
. mengen L1, L2 bis Ln (die ganz bestimmten Teilchen- Die bisher ausschließlich verwendete Ionenquelle. quantities L 1 , L 2 to L n (the very specific particle- The ion source used only up to now
zahlen oder Ionenzahlen entsprechen) exponiert und 35 ist die bekannte Hochfrequenz-Funkenionenquellenumbers or ion numbers) and 35 is the well-known high-frequency spark ion source
die zu jeder ExpositionL1 gehörige Schwärzung nach Dempster. Bei einer Impulsfolgefrequenz vonthe Dempster blackening associated with each exposure L 1. With a pulse repetition rate of
S1 = f (L1-) gegen die Exposition aufträgt (F i g. 1). 1 kHz lieferten solche HF-Ionenquellen bisher mitt- S 1 = f (L 1 -) plots against exposure (Fig. 1). 1 kHz, such HF ion sources have so far delivered
Bei den auf diesen Spezialfotoplatten vorhandenen lere Ionenströme von 1O-11 A maximal. Ein Ionen-Einkornschichten ist die Schwärzung S definiert als stromimpuls führt dann maximal 10~14 Coul Ladung der geschwärzte Flächenbruchteil der gesamten 40 mit sich. Zur Erzeugung der Schwärzungskurve eines Fläche. Wenn bei fotometrischer Messung die Trans- Elementes mit hoher Konzentration sind dann immer parenz T der geschwärzten Fläche gemessen wird, so mehrere Impulse notwendig. Die Sättigungsschwärist demnach zung wird beispielsweise im Mittel mit 2000 Impul- S= l — T. sen> entsprechend 2 Sekunden Belichtungszeit bei With the ion currents of 10 -11 A present on these special photo plates, maximum. An ion single grain layer is the blackening S defined as a current impulse then carries a maximum of 10 ~ 14 coul charge of the blackened area fraction of the total 40 with it. For generating the blackening curve of a surface. If, with photometric measurement, the trans elements with high concentration are then always measured parenz T of the blackened area, several pulses are necessary. The saturation threshold is accordingly on average with 2000 pulses S = 1 - T. sen > corresponding to an exposure time of 2 seconds
45 einer Folgefrequenz von 1 kHz erreicht. Die zeitliche45 reached a repetition frequency of 1 kHz. The temporal
Zur Erzeugung einer gerade sichtbaren Schwär- Länge der einzelnen Ionenstromimpulse liegt zwi-To generate a just visible Schwär- length of the individual ion current pulses is between
zung S0 = 0,005 (entsprechend T =99,5%) sind sehen 0,5 und 2 \isec. Zung S 0 = 0.005 (corresponding to T = 99.5%) are see 0.5 and 2 \ isec.
etwa 105 Ionen/mm2 oder etwa 2 · 10~14 Coul einfach Die weitere technische Entwicklung führt jedochabout 10 5 ions / mm 2 or about 2 · 10 ~ 14 coul simply However, further technical development is leading
geladener Ionen notwendig. Die Sättigungsschwär- einerseits zu HF-Ionenquellen mit höherer Ionen-charged ions necessary. The saturation level - on the one hand, to HF ion sources with higher ion
zangSmax (entsprechend T = 0 %>) ist bei Beschüß 50 ausbeute und Analysatoren mit höherer Ionenemis- zangS max (corresponding to T = 0%>) is 50 yield with bombardment and analyzers with higher ion emis-
mit etwa 108 Ionen/mm2 oder etwa 2 · 1O-11 Coul sion und andererseits zu anderen Ionenquellentypen,with about 10 8 ions / mm 2 or about 2 · 1O -11 Coul sion and on the other hand to other types of ion sources,
erreicht (Fig. 1). wie die getriggerte kondensierte Gleichspannungs-achieved (Fig. 1). like the triggered condensed DC voltage
- - Zur Ionisierung des" Probenmaterials "verwendet entladung mit wesentlich längerer Entladungszeit und- - For ionization of the "sample material" used discharge with significantly longer discharge time and
man Ionenquellen, bei denen die erzeugten Ionen- . entsprechend größerem mittlerem Ionenstrom. Damitone ion sources, in which the generated ions. correspondingly larger mean ion current. In order to
ströme der Konzentration der Mischungsbestandteile, 55 kann die pro Impuls mitgeführte Ladung so großflows of the concentration of the mixture components, 55 the charge carried per pulse can be so large
aus denen die Probe besteht, proportional sind. Da werden, daß es mit diesen verbesserten Ionenquellenthat make up the sample are proportional. There'll be with these improved ion sources
einem bestimmten, auf die Fotoplatte gefallenen und verbesserten Analysatoren nicht mehr gelingt,a certain, improved analyzer that has fallen on the photo plate no longer works,
Ionenstrom eine bestimmte Schwärzung der Foto- die Schwärzungskurven von Elementen mit großerIon current a certain blackening of the photo- the blackening curves of elements with large
platte entspricht, lassen sich deshalb aus den Schwär- Konzentration vollständig aufzunehmen, da schonplate corresponds, can therefore be completely absorbed from the Schwär concentration, since already
zungsmessungen Rückschlüsse auf die Konzentra- 60 ein einziger Impuls zu Schwärzungen führt, die naheMeasurement measurements Conclusions about the concentration 60 a single impulse leads to blackening that is close to
tionen der in einer Probe enthaltenen Mischungs- der Sättigungsschwärzung liegen,the mixture of saturation blackening contained in a sample,
bestandteile ziehen. Zur Illustration des Meßvor- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einpulling components. To illustrate the Meßvor- The invention is based on the task of a
ganges sei im folgenden eine Legierung aus Bor und Verfahren zu finden, durch das es möglich ist, in Aluminium angenommen, die Aluminium mit jedem Falle eine Belichtungsdosierung der demganges is an alloy of boron and process to be found in the following, through which it is possible in Aluminum assumed, the aluminum with each case an exposure dose of the dem
99,99 % und Bor mit 0,01 % enthält. Aluminium und 65 quantitativen Ionennachweis dienenden FotoplattenContains 99.99% and boron at 0.01%. Aluminum and 65 photographic plates for quantitative ion detection
Bor erzeugen im Massenspektrographen an verschie- bei der quantitativen massenspektrometrischen Festdenen Stellen der Fotoplatte je eine Linie, wobei im körperanalyse zu erreichen. Dies läßt sich erfindungs-In the mass spectrograph, boron is produced at various solid denes using quantitative mass spectrometry Make a line on the photo plate, taking the body analysis to achieve. This can be inventively
Mittel pro Bor-Ion wegen der Konzentrationspro- gemäß dadurch erreichen, daß die Ionen lediglichAchieve mean per boron ion because of the concentration ratio in that the ions are only
während eines in seiner Länge einstellbaren Teils der gesamten zeitlichen Dauer jedes einzelnen Ionenstromimpulses zur Belichtung auf die Fotoplatte gelenkt und in der übrigen Zeit der Impulsdauer aus der Bahn zur Fotoplatte abgelenkt werden.during a part of the total time duration of each individual ion current pulse, the length of which is adjustable steered for exposure on the photo plate and in the remaining time of the pulse duration off the path to the photo plate can be deflected.
F i g. 3 und 4 der Zeichnung veranschaulichen das Verfahren nach der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel. F i g. 3 and 4 of the drawing illustrate the method according to the invention using an exemplary embodiment.
In einem unter Hochvakuum gehaltenen Gehäuse 1 eines Massenspektrometers befindet sich eine Ionenquelle in Form einer Entladungsstrecke 2 mit gepulster unipolarer Gleichstromentladung, die durch einen Impulsgeber 3 (mit getriggerter kondensierter Gleichspannungsentladung) gesteuert ist. Die Elektrode der Entladungsstrecke, von der die Entladung ausgeht, besteht aus dem zu analysierenden Material, im Beispiel aus 99,99 % Al und 0,01 VoB.An ion source is located in a housing 1 of a mass spectrometer that is kept under high vacuum in the form of a discharge path 2 with pulsed unipolar direct current discharge, which is caused by a Pulse generator 3 (with triggered condensed DC voltage discharge) is controlled. The electrode of the The discharge path from which the discharge originates consists of the material to be analyzed, in the example made of 99.99% Al and 0.01 VoB.
Die in der Funkenstrecke gebildeten Ionen aus dem zu analysierenden Material werden durch eine an sich bekannte elektrische Linse 4 mit Austrittsspalt 5 in Form eines Ionenbündels 6 dem Eintrittsspalt 7 eines Massenspektrographen zugeführt. Dieser kann aus einem durch einen Magneten 8 erzeugten Sektorfeld mit vorgeschaltetem Elektronen-Sektorfeld bestehen, in welchem die Ionen des Bündels 6, die durch den Spalt 7 in das Sektorfeld gelangen, von ihrer Masse abhängig verschieden große Ablenkungen erfahren, im vorliegenden Beispiel die Al-Ionen eine weniger starke Ablenkung als die B-Ionen.The ions formed in the spark gap from the material to be analyzed are separated by a known electric lens 4 with exit slit 5 in the form of an ion beam 6 is fed to the entrance slit 7 of a mass spectrograph. This can from a sector field generated by a magnet 8 with an upstream electron sector field exist, in which the ions of the bundle 6, which pass through the gap 7 in the sector field, of Depending on their mass, they experience differently large deflections, in the present example the Al ions a less strong deflection than the B ions.
In der Bildebene der durch den Ablenkmagneten gebildeten Ionenoptik befindet sich die Fotoplatte 9, die durch die auftrefienden Al- und B-Ionen entsprechend deren Konzentration geschwärzt wird.The photo plate 9 is located in the image plane of the ion optics formed by the deflection magnet, those caused by the Al and B ions occurring accordingly whose concentration is blackened.
Zwischen der Ionenquelle 2 und dem Eintrittsspalt 7 des Massenspektrographen ist ein an sich bekanntes Ablenkelement, z. B. ein einfacher Plattenkondensator 10, angebracht, dessen Platten symmetrisch zum Strahlengang liegen. Durch Anlegen einer geeigneten Spannung an die Platten des Kondensators 10 läßt sich das auf den Eintrittsspalt 7 zufliegende Ionenbündel 6 so weit ablenken, daß keine Ionen in die Ionenoptik des Spektrographen und auf die Photoplatte gelangen. Ein Ablenkimpuls XJK, der die Ablenkplatten kurzzeitig erdet, läßt jedoch während seiner Dauer T^ das Ionenbündel in den Spektrographen eintreten.Between the ion source 2 and the entrance slit 7 of the mass spectrograph is a known deflection element, for. B. a simple plate capacitor 10, attached, the plates of which are symmetrical to the beam path. By applying a suitable voltage to the plates of the capacitor 10, the ion beam 6 approaching the entrance slit 7 can be deflected so far that no ions get into the ion optics of the spectrograph and onto the photographic plate. A deflection pulse XJ K , which briefly grounds the deflection plates, allows the ion beam to enter the spectrograph during its duration T ^.
Die Impulsansteuerung des Ablenkelementes 10 wird mit der Impulsfolgefrequenz der Ionenquelle in geeigneter Weise synchronisiert, indem ein Impulsgeber 11 für die Kondensatorspannung über eine Leitung 12 mit dem Impulsgeber 3 für die Entladungsstrecke 2 entsprechend gekoppelt ist. Die zeitliche Länge T^ des Ablenkimpulses UK am AblenkelementThe pulse control of the deflection element 10 is synchronized in a suitable manner with the pulse repetition frequency of the ion source in that a pulse generator 11 for the capacitor voltage is correspondingly coupled via a line 12 to the pulse generator 3 for the discharge path 2. The length of time T ^ of the deflection pulse U K on the deflection element
ίο 10 wird erfindungsgemäß variabel — aber immer
kleiner als die zeitliche Länge T1 der Ionenquellenimpulse
ι — gemacht. Dabei wird zwischen die Ionenquellenimpulse
i und die Ablenkimpulse UK eine Zeitverzögerung Tv gelegt, die gleich oder wenig größer
ist als die Flugzeit der Ionen von der Ionenquelle 2 zum Kondensator 10. So tritt aus jedem
Ionenstromimpuls i, den die Ionenquelle 2 Hefert, nach einer Flugzeit T4 ein in seiner zeitlichen Länge
variabler Ionenstromimpuls z0 der zeitlichen Länge TK
durch den Eintrittsspalt 7 des Spektrographen in die Ionenoptik ein und trifft auf die Fotoplatte 9. Diese
auf die Fotoplatte treffenden Ionenstromimpulse sind kürzer als oder höchstens gleich lange dauernd wie
die von der Ionenquelle gelieferten Ionenstromimpulse (Zeitschema Fig.4). Da die kürzeren Impulse
f0 weniger Ladung mit sich führen als die langer
andauernden Impulse ζ gleicher Stromstärke, die aus der Ionenquelle kommen, kann erfindungsgemäß
durch Variation der zeitlichen Länge TK der an das
Ablenkelement gelegten Ablenkimpulse die Schwärzungskurve von Elementen, die mit hoher Konzentration
in der Analysensubstanz vorhanden sind, aufgenommen werden.
Liefert beispielsweise die Ionenquelle einen mittleren Ionenstrom von 10~9 A bei einer Impulsfolgefrequenz
von 1 kHz und einer Impulslänge von 200 μβεΰ, so ist der Ionenstrom eines Impulses gleich
5 · 10~9 A. Wird aus der Gesamtlänge eines jeden Impulses ein Intervall von 1 μβεο Dauer ausgeblendet
und in den Spektrographen gelenkt, so beträgt bei einer Impulsstromstärke von ebenfalls 5 · ΙΟ"9 Α die
in diesem Impuls mitgeführte Ladung 5 · 10~lä Coul
gegenüber 10~12 Coul, die der von der Ionenquelle gelieferte Impuls mit sich führt.According to the invention, ο 10 is made variable - but always smaller than the temporal length T 1 of the ion source pulses ι. In this case i between the ion source pulses and the Ablenkimpulse U K a time delay T v set equal to or slightly greater than the flight time of the ions from the ion source 2 10. Thus occurs the capacitor i from each ion current pulse to the ion source 2 Hefert after a flight time T 4 an ion current pulse z 0 variable in its length and length T K through the entrance slit 7 of the spectrograph into the ion optics and hits the photo plate 9. These ion current pulses striking the photo plate are shorter than or at most as long as the ion current impulses supplied by the ion source (time diagram Fig. 4). Since the shorter pulses f 0 carry less charge with them than the longer-lasting pulses ζ of the same amperage that come from the ion source, according to the invention, by varying the temporal length T K of the deflection pulses applied to the deflection element, the blackening curve of elements that have a high concentration are present in the substance to be analyzed.
For example, if the ion source delivers an average ion current of 10 ~ 9 A at a pulse repetition frequency of 1 kHz and a pulse length of 200 μβεΰ, the ion current of a pulse is 5 · 10 ~ 9 A. The total length of each pulse becomes an interval of 1 μβεο duration faded out and steered into the spectrograph, then with a pulse current strength of also 5 · ΙΟ " 9 Α the charge carried in this pulse is 5 · 10 ~ lä coul compared to 10 ~ 12 coul, which is carried by the pulse delivered by the ion source .
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEA0050182 | 1965-09-04 |
Publications (3)
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---|---|
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DE1573977B2 DE1573977B2 (en) | 1973-11-15 |
DE1573977C3 true DE1573977C3 (en) | 1974-06-12 |
Family
ID=6937274
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19651573977 Expired DE1573977C3 (en) | 1965-09-04 | 1965-09-04 | Method for metering the exposure of photographic plates in quantitative mass spectrometric solid-state analysis |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1573977C3 (en) |
-
1965
- 1965-09-04 DE DE19651573977 patent/DE1573977C3/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1573977A1 (en) | 1970-04-16 |
DE1573977B2 (en) | 1973-11-15 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |