DE1598096A1 - Verfahren zum Nachweis von im Traegergasstrom einer gaschromatographischen Trennsaeule voneinander getrennten Komponenten - Google Patents

Description

1 598036 Bremen, den 12. April 1966

Seh/Kl.-A/Va Chromatograph/Filter

62.531

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Verfahren zum Nachweis von im Trägergasstrom einer Kasehroraatographischen Trennsäule voneinander getrennten Komponenten

Zusatz zu Patent.··.·

(Patentanmeldung Aktz. A 39 68I IXb/42 l)

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine weitere Ausbildung des im Hauptpatent beschriebenen Verfahrens zum Nachweis von im Trägergasstrom einer gaschromatographischen Trennsäule voneinander getrennten Komponenten einer Probe, bei dem die Gasmischung einem Ionisierungsprozeß ausgesetzt und sodann einer massenspektrometrischen Trennung der Gesamtheit der Ionen aller Probenkomponenten 1 ^„m von den Ionen des Trägergases i^ unterworfen sind. Im Hauptpatent ist zur massenspektrometrischen Trennung für die Partialdruckmessung vorgeschlagen, ein Sektormassen spektrometer-Systera zu verwenden, das mit einem Auffänger für die Trägergasionen i_T und einem weiteren Auffänger für die Ionen aller Probenkomponenten i ^_M__T versehen und mit konstanter Ablenkung so eingestellt ist, daß die Trä-

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gergasionen stets auf den einen Ionenauffänger, alle anderen dagegen auf den zweiten Ionenauffänger fallen. Ein solches Verfahren hat den Vorteil, daß sich der Ionisationsdetektor durch einfache Schaltmaßnahmen sehr leicht zu einem Massenspektrometer umstellen läßt, mit dem die genaue Identifizierung einer einzelnen Fraktion möglich ist, und daß man nicht auf die Anwendung von Helium als Trägergas beschränkt ist φ Auch können die Trägergasionen mit dem Sektormassenspektrometer-System leicht isoliert gemessen und für die Messung und Kontrolle der Trägergasgeschwindigkeit benutzt werden. Ferner können sowohl Schwankungen der Trägergasgeschwindigkeit als auch der Ionisierungsbedingungen für das Meßergebnis dadurch ausgeschaltet werden, daß der dem Partialdruck einer Franktion entsprechende Gesamtionenstrom (ohne Trägergasionenstrom) zum Trägergasionenstrom ins Verhältnis gesetzt wird. Der Nachteil des Sektorfeldmassenspektrometers besteht jedoch darin, daß ein Multiplier für den Ionenstromnachweis nicht gut verwendet werden kann, da ja die zu messenden Ionenströme gleichzeitig einen weiten Massenbereich umfassen. Diese Schwierigkeit läßt sich gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch vermeiden, daß die massenspektrometrische Trennung in einem Massenfilter, z. B. nach Paul oder Zahn, durchgeführt wird. Bei dieser .Massentrennung treten alle den Partialdruck einer Fraktion kennzeichnenden Ionen an

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der gleichen Stelle aus dem Feld aus und können daher auch mit einem Multiplier gemessen werden, wenn die Bedingungen im tassenfilter so gewählt sind, daß nur die leichten Trägergasionen (Wasserstoff oder Helium) auf die Elektroden treffen, während alle schwereren Ionen das Filter passieren.

Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.

Fig. Λ zeigt eine Vorrichtung nach der Erfindung in schematischer Darstellung, und zwar in Verbindung mit einem Massenfilter nach Paul,

Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 eine Abänderung der Vorrichtung nach

Fig. 1 für Anwendung eines Massenfilters nach Zahn,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3,

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Fig. 5 zeigt das Schema einer Ionenquelle mit
Doppelionisierung, wie sie in den Vorrichtungen nach Pig. I bis 4 verwendet
wird, in größerem Maßstabe.

Im dargestellten Beispiel der Fig. 1 stellt 1 die Säule eines Gasehromatographen dar, durch welche die zu untersuchende Gasprobe zusammen mit einem Trägergas, z.Be
Helium, geleitet wird.

Das Trägergas wird unten durch eine Zuleitung 2 in die
Säule 1 eingeführt und die Probe durch eine Injektionspumpe 3 über einen seitlichen Stutzen H- der Zuleitung 2 mit von der Nadel der Injektionspumpe zu durchstoßender Membran 5 in den Trägergasstrom eingebracht. Oben steht die Säule durch eine Auslaßleitung 6 mit der freien
Atmosphäre in Verbindung. Unterhalb der öffnung dieser
Auslaßleitung zweigt eine Kapillare J &b, die in eine
Leitung 8 zum Vakuumraum einer Ionenquelle 9 führt, die einem Massenfilter oder Massenspektrometer zugeordnet ist.

In der Säule 1 des Gasehromatographen wird die Probe in üblicher Weise zusammen mit dem Trägergas durch Ausnutzung der unterschiedlichen Adsorptionsaffinität der Gemischkom-

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ponenten zu einer Treansubstanz In der Trennsäule 1 in die Komponenten unterschiedlicher Eetentionszeiten getrennt. Im Auggangs strom ergibt sieh somit bei Jed^r einzelnen Frobenanalyge wie im Hanptpatent ein Gasstrom bestehend aus dem Trä^ergas und den nacheinander entsprechend ihren verschieden langes. Hetentionszeiten austretenden &askomponenten der Probe.

Zur qualitativen und quantitativen Bestimmung der Konzentration der einzelnen Komponenten erfolgt zunächst die Ionisierung in der Dofpelionenquelle 9· Diese Ionenquelle ist in ihrem Aufbau deutlicher veranschaulicht in !"ig. 5· Diese I©nenquelle enthält zwei verschiedene Ionisierungs-

vom
räume 10 und 11, die J© ein®» Elektronenstrahl 12 bzw. 13 verschiedener Energie durchlaufen werden. Die Earaergie der Elektroden in &esm ersten Ioaisieruiagsraum 10 ist kleiner als die zur Ionisieruiig des iPrägergases Helium erforderliche Energie. Infolgedessen wird in dieser Ionenquelle kein HeüiaaE-Ionenstro», sonderst, saa? der zur jeweiligen Fraktion gehörende reduzierte Geeamtionenstrom erzeugt und über ein«n besonderem Auffänger 14 gemessen. Der zweite Ionisierungsraum 11 wird zur Erreichung eines möglichst großen Ionextstromes von Elektronen höherer Energie durchlaufen imd erzeugt daher Ionen von allen vorhandenen Gas-

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molekülen, einschließlich der Trägergasmoleküle. Diese werden anschließend in einem Massenspektrometer I5 getrennt .

Während im Hauptpatent das zur Trennung dienende Massenspektrometer als Sektorfeld-Massenspektrometer ausgebildet ist, ist im vorliegenden Fall ein sogenanntes Massenfilter vorgesehen, und zwar beim ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 ein Massenfilter nach Paul, im zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 und 4 ein Massenfilter nach Zahn. (vgl. Zeitschrift für Rev. Scient.Instr., Vol. 34, Januar I963, Seite 1-4). Das Monopolspektrometer ist aus dem Quadrupol-Massenfilter weiterentwicleLt worden und unterscheidet sich von diesem dadurch, daß anstelle der vier Stäbe nur ein Stab und eine zweite winkelförmige Elektrode verwendet werden.

Die als besondere Vorzüge des Quadrupol-Massenfilteis für die hier betrachtete Anwendung erkannten Vorzüge gelten in gleicher Weise auch für das Monopol-Massenspektrometer.

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Claims (2)

1. Patentansprüche

   1· Verfahren zum Nachweis von im Trägergasstrom einer gaschromatographischen Trennsäule voneinander getrennten Komponenten einer Probe, bei dem die Gasmischung einem Ionisierungsprozeß ausgesetzt und sodann einer massenspektrometrischen Trennung der Gesamtheit der Ionen aller Probenkomponenten (*·£μ-.τ^ ^von ^^{en Ionen} ^^eB Trägergases (im) unterworfen wird, nach Patent .·..· (Patentanmeldung A 39 681 IXb/42 l), dadurch gekennzeichnet, daß die massenspektrometrische Trennung in einem Quadrupol-Massenfilter oder einem Monopol-Massenspektrometer durchgeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingungen im Massenfilter so gewählt werden, daß nur die leichteren Trägergasionen (Wasserstoff oder Helium) auf die Elektroden treffen, während alle schwereren Ionen das Filter passieren·

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