DE1800183A1

DE1800183A1 - Monopole mass spectrometer

Info

Publication number: DE1800183A1
Application number: DE19681800183
Authority: DE
Inventors: Dillenbeck Robert Hallman
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1967-10-11
Filing date: 1968-10-01
Publication date: 1969-06-26
Also published as: FR1587479A; US3614420A; GB1233952A

Description

Patentanwalt
6 Frankfurt/Main 1 Niddastr. 52 Patent attorney
6 Frankfurt / Main 1 Niddastr. 52

30. Sep, 1968Sep 30, 1968

General Electric Company, 1 River Road, Schenectady, il.Y,, USAGeneral Electric Company, 1 River Road, Schenectady, ILY ,, USA

Monopol-MassenspektrometerMonopole mass spectrometer

Die Erfindung bezieht sich auf ein Monopol-Massenspektror.L-'Ler, und im besonderen auf ein solches Massenspektrometer mit einen Analysatorrohr, durch das eine besonders gute Hassenauflösung gewährleistet ist.The invention relates to a monopole mass spectrometer.L-'Ler, and in particular on such a mass spectrometer with an analyzer tube, through which a particularly good Hassen resolution is guaranteed.

Es sind Massenspektrometer bekannt, die besonders gut zur Messung von Partialdrucken oder zur Bestimmung der Zusammensetzung von Gasen geeignet sind. Gans allgemein beruht die Wirkungsweise eines Massenspektrometer bei der Analyse von Gasionen darauf, daP Ionen in Abhängigkeit von ihrer Masse in genau bestimmten elektr:.-ohen und/oder magnetischen Feldern verschiedene Bahnen beschreiben. Diese Ionen können dann in Abhängigkeit von ihrer Bahn an verschiedenen Stellen gesammelt werden, und der dabei festgestellte Ionen-Qtrom ist ein MaPo für bestimmte Eigenschaften des oder der Gase, zu denen auch die Art des Gases und seine Dichte gehören.There are mass spectrometers known which are particularly good for measuring partial pressures or for determining the composition of Gases are suitable. Goose in general is based on the mode of action of a Mass spectrometer in the analysis of gas ions for daP ions depending on their mass in precisely defined electrical: .- ohen and / or magnetic fields describe different paths. These ions can then, depending on their orbit, at different Bodies are collected, and the ion-flow determined in the process is a MaPo for certain properties of the gas or gases, which also include the type of gas and its density.

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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

Ein Monopol-Massenspektrometer ist von bekannten Spektromctern zu unterscheiden, bei denen die Trennung der Teilchen durch die Wechselwirkung der Teilchen mit elektrischen und/oder magnetischen Feldern erfolgt .■ Ebenso ist ein Monopol-Massenspektrometer von einem Quadrupol-Massenspektrometer zu unterscheiden, bei den ein Ionenstrahl zwischen vier Stäben in Längsrichtung beschleunigt wird, an die im Gegentakt elektrische Potential angelegt sind. Bei einem Monopol-Massenspektrometer ist nur eine einzige elek- h trisch leitende, gewöhnlich zylindrische Elektrode vorgesehen, die zum Teil von einer elektrisch leitenden, V-förmig ausgebildeten Abschirmelektrode umgeben ist. Diese V-förmige Elektrode simuliert die Null-Potentiallinien des Quadrupols. In einem Monopol-Massenspektrometer zur Partialdruckmessung v/erden die zu untersuchenden Gase als Ionen von einer üblichen Hier'sehen Ionenquelle in das Analysatorgebiet des Analysatorrohres injiziert. Nachdem die Ionen durch eine öffnung hindurchgetreten·und in das Gebiet zwischen den Elektroden hineingelangt sind, werden sie der Wirkung_ eines elektrischen Gleichfeldes und eines elektrischen Wechselfeldes ausgesetzt, das dem Gleichfeld überlagert ist. Normalerweise wird das Gleich- und das Wechselfeld an die elektrisch leitende zylindrische Elektrode angelegt, und die V-förmige Ablenkelektrode wird .geerdet. In Abhängigkeit von der Größe des Gleich- und/oder des Wechselfeldes, ihres Verhältnisses zueinander, der Frequenz des angelegten Wechselfeldes sowie .des Feldradius· kann man zeigen, daß die Bewegungsgleichungen der Teilchen in einer solchen Feldkombination (Mathieu'sche Funktionen) bei irgend einer Xombi-A monopole mass spectrometer is to be differentiated from known spectrometers in which the particles are separated by the interaction of the particles with electrical and / or magnetic fields is accelerated in the longitudinal direction between four rods to which electrical potential is applied in push-pull. In a monopole mass spectrometer only one elec- trically conductive h, usually cylindrical electrode is provided, the V-shaped formed part by an electrically conductive shield is surrounded. This V-shaped electrode simulates the zero potential lines of the quadrupole. In a monopole mass spectrometer for measuring partial pressure, the gases to be examined are injected into the analyzer area of the analyzer tube as ions from a conventional ion source shown here. After the ions have passed through an opening and got into the area between the electrodes, they are exposed to the effect of a constant electrical field and an alternating electrical field which is superimposed on the constant field. Normally the DC and AC fields are applied to the electrically conductive cylindrical electrode and the V-shaped deflection electrode is grounded. Depending on the size of the constant and / or the alternating field, their relationship to one another, the frequency of the applied alternating field and the field radius, it can be shown that the equations of motion of the particles in such a field combination (Mathieu's functions) for any one Xombi-

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nation von Betriebsparametern nur für solche Teilchen auf stabile Bahnen in der Analysierzone führt, deren m/e-Verhältnis in einem engen Bereich ließt. Man kann also aus den Ionen, die durch das . Monopol-Massenspektrometer hindurchgehen, Ionen einer ganz bestimmten Masse auswählen und diese Ionen mit einem Auffänger sammeln, so daß das Signal, das dann vom Auffänger abgenommen werden Kann, ein Maß für die Konzentration dieser ausgewählten Ionenart ist. Wenn man irgend einen der eben genannten Betriebsparameter ändert, kann man Ionen einer anderen Masse am Auffanger sammeln. Wenn man nun irgend einen oder mehrere der oben genannten Betriebsparameter zyklisch variiert oder wobbelt, kann ein bestimmter Massenbereich durchfahren werden, so daß innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne ein großer Massenbereich untersucht werden kann.nation of operating parameters leads to stable trajectories in the analysis zone only for those particles whose m / e ratio in a narrow area reads. So from the ions that are caused by the. Monopole mass spectrometers go through them, ions of a very specific one Select mass and collect these ions with a collector so that the signal can then be picked up by the collector Can, is a measure of the concentration of this selected type of ion. If you have any of the operating parameters just mentioned changes, one can get ions of a different mass at the collector collect. If one or more of the above-mentioned operating parameters are varied or wobbled cyclically, a certain one can Mass range are traversed, so that a large mass range can be examined within a predetermined period of time can.

Die Bewegungsgleichungen, durch die der Teilchenbereich bestimmt ist, der auf den Auffänger auffallen kann, hängt, wie bereite erwähnt, von einer größeren Anzahl von Betriebsparanietern ab. Um somit in einem Monopol-Massenspektrometer eine gute Auflösung erzielen zu können, können unbestimmbare, sich möglicherweise ändernde elektrische Feldkomponenten nicht hingenommen werden. Es ist daher erforderlich, daß die Geometrie der Elektroden genau eingehalten werden muß, und daß die Elektroden sehr genau und stabil zueinander angeordnet sein müssen.The equations of motion that determine the particle range which can catch the eye depends, as already mentioned, on a large number of company-saving providers. In order to be able to achieve a good resolution in a monopole mass spectrometer, indeterminable, possibly changing electrical field components are not accepted. It is therefore necessary that the geometry of the electrodes be accurate must be observed, and that the electrodes must be arranged very precisely and stably to one another.

Die Erfindung beinhaltet ein Monopol-Massenspektrometer mit zwei längsverlaufenden Elektroden, die parallel zueinander angeordnetThe invention includes a monopole mass spectrometer with two longitudinal electrodes arranged parallel to one another

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sind und die Analysierzone definieren. An die Elektroden kann eine elektrische Spannung angelegt werden, so daß in der Analysierzone ein elektrisches Feld hervorrufbar ist. Weiterhin sind Mittel vorgesehen, um die beiden Elektroden isoliert voneinander zu haltern. Diese Mittel beinhalten erfindungsgemäß eine starre und eine flexible Endplatte. Die eine der beiden Elektroden ist elekftrisch leitend und starr mit beiden Endplatten verbunden, während die andere Elektrode elektrisch isoliert und flexibel mit den beiden Endplatten 'verbunden ist.and define the analysis zone. An electrical voltage can be applied to the electrodes, so that in the analysis zone an electric field can be generated. Furthermore are means provided to keep the two electrodes insulated from each other. According to the invention, these means include a rigid and a flexible end plate. One of the two electrodes is electrical conductively and rigidly connected to both end plates, while the other electrode is electrically isolated and flexible to the both end plates' is connected.

Im folgenden soll die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen im einzelnen beschrieben werden.In the following the invention will be described in detail in conjunction with the drawings.

Figur 1 stellt schematisch ein Monopol-Massenspektrometer dar.Figure 1 is a schematic representation of a monopole mass spectrometer.

Figur 2 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Analysatorrohres, das eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist. -.Figure 2 is a partially sectioned side view of an analyzer tube which is a preferred embodiment of the invention is. -.

Figur 3 zeigt das Analysatorrohr nach Figur 2 von links. Figur ¹J zeigt das Analysatorrohr nach Figur 2 von rechts.FIG. 3 shows the analyzer tube according to FIG. 2 from the left. Figure ¹ shows the J Analysatorrohr of Figure 2 from the right.

^j Ein Monopol-Massenspektrometer, wie es schematisch in Figur^ j A monopole mass spectrometer as shown schematically in Figure

^ dargestellt ist, weist eine Ionenquelle 1, ein Analysatorrohr^ is shown, has an ion source 1, an analyzer tube

* und einen Ionendetektor 3 auf, die alle zusammen in einem evakuirbaren Gehäuse Ί untergebracht sind. Mit 5, 6 und 7 sind die erfor-* and an ion detector 3, all together in one evacuable Housing Ί are housed. With 5, 6 and 7 the required

derlichen Stromversorgungsgeräte bezeichnet worden, die überSuch power supplies have been designated that over

— ty—- ty-

_a vakuumdichte Öüfehführungen, die verschiedenen Bestandteile des Spektröineters mit den Betriebsspannungen versorgen. Die ionenquelle kann eine gewöhnliche Ionenquelle seih* Der ionendetektor kann wife ein gewöhnlicher Fhötövervielfacher aufgebaut 3oin. Er kann also Änsöhiüsse aufweisen^ über die seihen verschiedenen Elektroden die Betriebsspannungen zugeführt werden, und über die das Ausgangesig-häl abgenommen werden kann^ Alle diese Anschlüsse könrieh mit dom Strömversorgüngsgerät 7 verbunden sein, das wie üblich aufgebaut sein und außerdem noch einen Ausgang zürn Ansteuern eines Oszillographen" oder eines Schreibers aufweisen kann. Das Gehäuse k kann irgend ein Gehäuse sein-, das mit einem Gaseinläß versehen ist Und durch übliche furnpeh evakuiert werden kann. _a vacuum-tight opening guides that supply the various components of the spectrometer with the operating voltages. The ion source can be an ordinary ion source. It can therefore have a connection ^ the operating voltages are supplied via its various electrodes, and via which the output signal can be removed ^ All these connections can be connected to the flow supply device 7, which can be constructed as usual and also has an output for controlling an oscilloscope "or a recorder. The housing k can be any housing - which is provided with a gas inlet and can be evacuated by conventional furnpeh.

Das Ähälysätorrbhr des IIonopol-Massenspektrometers, das in der Figur i seheffiätiseh dargestellt ist, weist zwei Elektroden 8 und 9 auf s Die Eiektr'öde 8 besteht aus einem einzelnen in der Hit te¹ ängöördnefeeft Metallstab _t an den eine elektrische Spannung angelegt ist» Die Elektrode 9 ist eine V-förmig ausgebildete Absehirmelektröde aus Metall, die den Stab 8 teilweise umgibt»The Ähälysätorrbhr the IIonopole mass spectrometer, which is shown in the Figure 1 seheffiätiseh, has two electrodes 8 and 9 s The Eiektr'öde 8 consists of a single in the Hit te ¹ ängöördnefeeft metal rod _t to which an electrical voltage is applied »Die Electrode 9 is a V-shaped shield electrode made of metal, which partially surrounds the rod 8 »

Wenn man das Mohdpöl-Masserispektrometer in Betrieb nimmt j viird zuerst das Gehäuse ^ evakuiert und anschließend wird das zu untersuchende Gas eingelassen. Nun werden Ionen in den Raum zwischen der Ütäbelektröde 8 und der Abschirmelektrode 9 emittiert, und es werden jari die Stabelektrode 8 ein Weehselfeld und ein Gleichfeld angelegt^ die in einem ganz bestimmten Verhältnis zueihandör ötehern Es kühnen daher nur ionen mit einem eihzigehWhen you put the Mohdpöl mass spectrometer into operation first the housing ^ evacuated and then the one to be examined Gas admitted. Now ions are in the space between emitted by the shielding electrode 8 and the shielding electrode 9, and there are jari the rod electrode 8 a Weehselfeld and a Equal field applied ^ which in a very specific ratio zueihandör ötehern It is therefore only bold with an eihzigeh

iöSii/öitöiöSii / öitö

ORlQINAL INSPECTEDORlQINAL INSPECTED

1 SOU ISS1 SOU ISS

i £Ui>@h dää ÄnälpierlleBigi hindUrohfiiegesri Und. auf den iönendefcekfeoi* 3 auffalleni ßiesfe äUffäiignäeh !inert er zeugen ein Signalj das im Versör'gürigsief'äfe ? Verstärk! üheiäuf giädiehnel viirdVi £ Ui> @h dää ÄnälpierlleBigi hindUrohfiiegesri And. on the iönendefcekfeoi * 3 are noticeable ßiesfe ufäiignäeh! inert do a signal testify that in the Versör'gürigsief'äfe? Reinforce! hot giädiehnel viirdV

In der Figur" i isfe hün eine' ia§voi*zugfee Äliäfühi'ünisf©!*)!! füfIn the figure " i isfe hün a 'ia§voi * Zugfee Äliäfühi'ünisf ©! *) !! füf

Die ätäbeiekfe^öäe I^ äii äie di§ WeehsSlöpännung· öäei⁵ ^ qüen'zsjpähnühi äftgölegfe wirä^ und die ¥-i*§riTiige ÄbGÖiiirmeieklröä§The ätäbiekfe ^ öäe I ^ äii äie di§ WeehsSlöpännung · öäei ⁵ ^ qüen'zsjpähnühi äftgölegfe wirä ^ and the ¥ -i * §riTiige ÄbGÖiiirmeieklröä§

9 sihä iiirl§3?häiB eines Gfehäüseö ϊθ montiert, das einen linüer Ü äüfWiisfej dSi· an seihgh iäeiüeh Enden mife PläriööhSri und it vii*seh§fi i§l» Der flänsöh 13 söilile so Icönsirui'ei*! dai er äR §iiri§ri Fläftsöh 14 (Figur ί) äniesefciB m'F'ä'efi Mänftj der an dem eväkuierfeäreii Gehäuse 4 vefW§niefe isfej in ö§ffl dä§ Masöeriäpekli^örnefeir ünfe§rgebräenfe iäfes ©i§ ii§klr§ägri § üfiä £j Sind an eiflei» Indpiäfefee Ü fe§l§sliife_ä Di§ iMpiälfe§ Ip igfe seiig an deffl Flaftieh Ü slärf ifidRli^fei l§i ciiffi fiiii⁵ 9 sihä iiirl§3? HäiB a Gfehäüseö ϊθ mounted, which has a linüer Ü äüfWiisfej dSi · at seihgh iäeiüeh ends mife PläriööhSri and it vii * seh§fi i§l »Der flänsöh 13 * söilile so Icönsirui'ei! dai he äR §iiri§ri Fläftsöh 14 (figure ί) äniesefciB m'F'ä'efi Mannftj der at the eväkuierfeäreii housing 4 vefW§niefe isfej in ö§ffl dä§ Masöeriäpekli ^ örnefeir ün§rgebräenfe iäfes © iäfes klr§ägri § üfiä £ j Are to eiflei »Indpiäfee Ü fe§l§sliife _ä Di§ iMpiälfe§ Ip igfe seiig an deffl Flaftieh Ü slärf ifidRli ^ fei l§i ciiffi fiiii ⁵

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i§ ßnipiälli Wifä däfiü .äU?Sß öi§ Mpi§ ßnipiälli Wifä däfiü .äU? Sß öi§ Mp

ben if gehäifeifli di§ in dSn Flansch ü einiisih^äUfel sirid» Sie Endpiäfefci Ig ist in ä§i? Miti§ mi! einei¹ öffftühg Ü ¥§r§§Beni duröh die hiMuf§n I©neri äü§ d§r i©hiilqUeii§ in das Änäly§i@rf§ldhineingelängin köftnerii das gwisöhen der ifeäfeeiekiridg 8 lind üer Ät3Söhirmeiekl^0d§ 0V^iUUfI, Bie.ABSehirmelekfeSide 9 is an der Endpläfefeg i| feeifegtigfei feeigpi§i§Vi§is§ düreh SchräüBeH ifs Öi© IläbilökferödS 15 an äie dasben if gewäifeifli di§ in thSn flange ü einiisih ^ äUfel sirid »you Endpiäfefci Ig is in Ä§i? Miti§ mi! eini ¹ öffftühg Ü ¥ §r§§Beni duröh die hiMuf§n I © neri äü§ d§ri © hiilqUeii§ in the Änäly§i @ rf§ldhineingelängin köftnerii the gwisöhen of the ifeäfeeUkiridg 8 lind üer Ät3Söhirmeiekl. ^ 0dirmeiekl , Bie.ABSehirmelekfeSide 9 is at the Endpläfefeg i | feeifegtigfei feeigpi§i§Vi§is§ düreh SchräüBeH ifs Öi © IläbilökferödS 15 an äie das

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ORI6INAL !NSPEGTEDORI6INAL! NSPEGTED

angelegt wird, ist an der Endplatte 15 elektrisch isoliert gehaltert. Wie aus der Figur 2 hervorgeht, ist die Endplatte 15 hierfür mit einer Vertiefung 20 versehen, so daß sich eine Auflage 21 bildet, die von der Elektrode 9 einen genügenden Abstand aufweist. Das eine Ende der Elektrode 8 ist mit einer eich verjüngenden Vertiefung 22 versehen, und die Elektrode 8 ist gegenüber der Elektrode 9 durch eine Kugel 23 aus einem keramischen Material genau justiert. Am anderen Ende der Elektrode 9 ist eine als Blattfeder, ausgebildete Endplatte 2k mittels Schrauben 25 befestigt, die mit kreisförmigen öffnungen 26 und 27 (siehe Figur k) versehen ist. Durch die öffnung 26 können die Ionen, die die richtige Bahn beschreiben, das Analysiergebiet verlassen und zum Vervielfacher 3 gelangen, so daß ein Signal hervorgerufen wird, das Auskunft über die Intensität der Ionen in dem gerade untersuchten Massenbereich gibt. Die öffnung 27 dient als Auflage für eine Kugel 28, die mit ihrer anderen Hälfte in einer konischen Bohrung 29 am anderen Ende der Stabelektrode 8 sitzt. Die Stabelektrode 8 kann daher reproduzierbar und mit hoher Genauigkeit gegenüber der Abschirmelektrode justiert werden, wenn man die Schulter 21 und die öffnung 27 gegenüber der V-förmigen Elektrode 9 und den Endplatten 15 und 2Ά mit sehr engen Toleranzen ausbildet.is applied, is supported on the end plate 15 in an electrically insulated manner. As is apparent from Figure 2, the end plate 15 is provided with a recess 20 for this purpose, so that a support forms 21 which has from the electrode 9 a sufficient distance. One end of the electrode 8 is provided with a gauge tapering recess 22, and the electrode 8 is precisely adjusted with respect to the electrode 9 by a ball 23 made of a ceramic material. At the other end of the electrode 9, an end plate 2k designed as a leaf spring is fastened by means of screws 25 and is provided with circular openings 26 and 27 (see FIG. K) . The ions, which describe the correct path, can leave the analysis area through the opening 26 and reach the multiplier 3, so that a signal is produced which provides information about the intensity of the ions in the mass range just examined. The opening 27 serves as a support for a ball 28, the other half of which is seated in a conical bore 29 at the other end of the rod electrode 8. The rod electrode 8 can therefore be adjusted reproducibly and with high accuracy in relation to the shielding electrode if the shoulder 21 and the opening 27 in relation to the V-shaped electrode 9 and the end plates 15 and 20 are formed with very narrow tolerances.

Das elektrische Feld zwischen der Stabelektrode 8 und der Abschirmelektrode 9, das durch die Spannung aus dem Versorgungsgerät 6 hervorgerufen wird, muß absolut gleichförmig sein. Die- The electric field between the rod electrode 8 and the shielding electrode 9, which is caused by the voltage from the supply device 6, must be absolutely uniform. The-

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.se Gleichförmigkeit des Feldes wird jedoch durch Schwankungen und Änderungen im Abstand zwischen den beiden Elektroden beeinträchtigt, und es sind gerade diese Schwankungen und Änderungen im Abstand zwischen den Elektroden, die durch die Erfindung vermieden werden. Ein anderer Gesichtspunkt, der bei der Montage der Elektroden berücksichtigt werden muß, besteht darin, daß sie elektrisch voneinander isoliert sein müssen. Dieses wird durch die keramischen Kugeln 23 und 28 erreicht. Da k nun die keramischen" Kugeln in Vertiefungen in den. Endplatten und in der Stabelektrode sitzen, sind sie gegenüber den eigentlichen elektrischen Analysierfeldern abgeschirmt. Wenn sich also auf den keramischen Kugeln irgendwelche Ladungen ansammeln, beeinflussen diese Ladungen die elektrischen Felder nicht, die von den Ionen aus der Ionenquelle auf ihrem Weg durch das Analysiergebiet des Spektrometers durchquert werden. Diese' Variable, die auf der Aufladung der keramischen Kugeln und durch die Beeinflussung des Feldes im Analysiergebiet durch das Feld dieser Aufladung beruht, ist somit ausgeschaltet. Um die keramischen Kugeln ' noch besser von dem Analysiergebiet abzuschirmen, kann die .Stabelektrode 8 mit einem Ansatz 30 mit einem geringeren Durchmesser versehen sein, so daß die Kugel 23 noch vollständiger von Metall umgeben ist..se uniformity of the field is however due to fluctuations and changes in the distance between the two electrodes, and it is these fluctuations and changes in the distance between the electrodes, which are avoided by the invention. Another point of view with must be taken into account when mounting the electrodes, is that they must be electrically isolated from each other. This is achieved by the ceramic balls 23 and 28. There k now the ceramic "balls in recesses in the. end plates and sit in the rod electrode, they are shielded from the actual electrical analysis fields. So if accumulate any charges on the ceramic balls, affect them these charges do not affect the electric fields created by the ions from the ion source on their way through the analysis area of the spectrometer. This' variable, the on the charging of the ceramic balls and by the influence of the field of this charge on the field in the analysis area is therefore switched off. In order to better shield the ceramic balls from the analysis area, the rod electrode 8 can be provided with a shoulder 30 with a smaller diameter, so that the ball 23 is even more completely made of metal is surrounded.

Die Stabelektrode 8, an die die Gleich- und die Hochfrequenzspannung angelegt werden^ muß aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt sein, das die beim Ausheizen auftretenden Temperaturen verträgt. Außerdem darf es von den verschiedenen Gasen,The rod electrode 8, to which the direct and high-frequency voltage must be made of a non-magnetic material that can withstand the temperatures that occur during heating tolerates. In addition, the various gases

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die in dem Monopol-Massenspektrometer untersucht werden, nicht angegriffen werden. Außerdem muß dieses Material seine Form genau einhalten und eine hohe Festigkeit aufweisen. Man kann hierzu metallisierte keramische Werkstoffe verwenden, beispielsweise eine Aluminiumoxydkeramik, Forsterit oder Quarz. Nichtrostende Stähle, die diese Eigenschaften aufweisen, sind jedoch vorzuziehen. Ein hierfür besonders geeigneter nichtrostender Stahl wird unter der Bezeichnung "Hastalloy alloy-X" vertrieben. Wenn die Stabelektrode aus einem isolierenden Werkstoff hergestellt ist, der metallisiert ist, brauchen die Kugeln 23 und 28 nicht aus einem isolierenden Material hergestellt zu sein.which are examined in the monopole mass spectrometer are not attacked. In addition, this material must be precisely shaped adhere to and have a high level of strength. Metallized ceramic materials can be used for this purpose, for example an alumina ceramic, forsterite or quartz. Stainless However, steels exhibiting these properties are preferable. A particularly suitable stainless steel for this is sold under the name "Hastalloy alloy-X". if the rod electrode is made of an insulating material which is metallized, the balls 23 and 28 do not need to be made of an insulating material.

V/ie man leicht sieht, kann man aufgrund der eben beschriebenen Konstruktion das Analysatorrohr des Massenspektrometer^ als Ganzes auf der Endplatte 15 montieren und es in das Gehäuse 10 einsetzen. Um nun zu vermeiden, daß sich die verschiedenen Elektrodenteile aufgrund ihres Eigengewichtes verbiegen, während sie von der Endplatte 15 gehaltert werden, sind mehrere Stellschrauben *}*! vorgesehen, mit denen die Elektroden 3 und 9 des Analysatorrohres in der Mitte des Gehäuses 10 justiert und an ihrem freien Ende gestützt werden.What is easy to see can be seen on the basis of the just described Construct the analyzer tube of the mass spectrometer ^ as a whole Mount it on the end plate 15 and insert it into the housing 10. In order to avoid that the different electrode parts bend due to their own weight while they are supported by the end plate 15, there are several set screws *} *! provided with which the electrodes 3 and 9 of the Analyzer tube adjusted in the middle of the housing 10 and supported at its free end.

Die obenbeschriebene Konstruktion ist für die meisten Fälle und Anwendungen ausreichend stoßfest. Es kann jedoch Fälle geben, in denen es günstig erscheint, die Abschirmelektrode 9 noch besser mit den Endplatten 15 und 2¹J zu verbinden. Man kann daher die Endplatte 15 «i* Ytrtieinn gen Si versehen, so daß dieThe construction described above is sufficiently shock resistant for most cases and applications. However, there may be cases in which it appears to be favorable, the shield 9 even better connect with the end plates 15 and 2 ¹ J to. One may, therefore, the end plate 15 "i * Ytrt ie provided inn gen Si, so that the

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Abschirmelektrode 9 an der Berührungslinie 32 zwischen der Elektrode und den Vertiefungen angeschweißt werden kann. Ebenso kann die Abschirmelektrode 9 mit der Endplatte 2¹J an den Punkten 33 durch Punktschweißen verbunden werden, die an den Berührungslinien bzw. Schnittlinien zwischen der kreisförmigen Endplatte 2*1 und dem kreisförmigen Teil der Abschirmelektrode 9 liegen (siehe hierzu Figur ¹O,Shielding electrode 9 can be welded to the contact line 32 between the electrode and the depressions. Likewise, the shielding electrode 9 can be connected to the end plate 2 ¹ J at points 33 by spot welding, which lie on the contact lines or cutting lines between the circular end plate 2 * 1 and the circular part of the shielding electrode 9 (see FIG. ¹ O,

Die V-förmige Abschirmelektrode 9 wird vorzugsweise aus einem einzigen Stück eines elektrisch leitenden Rundmaterials gefertigt, das aus einem unmagnetischen Material mit der erforderlichen mechanischen Festigkeit und der erforderlichen Temperaturbeständigkeit hergestellt ist. Nichtrostende Stähle sind hierfür besonders geeignet. Ein Beispiel hierfür ist der nichtrostende Stahl, der unter der Bezeichnung "Ilastaloy alloy-X" vertrieben wird. Zur Herstellung der gewünschten Elektrodenform v:ird zuerst an einem Stück Rundmaterial eine ebene Fläche hergestellt. Dann wird in diese ebene Fläche ein "V" eingefräst. Hierzu- kann man entweder ein 90 -Werkzeug verwenden, oder aber auch ein ^Jt5°— Werkzeug, mit dem dann das "V" in zwei Durchgängen gefräst wird. Wenn es notwendig erscheint, kann man nach dem Fräsen die Seiten der V-förmigen Nut polieren. Dieses ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, wenn mit der notwendigen Sorgfalt gefräst worden ist. Eine solche Elektrode kann verhältnismäßig einfach hergestellt werden und weist eine außerordentlich gute Formfestigkeit auf.The V-shaped shielding electrode 9 is preferably made from a single piece of an electrically conductive round material which is made from a non-magnetic material with the required mechanical strength and the required temperature resistance. Stainless steels are particularly suitable for this. An example of this is the stainless steel marketed under the name "Ilastaloy alloy-X". To produce the desired electrode shape, a flat surface is first made on a piece of round material. Then a "V" is milled into this flat surface. For this you can either use a 90 tool, or a ^J t5 ° tool, with which the "V" is then milled in two passes. If it seems necessary, the sides of the V-shaped groove can be polished after milling. However, this is not absolutely necessary if the necessary care has been taken to mill. Such an electrode can be manufactured relatively easily and has an extremely good dimensional stability.

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-11-Der Zylinder 11 des Analysatorrohres ist mit einer Anzahl von-11-The cylinder 11 of the analyzer tube is with a number of

öffnungen oder Schlitzen 3Ί (Figur 2) versehen, die an deir. am Flansch 13 liegenden Ende am Umfang des Rohres 11 verteilt sind. Am Flansch"13 ist ein Halterungsring 35 befestigt, und der Zylinder 11 ist innerhalb des Halterungsringes 35 mittels einiger Stellschrauben 36 befestigt. Der Flansch 13 kann noch mit Mitteln 37 versehen sein, die zum Ansetzen des Ionendetektor 3 dienen. Außerdem können an dieser Stelle noch die erforderlichen vakuumdichten Durchführungen angeordnet sein.openings or slots 3Ί (Figure 2) provided that at deir. on the flange 13 lying end on the circumference of the tube 11 are distributed. A retaining ring 35 is attached to the flange "13, and the cylinder 11 is fastened within the retaining ring 35 by means of a few set screws 36. The flange 13 can still be provided with means 37 for attaching the ion detector 3 serve. In addition, the required vacuum-tight bushings can be arranged at this point.

Wie bereite erwähnt wurde, ist der Flansch 13 so ausgebildet, daß er an irgendein Gerät oder an eine Vorrichtung angesetzt werden kann, in der das Monopol-Massenspektrometer verwendet werden soll. Hierzu ist der Flansch 13 mit einer Dichtungsnut 30 versehen worden. Außerdem weist er an seinem Rand eine Anzahl von öffnungen 39 auf. Der Flansch I¹I des Gehäuses k ist ebenfalls mit einer Dichtungsnut ¹IO und mit Öffnungen kl versehen worden. In die beiden Dichtungsnuten ist ein Dichtungsring '13 eingelegt, der normalerweise aus Kupfer hergestellt ist, und durch die öffnungen 39» ¹Jl sind Schrauben k2 hindurchgesteckt und anschließend angezogen worden, so daß die Flansche 13 und 1Ί vakuumdicht miteinander verbunden sind.As has already been mentioned, the flange 13 is designed so that it can be attached to any device or device in which the monopole mass spectrometer is to be used. For this purpose, the flange 13 has been provided with a sealing groove 30. In addition, it has a number of openings 39 on its edge. The flange I ¹ I of the housing k has also been provided with a sealing groove ¹ IO and openings kl . A sealing ring 13, which is normally made of copper, is inserted into the two sealing grooves , and screws ^{k2 are inserted through the openings 39 »1} Jl and then tightened so that the flanges 13 and 1Ί are connected to one another in a vacuum-tight manner.

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Claims

-12- · ■, patent claims:

1. Monopole massen spectrometer with two longitudinal electrodes, to which electrical voltages can be applied to build up an analysis area between the electrodes and with "means, by which the electrodes are held parallel and electrically insulated at a certain distance from one another, thereby marked that for mutual Kaiterunp of the electrodes have a rigid end plate and a flexible end plate are provided which are electrically conductive with one of the electrodes and are mechanically rigidly connected, and that the other of the two electrodes is electrically insulated and flexible with the end plates connected is.

2. monopole mass spectrometer according to claim 1, characterized marked. that for flexible attachment the second electrode on the end plates, the two ends of the second Electrode are recessed into which two bodies with curved surfaces are inserted, and that the two End plates with supports for these two bodies with curved Surfaces are provided so that the second electrode is held between the two end plates.

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3. monopole mass spectrometer according to claim 2, characterized

characterized in that the second electrode is an electrically conductive rod, and that the bodies with curved surfaces are balls of insulating material. ⁽ -: ind.

4. monopole mass spectrometer according to claim 1, characterized it denotes, that s a cylindrical housing is provided with a flange to which the rigid end plate is attached and that the flexible end plate in the middle of the cylindrical housing is supported.

5. monopole mass spectrometer according to claim 1, characterized characterized in that an insulating component is provided for holding the electrode, which is used to avoid Field distortions is arranged in the analysis area outside the analysis area.

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