DE1812625C3 - Vorrichtung zur Veränderung der Spaltweite von einstellbaren Spaltblenden in Massenspektrometern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Veränderung der Spaltweite von einstellbaren Spaltblenden in Massenspektrometern mit Hilfe eines durch Diese gemäß der Erfindung vorgenommene Thermostatierung bringt den Vorteil mit sich, daß nach einmal erfolgter Aufheizung vor Beginn einer Meßreihe die Spaltblenden weiteren Einstelländerungen sehr schnell folgen können, da sie praktisch nur noch von der Trägheit des Hitzdrahtes und nicht mehr von Temperaturausgleichsvorgängen in den Halterungen des Hitzdrahtes beeinflußt werden.

Eine sehr gute Thermostatierung kann dadurch erzielt werden, daß der zusätzliche Heizdraht für den Halter in wärmetechnisch gleich wirksamer Weise wie der Verstellkörper und in Nähe des Verstellkörpers mit den Haltekörpern verbunden und an eine elektrische Regeleinrichtung angeschlossen ist die die Summe aus dem den Hitzdraht durchfließenden Stellstrom und dem den Heizdraht für die Haltekörper durchfließenden Kompensationsstrom konstant hält.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausföhrungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigt F i g. 1 eine Vorrichtung nach der Erfindung in schematischer Darstellung und
F i g. 2 die Regelcharakteristik der Vorrichtung nach

Fig. 1-

Das dargestellte Ausführungsbeispiel 2eigt eine aus zwei symmetrischen Hälften bestehende Spaltblende 1. 2, bestehend aus rechteckigen Blechen, deren einander zugewandte Kanten 3 und 4 parallel zueinander verlaufen und im Massenspektrometer einen Spalt 5 für den Durchtritt von Ionen bilden, wie er beispielsweise auf der Ausgangsseite eines als Analysator dienenden Sektorfeldes vor dem lonenauffänger 6 oder auf der Eingangsseite des Sektorfeldes angeordnet wird.

In der Zeichnung ist die Spaltweite B unverhältnismäßig groß dargestellt. Praktisch wird die Spahweite ß

einen veränderbaren Stellstrom beheizten Hitzdrahtes 35 stets nur einen kleinen Bruchteil der wirksamen Spalt-

els Verstellkörper, der zur Übertragung ieiner Temperaturdehnung mit der Spaltblende gekoppelt ist. Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-PS 28 52 684 bekannt.

lichkeiten dadurch auftreten, daß sich bei Temperaturänderungen durch den Stellstrom im Hitzdraht an die schnelle Einstellung der Spaltblende eine sehr langsa-

länge ausmachen. Insbesondere bei sehr kleinen Spaltweiten von ζ B. 10 μιη ist es sehr wichtig, eine hohe Genauigkeit der Spaltweiteneinstellung zu erzielen. Voraussetzung hierfür ist auch, daß die Parallelität der Der Erfindung liegt die Beobachtung zugrunde, daß 40 den Spalt begrenzenden Blendenkanten 3 und 4 in allen bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art Unzuträg- Stellungen gewährleistet ist.

Die beiden Hälften der Spaltblende 1. 2 sind gegeneinander parallel verschiebbar und werden zu diesem Zweck von je z\\ ei parallelen Stabfedern 7,8 bzw. 9,10.

me, schleichende Nachstellung anschließt. Wartet man 45 vorzugsweise als Blattfedern ausgebildet, getragen, die diese Nachstellung nicht ab, so ergeben sich Meßfehler, quer zum Verstellhub angeordnet sind,
die bei hohen Genauigkeitsanforderungen nicht in Kauf Als Stellglied für die beiden Blendenhälften ist je ein

genommen werden dürfen. Hitzdraht 111 bzw. 12 vorgesehen, der zwischen ortsfe-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor- sten Haltekörpern 13, 14 bzw. 15, 16 und einem in der richtung zur Veränderung der Spahweite von einstell- 50 Mitte angreifenden, mit der zugehörigen Blendenhälfte baren Spaltblenden der genannten Art zu schaffen, die verbundenen Stab 17 bzw. 18 ausgespannt ist. Dabei eine möglichst schnelle und genaue Spaltverstellung sind die Stabfedern 7, 8 und 9, 10 so vorgespannt, daß während der Meßreihe ohne merklichen Nachlauf ge- sie über die Blendenhälften ständig einen Zug in der währleistet. angegebenen Pfeilrichtung über die Zugstäbe 17.18 auf

Bei der Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung 55 die Hitzdrähte 11 und 12 im Sinne einer Verkleinerung von der Überlegung aus, daß die beobachtete schlei- der Spahweite B ausüben.

chende Nachstellung auf Temperaturausgleichsvorgänge in der Hitzdrahthalterung zurückzuführen ist. Erfindungsgemäß wird diese Nachstellung bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch vermieden, daß für die Halterung des Hitzdrahtes eine Einrichtung zur Thermostatierung vorgesehen ist, indem die Haltekörper der Halterung zusätzlich mit einem Heizdraht verbunden sind, der an eine elektrische Regeleiinrich· Der aus den Haltekörpern 13, 14, 15 und 16 bestehende Halter für die beiden Hitzdrähte 11 und 12 wird, um Bewegungen der Hitzdrähte durch Temperaturdehnungen im Halter auszuschließen, ständig auf gleichbleibender Temperatur gehalten. Zu diesem Zweck ist jeder der Haltekörper mit einem Heizdraht 19 verbunden, durch den ein Kompensationsstrom geführt wird, der die Schwankungen der Erwärmung des Halters

tung für einen die Schwankungen der Erwärmung der 65 durch den mit der Spaltverstellung veränderbaren,

Haltekörper durch den veränderbaren, durch den Hitzdraht fließenden Stellstrom ausgleichenden Kompensationsstrom angeschlossen ist.

durch den Hitzdraht U bzw. 12 fließenden Stellstrom kompensiert. Der Heizdraht 19 für die vier Haltekörper des Hitzdrahthalters bildet den Teil einer durchlau-

fenden Leitung 20, die an eine elektrische Regeleinrichtung 21 angeschlossen ist Ebenso liegen die Hitzdrähte U und 12 in einer durchgehenden, ebenfalls an die Regeleinrichtung 21 angeschlossenen Leitung 22. Hitzdraht und Heizdraht sind dicht nebeneinander durch die Haltekörper geführt, so daß sie wärmetechnisch gleich wirksam sind. Das gibt die Möglichkeit, die Thermostatierung in der Weise durchzuführen, daß durch die Regeleinrichtung 21 die Summe / = /ι + /2 aus Stellstroni /1 und Kompensationsstrom k konstant gehalten wird. Es läßt sich so auf einfache Weise die Temperatur der Haltekörper in hohem Grade konstant halten.

Die Einstellung der Spaltweite B erfolgt durch Veränderung des Stellstromes /1 an einem Stellknopf 23.

Es ist noch zu bemerken, daß die Halterung der Spalthälften durch die parallelen Federsvabe nicht nur eine ausgezeichnete ParaHeiität der Spaltkanten 3, 4 gewährleistet: diese Halterung arbeitet mit außerordentlich Meinen Stellkräften und führt zu einer praktisch hysteresefreien Justierbarkeit der Spaltweile.

Alle beweglichen Teile der dargestellten Vorrichtung

sind im Vakuumraum 24 des Massenspektrometers untergebracht, so daß nur eine Kabeldurchführung 25 durch die Wandung 26 des Massenspektrometers zur Verbindung mit der außerhalb des Vakuumraumes 24 angeordneten Regeleinrichtung 21 erforderlich ist.

Bei der dargestellten Vorrichtung ist der Hitzdraht mit der Spaltblende so gekoppelt, daß die Spaltweite mit zunehmender Temperatur des Hitzdrahtes abnimmt Das hat den Vorteil, daß sich hohe Einstellgenauigkeiten für kleine Spaltweiten ergeben. Fig.2 zeigt die zugehörige Regelcharakteristik der Vorrichtung. Der gekrümmte Verlauf dieser Charakteristik, welche den Verstellhub s in Abhängigkeit vom Strom /1 durch ilen Hitzdraht darstellt stellt eine Kurve dar, deren Steigung mit zunehmendem Strom /1 stark abnimmt Dieser Verlauf ist nicht nur dadurch bedingt, daß die Wärmeabstrahlung etwa mit der dritten Potenz der Größe des Stromes /1 zunimmt, sondern ergibt sich auch durch die aus F i g. I ersichtliche Geometrie. Dadurch ergibt sich eine Skala für die Spaltweite S, wie sie in F i g. 2 im Prinzip dargestellt ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   *' k Vorrichtung zur Veränderung der Spaltweite von einstellbaren Spaltblenden in Massenspektrometern mit Hilfe eines durch einen veränderbaren Stellstrombeheizten Hitzdrahtes als Verstellkörper, der zur Übertragung seiner Temperaturdehnung mit der Spaltblende gekoppelt ist. dadurch gekennzeichnet, daß für die Halterung (13 bis 16) des Hitzdrahtes (11, 12) eine Einrichtung zur Thermostatiejung vorgesehen ist, indem die Haltekörper (13 bis 16) der Halterung zusätzlich mit einem Heizdraht (19, 19) verbunden sind, der an eine elektrische Regeleinrichtung (21) für einen die Schwankungen der Erwärmung der Haltekörper durch den veränderbaren, durch den Hitzdraht (11, 12) fließenden Stellstrom (/ι) ausgleichenden Kompensationsstrom (h) angeschlossen ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizdraht (19, 19) in wärmetechnisch gleich wirksamer Weise wie der Hitzdraht (11. 12) und in Nähe des Hitzdrahtes mit den Haltekörpern verbunden und daß die elektrische Regeleinrichtung (21) so ausgelegt ist, daß sie die Summe I = l\ + h aus Stellstrom (Λ) und Kompensationsstrom (/2) konstant hält.