DE1912533A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Durchfuehrung von Massenspektrometrie - Google Patents

Description

ESSO BESBAHGH AND ENGIEEERIITGr COMPANY Linden, New Jersey 07036, Y. St. A.

Yerfahren und Vorrichtung zur Durchführung von Massenspektrometrie

Für die vorliegende Erfindung wird die Priorität vom 14» März 1968 aus der amerikanischen Anmeldung U.S. 716 274 in Anspruch genommen.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Massenspektrometrie. Im besonderen handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um ein Verfaliren und ein Gerät, bei welchem eine chemische Ionisation erreicht wird. Im einzelnen betrifft die Erfindung die ohemische Ionisation eines zweiten gasförmigen Materials durch ein erstes gasförmiges Material in einem Massenspektrometer»

Bislang war es bekannt, die Ionisation bestimmter Gase unter pulsierenden oder diskontinuierlichen Bedingungen und unter ein wenig erhöhten Drucken durchzuführen. Die Bedingungen für die pulsierende Ionisation erfordern jedoch eine besondere Ausrüstung, und die Ergebnisse sind nicht so genau und brauchbar, wie es erstrebenswert ist. Hinzu kommt, daß bislang in solchen Fällen, in denen die pulsierende Ionisation bei höher als üblichen Drukken Verwendung fand, nur die Ionisation bestimmter Sase in Krage kamι bei welchen ein Hektronenübergang vorlag, wie beispiels-

9Q9847/Q843

— 2 —
weise in den folgenden Pällenj

+ e N* + 2e

₂ + O₂ O₂ +

Bei einem solchen Elektronenübergangsverfahren, wie es beispielsweise herkömmlich vor sich geht, ist es notwendig, daß das lonisationspotential des einen Gases, beispielsweise O₂, niedriger ist als das einen anderen Gases, wie beispielsweise ST«· Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich nicht notwendigerweise um einen Übergang von schweren Teilchen, wobei die wichtigeren schweren Teilchen, an die man nicht gebunden ist, H⁺, H", Alkylionen (R⁺), Alkidionen (E") und ähnliche sind« Im Segensatz zu den herkömmlichen Yerfahren, bei welchen die Sase nach dem Elektronenaufprall keiner oder nur einer geringen Eeaktion unterworfen werden außer den bekannten unimolekularen Spaltreaktionen, welche unerwünscht sind» tritt bei der vorliegenden Erfindung ein ganzer Satz von Bteaktionen auf, bei «eichen Ionen entstehen, die die Ionisation des hinzugefügten Materials bewirken, was sehr vorteilhaft und brauchbar ist, wie im folgenden näher ausgeführt wird*

Me vorliegende Erfindung kann kurz zusammengefaßt werden als eine Reaktion ionisierbarer Substanzen, bei welcher eine Mischung eines ersten gasförmigen Materials und eines zweiten gasförmigen Materials bei einem Druck im Bereich von etwa Ö₉2 bis etwa 5 torr unter fortlaufenden Ionisierungsbedingungen ionisiert wird, wodurch stabile Ionen aus dem ersten gasförmigen Material gebildet werden» BLe stabilen Ionen und das zweite gasförmige Material werden ionenmolekularen Hsaktionen unterworfen, wobei unter besagtem Druck und Ionisierungsbedingragen Ionen, die für das zweite gasförmige Material charakteristisch sind, gebildet werdeno

Sie vorliegende Erfindung betrifft auch ein verbessertes gerät in einem Massenspektrometer mit einer Eöhre, welche eine Anord-

909847/0843

nung aufweist, die es gestattet, eine gasförmige Probe hineinzubringen, und welche Ionen von einem in der Massenspektrometerrohre gebildeten Ionenstrahl erzeugt und sammelt, wobei diese Röhre eine Abschirmung für den verminderten Druck darstellte Ein Merkmal der Torliegenden Erfindung ist ein Gehäuse in der Massenspektrometerrohre, welches eine im wesentlichen gasdichte Ionisationskammer bildet, wodurch ein Volumen von einem im Verhältnis zum Druck in der Röhre hohen Druck gebildet wird, wobei außerdem in dem Gehäuse eine Anordnung vorgesehen ist, die die Ionisationskammer von mindestens einer weiteren Kammer trennt· Das Gehäuse trägt eine Elektroneneintrittsöffnung mit einer Breite von etwa 0,025 bis etwa 0,05 mm und einer Länge von etwa 1 bis ungefähr 3 ram, während die !ürennanordnung eine Ionenaustrittsöffnung aufweist, welche eine Breite von etwa 0,025 bis etwa 0,05 mm und eine Länge von etwa 4 bis 5 mm hat«.

Die Trennvorrichtung in. der Massenspektrometerrohre trägt eine öffnung mit einer Breite von etwa 0^005 bis etwa O_s25 mm und eine Länge von etwa 10 mnu Diese Trennvorrichtung trennt einen Seil der das Gehäuse umgebenden Abschirmung von einem zweiten Teilj der Abschirmung ab₉ in welchem der Ionenstrahl abgelenkt und gesammelt wird_s um den Gasstrom zwischen dem Gehäuse und der Sammelvorrichtung herabzusetzen«, Es liegt im laiaaen der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Abteilungen innerhalb der Abschirmung zu schaffen_s wobei entsprechend den Bedürfnissen drei, vier oder mehr Abteilungen gebildet werden können.

An die erste Abteilung ist eine Pumpe angeschlossen^ während die zweite mit eine^ weiteren Pumpe in Yerbin&ujig steht„ ^ie beiden Pumpen sind zweckmäßigerweise Diffusionspumpen von einer hohen Kapazität, die imstande sindj, eine Druckdifferenz von der erat-n Abteilung zur zweiten aufrechtzuerhalten^ Wie bereits ge sagt _f kann eine AnsaJal von drei, oder aeiis¹ Druckabteilungen

werden. ₈ 09847/08 4 J

Das zweite- gasförmige Material wird in einer Menge verwendet, die ausreicht, um eine Konzentration von weniger als etwa 1 vol.-# der Mischung herzustellen» Ein geeigneter Konzentrationsbereich liegt etwa von 0,001 bis etwa 1 volo-# der Mischungo

Das erste gasförmige Material kann irgendein Bestandteil oder eine Substanz sein, die imstande ist, Protonen oder schwerere positiv oder negativ geladene, molekulare oder atomare .!Beilchen zu übertragen, oder irgendeine Substanz oder ein Bestandteil, welcher die !Fähigkeit hat, Hydridionen von schweren, molekularen Einheiten abzuspalten.

Das zweite gasförmige Material kann irgendeine Substanz sein, welche unter dem Druck und den Ionisierungsbedingungenj welchen die Mischung ausgesetzt wird, Ionen-Molekül-Beaktionen vollzieht.

Beispiele für das erste gasförmige Material sind beispielsweises Wasserstoff, Methan, Propan,' Isobutan, Wasser, Schwefelwasserstoff, Methanol, Ammoniak u.a.

Das zweite gasförmige Material kann beispielsweise durch folgende Stoffe angegeben werden? paraffinische, olefinische-₉ naphtenische und aromatische Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 50 Kohlenstoffatomen im Molekül und einem Siedepunkt im Bereichvon etwa -160 bis etwa + 600° G„ Besondere Beispiel® dieser Verbindungen sinds Hexadekan, Sikosan, 2,2,4-!Trimethylpentan, Toluol, Butylzyklohexan, 1-Dodezen u.a. Auch andere organische und anorganische Verbindungen können Verwendung finden, wobei die einzige Begrenzung ist, daß die Verbindung einen gasförmigen Zustand versetzt werden muß_e Derartige bindungen sind z<,Bo Alkohole (1-Dekanol), Ketone (GS₃GoGH^) Säuren (HCOOH), Aldehyde (GH₃GS)), Amine (C₄Hg)₅F ₉ organische Halogenide (G^H^Br), perfluorierte Verbindungen (n· GgP₁₄) xuä·

909847/0843

Die vorliegende Erfindung soll im folgenden anhand der Seich.-nungen näher erläutert werden» Dabei zeigt

Pig. 1 einen Gesamtplan des erfindungsgemäßen Massenspektrometer,

Figo 2 einen Längsschnitt torch den lonisationskopf von Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht von der Schnittlinie 3-3 von Fig. 2 aus gesehen,

Figo 4 eine Ansicht von der Schnittlinie 4-4 von Fig. 3 aus gesehen und

Fig. 5 eine Ansicht des lonisationskopfes von Fig« 1 in größerem Jlaßstab«

In Figo 1 ist mit der Besugsnummer 11 eine Massenspektrometerröhre in ihrer Gesamtheit gezeichnet, welche ein I-onisationsende 12 mit einem darin befindlichen Ionisationskopf 12a, einen Magnet 13» einen Ionenkollektor 14 und ein Eegistriergerät 1J> aufweist« In das Ionisationsende 12 hinein führt eine Probeneinführungsleitung 16, welche in die beiden Zweigleitungen 17 und 18 mündet, die jeweils durch die Ventile 17a und 18a mit dem unter Druck befindlichen Probeng as A und dem ebenfalls unter Druck befindlichen Beaktionsgas B in Verbindung gesetzt werden können«

Eine Drahtsonde 6 ist in die Söhre 11 hineingeführt, sodaß sie in die Bahn des Ionenstrahls hineinragt» Die Sonde 6 ist elektrisch mit dem Ionenanzeigegerät 7 verbunden.

Eine Druckleitung 8 ist durch die Einführungsleitung 16 hineingesteckt und ragt in die Ionisationskammer 20 des Kopfes 12a hinein (s. Fig. 2 und 3)·. Der Druck in der Kammer 20 wird somit mittels des Gerätes 9 angezeigt.

909847/0843

In Pig. 2 wird der Ionisationskopf 12a dargestellt, welcher mit einer Ionisationskammer 20 ausgerüstet ist, welche wiederum einen Elektroneneingangsspalt oder eine öffnung 21 und einen Bepulsator 22 trägto Der Ionisationskopf 12 weist eine Mehrzahl von Platten auf, wovon eine die Platte 23 ist, welche die Ausgangsöffnung der Kammer 20 für den Ionenstrahl bestimmte Weitere Platten stellen einen Analysator für die kinetische Energie 24 und Bündelelektroden 25 und 26 dar, wobei jedes der Teile 23, 24, 25 und 26 von den Kugeln 27, 28, 29 in einem bestimmten Abstand gehalten wird, wobei die Platte 26 vom oberen Ende des Gehäusefußes 30 durch die Kugeln 31 in einem Abstand gehalten wird.

Eine Massenelektrode 32 ist auf dem Fuß 30 des Kopfes 12a oberhalb der Platte 33 befestigt, in welcher der Eingangsspalt 34 des Analysators vorgesehen ist» Die Teile 23» 24 und 25 sind jeweils mit entsprechenden öffnungen 35, 36 und 37 versehen, wobei die Massenelektrode 32 gleichermaßen eine öffnung 38 trägt· Die öffnung 35 in der Platte 23 stellt die Xonenausgangsöffnung dar, deren Dimensionen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausgewählt sind.

Die Ionisationskammer 20 wL rd von dem Gehäuseteil 40, welcher an der Platte 23 angebracht ist, umschlossene An dem Gehäuseteil 40 ist ein Einlaßteil 41 angebracht, welcher die Verbindung zu der Einführungsleitung 16 herstellt, die im folgenden näher beschrieben wird. Dieser linlaßteil 41 ist mittels Schrauben 42 an dem Gehäuseteil 40 befestigt« An dem Gehäuseteil 40 ist eine weitere Platte 43 befestigt, durch welche die Schrauben 44 hindurchragen. Die Köpfe der Schrauben 44 stehen mit lederscheiben 45 in Verbindung, welche sich auf der Platte 43 abstützen. Die mit einem Gewinde versehenen Schrauben 44 gehen durch die einzelnen Platten und den Gehäusefuß 30 hindurch und werden von Sechskantmuttern gehalten, die gegen Pederscheiben 47 drücken, welche sich gegen den flansch 48 des PuBes 30 abstützen. Die Platte 43 wird von dem Gehäuseteil 40 durch die

'909847/0843

G-laskugeln 4-9 in einem gewissen Abstand gehalten.

Die Verbindung zu dem Analysator für die kinetische Energie 24 wird durch eine elektrische leitung 50 hergestellt, welche durch die Kugel 51 isoliert ist, und welche diese Kugel 51 durchdringt und die Verbindung zu dem elektrischen Leiter 52 herstellte

Die Dübel 53 und 54 verhindern eine Verschiebung der Massenelektrode 32 in Bezug auf die Platte 33 und ein Verschieben der Platte 33 gegenüber dem Fuß 30ο Ebenso verhindert der Dübel 55 ein Verschieben des Gehäuseteiles 40 gegenüber der Platte 23·

Wie die Fig. 3 und 4 zeigen, ist die Ionisationskammer 20 mit Elektroden 60 und mit Spalten neben dem Faden 62 versehen, welcher auf ein Erregen der Elektroden 60 hin einen kontinuierlichen Elektronenstrahl aussendet, welcher durch den Elektroneneintrittsspalt 21 in die Ionisationskammer 20 geleitet wird» Die Elektronen werden durch einen geheizten Faden 62 erzeugt. Die Elektroden 60 sind über elektrische Leiter 63 mit einer Energiequelle außerhalb der Hassenspektrometerröhpe 11 verbunden, welche anschließend näher beschrieben wirdo Der elektrische Leiter 64 ist mit Isolationsglaskugeln 65 versehen und stellt die Verbindung zu dem Kollektor 66 her, welcher die Elektronen, die durch die Öffnung 67 aus der Ionisationskammer 20 herauskommen, aufnimmt. Eine Klammer 70 hält die Padenanordnung 71, mit welcher der Faden 62 in Verbindung steht. Der Faden 62 und die Fadenanordmang 71 sind in einem halbzylindrischen Gehäuse 72 angebracht, welches die Vorrichtung abschirmt.

Wie in Fig. 4 gezeigt wird, ist für das die Ionisationskammer umgebende Gehäuse eine Heizvorrichtung 73 vorgesehen.

Es ist zu betonenj daß_s wie in Iig_e 3 gezeigt ist, der Bepuleator 22 in einem bestimmtes Anstand von der Platte 23 gehalten wird, wobei dieser A"totaad sorgfältig bestimmt iat und etwa in dem Bereich von 1 Ms 25 »i !!©gen sollte _a Bie Abstan&s-

stifte 74 und das Isolationsmaterial, wie zm. B. die Kugeln 75, die an dem Einlaßteil 41 anliegen, ermöglichen es, den Sepulsator 22 in einer bestimmten,ausgewählten Entfernung zu halten. Die Leiter 76 durchdringen die Kugeln 77 und 75, sowie die Abstandsstifte 74 und stellen die Verbindung zum Sepulsator 22 her.

Wie in Jig» 5 gezeigt ist, wird das Ionisationsende 12 dureh aufeinander passende Flansche 80, die mittels der Schrauben 81 miteinander verbunden sind, abgeschlossen. Das Ionisationsende 12 ist an der Massenspektrometerrohre 11 durch die Üansche 82 mittels der Schrauben 83 angeschraubt. Zwischen den Flanschen 82 ist eine goldene Dichtung 84 eingelegt, wodurch eine gasdichte Verbindung erreicht wird. Das Ionisationsende 12 ist mit einem Ausgang 85 für elektrische Leiter versehen? durch welchen alle elektrischen Leiter herausgeführt und mit einer geeigneten Energiequelle verbunden werden« Das Ionisationsende 12 ist außerdem mit einer AusgangsÖffnung 86 versehen, an welcher eine (nicht dargestellte) Diffusionspumpe angeschlossen istβ Die Massenspektrometerrohre, die über die flansche 82 mit dem Ionisationsende 12 verbunden ist, weist ebenfalls eine mit einem Plansch versehene AusgangsÖffnung 88 auf, an welche ebenfalls eine (nicht gezeigte) Diffusionspumpe angeschlossen ist. Der G-ehäusefuß JO des Ionisationskopfes 12a mit dem flansch 48 sitzt auf einer Platte 90 auf, welche wiederum an dem imteren der Flansche 82 befestigt ist» Der Gehäusefuß 30 ist_s wie bereits beschrieben, mittels der Schrauben 44 befestigt^ während der !Flansch 48 über die Schrauben 9*1 mit der Platts 9© verbunden ist, wobei die Verbindung der Platte 90 zu dem unteren der Plansche 82 über die Schrauben 92 hergestellt wirdo lter Einlaßteil 41, der deutlich in den Hg₀ 2 und 3 dargestellt ist, steht über ein Bohr 95 mit der in Figo 1 gezeigten Einführungsleitung 16 in Verbindung,,

Beim Betrieb der in den Zeichnungen dargestellten, erfindungsgemäßen Anordnung wird ein erstes gasförmiges Material, welches

9 0 9 8 4 7/0843

als Eeaktionsgas bezeichnet werden kann, und ein zweites gasförmiges Material, welches als Probengas bezeichnet werden kann, über die Zweigleitungen 17 und 18, die Einführungsleitung 16 und das Bohr 95 in den Einlaßteil 41 geleitet. Das Eeaktions- und das Probengas stehen unter einem geeigneten Druck, so daß in der Ionisationskammer ein Druck von etwa

0,2 bis 5 torr aufrechterhalten wird, während eine Diffusionseine η Druck
pumpe von hoher Kapazität innerhalb der die Ionisationskammer

—2 —3

umgebenden Abschirmung im Bereich von etwa 10 bis etwa 10 torr erzeugte In gleicher Weise halten die Diffusionspumpen im Bereich der Ablenkung und des Kollektors des Massenspektro-

—6 —5

meters einen Druck im Bereich von etwa 10 bis etwa 10 ^ torr aufrecht. Unter diesen Druck- und Ionisierungsbedingungen, die durch eine Spannung im Bereich von etwa 50 bis 1000 YoIt an der Elektrode 60 entstehen, werden fortlaufend stabile Ionen aus dem Eeaktionsgas gebildet, welche wiederum ionenmolekulare Eeaktionen mit dem Probengas eingehen, wobei Ionen gebildet werden, die getrennt gesammelt und angezeigt werden, wodurch eine !feststellung der Bestandteile des Probengases ermöglicht wird β

Die vorliegende Erfindung basiert daher auf dem Torliegen von Eeaktionen von Ionen in der Gasphase, so daß der Ausdruck "chemische Ionisation* hierauf zutrifft. Erfindungsgemäß wird das Massenspektrometer bei Drucken ift^efonisationskammer bis zu etwa 5 torr betrieben» Bei diesen Drucken werden bestimmte Sase, die als Eeaktionsgase bezeichnet werden, fortlaufend ionisiert, wodurch Ionen entstehen, welche im Gas stabil sind, dohe daß sie mit dem Gas vernachlässigbar langsam reagieren· Es wurde herausgefunden, daß, wenn eine zweite Substanz zu dem Eeaktionsgas in geringen Konzentrationen, die bis zu etwa 1 vol.-£ reichen können, hinzugefügt wird, die in dem Eeaktionsgas gebildeten, stabilen Ionen ionenmolekulare. Eeaktionen mit der hinzugefügten Substanz eingehen, wodurch eine lonengruppe entsteht, welche für die zweite Substanz charakteristisch ist. Diese lonengruppe kann dazu dienen, Informationen über die

909847/0841

- ίο -

chemische Struktur der Bestandteile der hinzugefügten Substanz zu liefern oder auch die Bestandteile von Mischungen zu bestimmen. Die vorliegende Erfindung ist daher brauchbar und von großer Wichtigkeit_o

Die Sonde 6, die in den Ionenstrahl hineinragt, dient als Überwachungsvorrichtung für die gesamte Ionisation«, Wenn man will, so kann der von dieser Sonde übertragene Strom verwendet werden, um eine Kontrollschaltung zu betätigen, welche die gesamte Ionisation konstant hält. Eine derartige Anordnung gestattet es, die vorbeschriebene Methode auf die quantitative Analyse anzuwenden.

Über die Leitung 8 und .das Anzeigegerät 9 wird der Druck innerhalb der Ionisation^- und Eeaktionskammer 20 gemessen und angezeigt« Auch diese Anordnung kann eine Kontrollschaltung betätigen, die den Druck innerhalb der Kammer konstant hält, was für die Durchführung einer genauen quantitativen Arbeit sehr vorteilhaft ist.

Erfindungsgemäß können als Heaktionsgas verschiedene Gase Yer~ wendung finden. Diese Gase können ausgewählt werden, um die gewünschten Eigenschaften der lonenverteilung hervorzurufen, die von dem hinzugefügten Bestandteil gebildet werden, was gleichbedeutend mit dem chemischen lonisationsmassenapektrum ist» Wie bereits festgestellt, wird der zweite Bestandteil in einer geringen Konzentration hinzugefügt, um die Ionisation des Bestandteiles selbst und die !Reaktionen der durch die direkte Ionisation des Bestandteils selbst gebildeten Ionen herabzusetzen. Kurz, durch die vorliegende Erfindung wird eine Situation erreicht, bei welcher eine sehr große Mehrheit der von der hinzugefügten Komponente gebildeten Ionen durch chemische Ionisationsreaktionen mit den stabilen Ionen des Reaktionsgases gebildet werden.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung können die Ionen des Eeaktionsgaaee nach irgendeinem geeigneten Verfahren

909847/0843

- li -

oder einer Zusammenstellung von Verfahren hergestellt werden, wie "beispielsweise die Ionisation durch. Elektronenbeschuß, IOtoionisation, Ionisation durch radioaktive Zerfallsprodukte, Thermalionisation u.a. Wenn die Eeaktionsionen durch eine Reaktion von Primärionen gebildet werden, die ihrerseits beispielsweise durch Elektronenbeschuß-Ionisation mit dem Reaktionsgas entstanden sind, so müssen die Bedingungen derart ausgewählt werden, daß ein großer Bruchteil der Primärionen reagiert und zu einer Verteilung von stabilen Ionen geführt hat, die nicht sehr stark vom Druck oder von der Lebensdauer der Ionen in der Ionisationskammer abhängt. Es wurde herausgefunden, daß gemäß der vorliegenden Erfindung Drucke von . 0,2 bis 5,0 torr bei Ionenbahnlängen von O₅5 bis 20mm diesen Bedingungen genügen.

Um die Erfindung näher zu erläutern, werden in den folgenden Beispielen die relativen Ionenströme für verschiedene Verbindungen angegeben, die durch Elektronenbeschuß im Vergleich mit der chemischen Ionisation gemäß der vorliegenden Erfindung analysiert worden sindo

Beispiel I

2,2 Dimethylbutan	(KW = 86)	relo	Intensität
	Chemische Ionisation	Elektronenbeschuß
Ionenmasse	P(GHj.) ~ 1 Torr	.05
86		.20
85	330	74.00
71	343	100.00
57	100	30=00
56	27	103.00
43	37	62.00
41	40	27.00
39	3

In der ersten Spalte ist die lonenmasse angegeben_o In der zweiten Spalte ist die relative Intensität angegeben, die durch chemische Ionisation mit Methan als Reaktionsgas bei einem Druck von 1 torr erzeugt worden ist«, In der dritten Spalte wird die relative Intensität durch Elektronenbeschuß bei einem Druck von

909847/0843

etwa 10 torr gezeigt»

Beispiel II

2,2,5 Trimethylhexan	(MW = 128)	relo Intensität	Elektronenbeschuß	relo Intensität	Elektronenbeschuß	rel. Intensität	Elektronenbe s ehuß
		chemische Ionisation	.01	(GHj s 1 Torr	OoO	(GHj ■ 1 Torr	0.00
	P(CH, = 1 Torr	4oOO	240	o5	101	o07
Ionenmasse	46	0.00	5	4.0	9	0.00
127	102	.20	91	OoO	47	ο 10
113	O	18 «00	180	100 „Ο	66	6.00
99	19	100„00	100	19 »Ο	34	51.00
85	108		200		400
71	100		Beispiel IV ·
57	Beispiel III	= 144)
2-Propanol (MW = 60)
Ionenmasse P
61
60
59
47
45
43
n-(Butyl Butanoat (MW
lonenmasse P
145
144
143
117
101
89

909847/0843

Ionenmasse P (CH₁₁) = 1 Torr Elektronenbeschuß

87	T1 117	0.00
75	90	OcOO
71	100	100.00
57	63	23.00

	Beispiel	V	YI	rel. Intensität
Tri-n-Butylamin	(MW = 185)		3-chloro-l,2-Epoxypröpan (HW « 92 u. 94)	1 Torr Elektronenbeschuß
		rel. Intensität		0.0
Ionenmasse	P (CH,) =	1 Torr Elektronenbeschuß	P (CH1) =	0.1
186	Iß6	0.0	26	0.0
185	54	5.0	O	0.3
184	116	0.0	81	0.0
170	18	0.0	O	6.0
156	13	1.0	5	0.0
14-2	IDO	100.0	O	19.0
	Beispiel	14	0.0
Epiehlorohydrinr	O	100.0
	11
Ionenmasse	100
95
94
93
92
65
64
63
62
59
57

909847/0843

Untersucht man die Ergebnisse der vorstehenden Beispiele, so stellt man fest, daß die vorliegende Erfindung auf breiter Basis auf alle Arten von Verbindungen anwendbar ist, die erfindungsgemäß der chemischen Ionisation unterworfen werden können, wobei stabile Ionen des Reaktionsgases ionenmolekulare Reaktionen mit dem hinzugefügten Material eingehen« Auf diese Weise gestattet die vorliegende Erfindung die Bestimmung von Mutterverbindungen, welche bisher, wenn überhaupt, nur unter großen Schwierigkeiten durchführbar war, wobei es außerdem möglicht wird, eine selektive Ionisation von Terbindungeja Mischungen von Substanzen durchzuführen· Die vorliegende Erfin dung ist daher von größter Wichtigkeit· Sie ist äußerst stitz«- lieh und stellt einen beachtlichen technischen Fortschriti» dar»

Obwohl die vorliegende Erfindung in einer Weise beschrieben wurde, daß die Mischung eines ersten gasförmigen Materials mit einem zweiten gasförmigen Material ionisiert wurde, kann man jedoch erfindungsgemäß verfahren, daß man zunächst ein erstes gasförmiges Material unter den beschriebenen Bedingungen ionisiert und daraufhin ein zweites gasförmiges Material mit stabi

wiederum
len Ionen hinzufügt, die Ionen entstehen lassen, die für das zweite gasförmige Material charakteristisch sind» Dieses ist möglich, da die Ionen des Reaktionsgases stabil sind und während einer Zeitspanne bis zu etwa IO Sekunden existieren, was sich demnach entsprechend ausnutzen läßt·

909 84 7/0843

Claims (1)

1. Patentansprüch

   loJVerfahren zur Analyse mittels Massenspektrometrie, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung einer ersten gasförmigen Materie und einer zweiten gasförmigen Materie kontinuieiv lich in einem konstanten Druckbereich ionisiert wird, wobei

   stabile Ionen aus der ersten Materie gebildet werden, während die zweite gasförmige Materie mit den stabilen Ionen unter kontinuierlichen Ionisierungsbedingungen ionen-molekulare Reaktionen eingeht, bei welchen Ionen erzeugt werden, die für die zweite Substanz charakteristisch sind.

   Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite gasförmige Material in einer Menge vorhanden ist, die eine Konzentration von weniger als etwa 1 vol.-^ der Mischung ergibt, während das Gemisch bei einem Druck von etwa 0,2 bis 5 Torr ionisiert wird, wobei die erste gasförmige Substanz Protonen überträgt und die Ionisierungsbedingungen vorzugsweise im Bereich von etwa 50 bis 100 YoIt liegen.

   3· Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stabilen Ionen erzeugt werden, indem die erste gasförmige Substanz der Ionisation durch Einwirkung radioaktiver Zerfallsprodukte ausgesetzt wird«

   4ο Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet^ daß zur Durchführung der Eeaktion der ionisierbaren Substanzen zunächst die erste gasförmige Materie zur Bildung von stabilen Ionen aus die3er Substanz kontinuierlich ionisiert

   909847/0843

   wird, worauf eine gasförmige Materie hinzugefügt wird, welche mit den stabilen Ionen eine ionen-molekulare Eeaktion eingeht, wodurch Ionen erzeugt werden, die für die zweite Materie charakteristisch sind.

   Massenspektrometer zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Söhre (11), in welche eine gasförmige Probe eingebracht werden kann, während eine Vorrichtung vorgesehen ist, die kontinuierlich Ionen aus einem in der Massenspektrometerröhre (11) erzeugten Ionenstrahl hervorbringt und sammelt, wobei die Bohre

   (11) einen Baum von herabgesetztem Druck umschließt und im Inneren eine im wesentlichen gasdichte Ionisationskammer (20) trägt, wodurch ein Volumen hohen Drucks gegenüber der Umhüllung geschaffen wird, während außerdem eine Abtrennplatte (23) vorhanden ist, die die Ionisationskammer (20) von mindestens einer zweiten Kammer abtrennt, wobei in der Ionisationskammer (20) ein Elektroneneintrittsspalt (21) mit einer Breite von etwa 0,025 bis 0,05 mm und einer länge von etwa 1 bis 3 mm vorgeshen ist, während die Abtrennplatte (23) einen Ionenaustrittsspalt (35) mit einer Breite von etwa 0,025 bis 0,05 mm und einer Länge von etwa 4 bis 5 mm aufweist und mindestens eine weitere Trennplatte (24) in der Hassenspektrometerröhre (11) einen Spalt (36) von etwa 0,005 bis 0,25 mm Breite und etwa 5 bis 10 mm Länge trägt, welche mindestens eine erste Kammer von mindestens einer zweiten Kammer trennt, in welcher der Ionenstrahl abgelenkt und aufgefangen wird, um den Gasstrom zwischen dem Sehäuse

   (12) und dem Ionenkollektor (14) herabsetzen, wobei jeweils an den ersten und den zweiten Baum eine Vacuumpumpe angescHossen ist, welche eine Druckdifferenz zwischen den beiden Bäumen aufrechtzuerhalten vermögen, während schließlich eine Vorrichtung zur Druckerzeugung vorhanden ist, die einen hohen Druck innerhalb der Ionisationskammer (20) aufrechterhält»

   909847/Q 8 A 3

   Massenspektrometer nach. Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sonde (6) vorgesehen ist, fn den Ionenstrahl hineinragt und eine Eegelschaltung steuert, die die Gesamtionisation konstant hält.

   7· Massenspektrometer nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch, gekennzeichnet, daß eine Druckmeß- und -anzeigevorrichtung (8,9) vorgesehen ist, die an eine Hegelschaltung angeschlossen ist, wodurch ein konstanter Brück eingehalten wird β

   909847/0843