DE1918948A1 - Method and device for the analysis of metastable ions in mass spectrometers - Google Patents

Method and device for the analysis of metastable ions in mass spectrometers

Info

Publication number
DE1918948A1
DE1918948A1 DE19691918948 DE1918948A DE1918948A1 DE 1918948 A1 DE1918948 A1 DE 1918948A1 DE 19691918948 DE19691918948 DE 19691918948 DE 1918948 A DE1918948 A DE 1918948A DE 1918948 A1 DE1918948 A1 DE 1918948A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
analyzer
ion
electrode
electrical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19691918948
Other languages
German (de)
Inventor
Major Jun Harold W
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Applied Biosystems Inc
Original Assignee
Perkin Elmer Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Perkin Elmer Corp filed Critical Perkin Elmer Corp
Publication of DE1918948A1 publication Critical patent/DE1918948A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/26Mass spectrometers or separator tubes
    • H01J49/28Static spectrometers
    • H01J49/32Static spectrometers using double focusing
    • H01J49/324Static spectrometers using double focusing with an electrostatic section of 90 degrees, e.g. Nier-Johnson type

Description

PatentanmeldungPatent application

The P ericin-Elm er Corp., Norwalk, Connecticut, U.S .A. The P ericin-Elm er Corp., Norwalk, Connecticut, US .A.

Verfahren und Gerät zur Analyse metastabiler Ionen bei MassenspektrometernMethod and device for the analysis of metastable ions in mass spectrometers

Die Erfindung betrifft die Massenspektrometrie, und zwar ein verbessertes massenspektrometrxsches Verfahren und Mittel zur Identifizierung von Komponenten einer Probe.The invention relates to mass spectrometry, namely a improved mass spectrometric method and means for identifying components of a sample.

Bei einem Massenspektrometer werden Moleküle einer verdampften Probe mit einem Elektronenstrahl beschossen und die dadurch gebildeten Ionen mittels eines elektrischen Feldes über einen Analysatorteil des Spektrometers auf eine Fangelektrode beschleunigt. Die beschleunigten Ionen durchlaufen ein sich mit der Zeit änderndes Feld im Analysatorteil, dessen Feldstärke zum Abtasten eines Massenspektrums durch Fokussieren von Ionen unterschiedlicher M/e Werte auf eine Austrittsapertur in der Fangelektrode verändert wird. Bei einer Anordnung wird das Fokussieren durch Massenwahl mit einem sich mit der Zeit ändernden Magnetfeld erzielt. Durch die Austrittsapertur wandernde Ionen erregen einen Texlchenvervxelfacher, und sein Ausgangssignal wird verstärkt zur Aufschaltung auf Aufzeichnungsmittel z.ß. ein Schreibgerät. Das so erzeugte Ausgangssignal enthält ein Spektrum von zeitlich nacheinander auftretenden Peaks, die jeweils für die relative Häufigkeit einer Probenkomponente kennzeichnend sind.In a mass spectrometer, molecules of a vaporized sample are bombarded with an electron beam, which causes them to die ions formed are accelerated by means of an electric field via an analyzer part of the spectrometer onto a collecting electrode. The accelerated ions pass through a field in the analyzer part that changes over time, its field strength for scanning a mass spectrum by focusing ions of different M / e values on an exit aperture in the The collecting electrode is changed. In one arrangement, the focusing is by mass selection with a changing over time Magnetic field achieved. Ions migrating through the exit aperture excite a particle multiplier and its output signal is strengthened for connection to recording media z.ß. a writing implement. The output signal thus generated contains a spectrum of peaks occurring one after the other, each for the relative frequency of a sample component are characteristic.

Bei einem mit einem magnetischen Abtastfeld arbeitenden sektorförmigen Massenspektrometer ist die' Geräteauflösung weitgehendIn an operating with a magnetic sector-shaped scanning mass spectrometer, the 'device resolution is largely

009845/1547009845/1547

von der kinetischen Energieänderung der in das Abtastfeld eintretenden Ionen abhängig. Diese Ionenenergie ist gegeben durchof the change in kinetic energy in the scanning field incoming ions dependent. This ion energy is given by

K.E. = 1/2 mv2 = V e, (l)KE = 1/2 mv 2 = V e , (l)

wobei e die Ladung des Ions, V die Beschleunigungsspannung,where e is the charge of the ion, V is the acceleration voltage,

m die Masse des Ions und ν die Geschwindigkeit des Ions ist. Die Auflösung wird vergrößert .durch zusätzliches Einschalten eines elektrischen Analysators in die Ionenbahn zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes, das zusammen mit den magnettischen Abtastmitteln ein Doppelfokussieren der beschleunigten Ionen ermöglicht. Die Ionen durchlaufen dann zunächst ein vom elektrischen Sektor erzeugtes elektrostatisches Feld. Im Betrieb bewirkt das elektrische Sektorfeld, daß vor dem Durchlaufen des magnetischen Abtastfeldes Ionen einer gegebenen Masse ein nahezu konstantes Energieniveau aufweisen.m is the mass of the ion and ν is the speed of the ion. The resolution is increased by additionally switching on an electrical analyzer into the ion path for generation an electrostatic field which, together with the magnetic scanning means, double-focussing the accelerated Ions enables. The ions then first pass through an electrostatic field generated by the electrical sector. in the Operation causes the electric sector field that ions of a given before passing through the magnetic scanning field Mass have an almost constant energy level.

Wie bekannt, sind die vom Spektrometer erzeugten Ionen einer zweiten Zersetzung in der Ionenfoahn zwischen der Beschleunigungselektrode und dem elektrischen Sektor unterworfen. Bei einer beispielsweisen Ionenzersetzung zersetzt sich ein Vorläuferin (ABC) in ein metastabiles oder Übergangsion (AB) und ein ungeladenes Teilchen (C). Das Spektrum der als Ergebnis dieser Zersetzung erzeugten Massenpeaks erscheint breit und tritt gewöhnlich bei nicht-ganzen Massenzahlen auf. Die Identifizierung metastabiler Ionenauflösung ist von besonderer Bedeutung bei der strukturellen Bestimmung organischer Moleküle, und es ist wünschenswert, daß ein Massenspektrometer für eine solche Identifizierung die Mittel bietet.As is known, the ions generated by the spectrometer of a second decomposition are in the ion path between the acceleration electrode and subjected to the electrical sector. In the case of ion decomposition, for example, a precursor decomposes (ABC) into a metastable or transition ion (AB) and an uncharged particle (C). The range of as a result mass peaks generated by this decomposition appear broad and usually occurs with non-whole mass numbers. The identification of metastable ion dissolution is special Importance in the structural determination of organic molecules, and it is desirable to have a mass spectrometer provides the means for such identification.

Bei einem vorbekannten Massenspektrometer® ist eine doppelfokussierende Anordnung mit magnetischer Abtastung zur Identifizierung metastabiler Ionenübergänge verwendet. Die beobachtete Massenladungszahl m = M/e von Ionen, die sich aus dem metastabilen Übergang bei magnetischer Abtastung ergebenIn a previously known mass spectrometer® is a double focusing Magnetic scanning array used to identify metastable ion transitions. The watched Mass number m = M / e of ions resulting from the metastable transition during magnetic scanning

ist: m+ = M1 2/mo (2) is: m + = M 1 2 / m o (2)

wobei m die Masse eines Vorläuferions und m, die Masse eineswhere m is the mass of a precursor ion and m is the mass of a

009845/1547009845/1547

3 - 1918S48 3 - 1918S48

Tochterions ist. Obgleich eine unendliche Zahl von Lösungen diese Beziehung für den magnetischen Analysator erfüllen, zeigt der elektrische Analysator des doppelfokussierenden Spektrometers Energieunterscheiduiigsmerkmale und erleichtei~t die Identifizierung. Bei einer vorbekannten Anordnung wird die Beschleunigungsspannung V verändert, um die kinetische Ener-Daughter ions is. Albeit an infinite number of solutions To satisfy this relationship for the magnetic analyzer, the electric analyzer of the double-focusing one shows Spectrometer features energy differentiators and facilitates the identification. In a previously known arrangement, the Accelerating voltage V changed in order to reduce the kinetic energy

gie des Übergangsions zu erhöhen. Eine zwischen Teilchenmasse und Beschieu:
geben durch:
to increase the energy of the transition ion. One between particle mass and Beschieu:
give by:

und Beschleunigungsspannung V bestehende Beziehung ist ge-and acceleration voltage V existing relationship is

vrobeivrobei

mV = m-V _ (3)mV = m-V _ (3)

ο ao 1 alο ao 1 al

V1=V +A^
al ao — a
V 1 = V + A ^
al ao - a

ist. Im Hinblick auf diese Beziehungen besteht das vorbekannte Verfahren zur Identifizierung metastabiler Übergänge darin, daß ein Masseiispektrum bei konstanter elektrischer Analysatorspannung V und konstanter Beschleunigungsspannung V magnetisch abge-is. In view of these relationships, the prior art method of identifying metastable junctions is that a mass spectrum at constant electrical analyzer voltage V and constant acceleration voltage V magnetically separated

G ct.G ct.

tastet wird, bis ein als Tochterpeak der Massenzahl m angenommenes gewünschtes Peak erfaßt wird, daß das Abtastfeld auf einer konstanten Magnetspannung II gehalten wird zum Fokussierenis scanned until a daughter peak of the mass number m is assumed desired peak is detected that the scanning field is kept at a constant magnetic voltage II for focusing

des Peaks m und Messen der Beschleunigungsspannung V , daß bei X · aoof the peak m and measuring the accelerating voltage V that at X ao

konstanter V und i'L/gnetfeld H die Beschleunigungsspannung V um e aconstant V and i'L / magnetic field H the acceleration voltage V around e a

die Gx-öße /\ V erhöht wird zum Defokussieren des ersten Peaks und Fokussieren eines zweiten Peaks, und daß die Bescii.T eunigungs-the Gx size / \ V is increased to defocus the first peak and focus a second peak, and that the inclination

spannung V gemessen wird, bei welcher das zweite Peak beobacha voltage V is measured at which the second peak is observed

tet wird. Aus uci\ Daten mn , V und V , kann die Masseiizahl desis tet. From uci \ data m n , V and V, the mass number of the

1 ao al1 ao al

Vorläuferions m aus Gleichung (3) oben errechnet werden.Precursor ion m can be calculated from equation (3) above.

Obgleich dieses Verfahren zur Identifizierung metastabiler Übergänge zufriedenstelleiü&de Ergebnisse liefert, weist es zahlreiche Nachteile auf, welche die Brauchbarkeit des Verfahrens einschränken. Beispielsweise ändert das beschriebene Verfahren die Ioneiibesch.1 eunigungs spannung, was in nachteiliger WeiseAlthough this method of identifying metastable junctions satisfactoryiü & de delivers results, it shows numerous Disadvantages that limit the usefulness of the process. For example, the method described changes the Ioneiibesch.1 equilibrium voltage, which is disadvantageous

009845/1547009845/1547

verbunden ist mit Änderungen der Ionendriftzeit zwischen Ionenquelle und elektrostatischem Sektor. Das Verfahren führt zu einem Verlust an statischem Auflösungsvermögen und kann zu einer herabgesetzten Empfindlichkeit im defokussierten Zustand führen. Darüber hinaus gibt es eine praktische obere Grenze," auf welche die Beschleunigungsspannung angehoben werden kann, so daß der untersuchbare Massenbereich wesentlich begrenzt ist.is associated with changes in ion drift time between Ion source and electrostatic sector. The procedure leads to a loss of static resolution and can lead to a reduced sensitivity in the defocused State lead. In addition, there is a practical upper limit "on which the accelerating voltage can be increased so that the investigable mass range is substantially limited.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren sur Identifizierung metastabiler lonenübergänge bei einem Massenspektrometer zu schaffen.The invention is therefore based on the object of an improved Method for the identification of metastable ion transitions a mass spectrometer.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Massenspektrometeranordniuig zu schaffen, die einen oder mehrere der vorgenannten Nachteile vermeidet.The invention is also based on the object of providing a mass spectrometer arrangement to create that avoids one or more of the aforementioned disadvantages.

Das Verfahren nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch folgende Verfahi-ensschri tte:The method according to the invention is characterized by the following Procedure steps:

Erzeugen eines magnetischen Analysatorfeldes H- und eines elektrischen Analysatorfeldes V 1 zum Fokussieren von Ionen der Masse m = Bi1 /m auf die Austrittsapertur, wobei ra ein Vorläuferion und oi ein Tochterion bei einem metastabilen lonenübergang sind,Generation of a magnetic analyzer field H and an electrical analyzer field V 1 to focus ions of mass m = Bi 1 / m on the exit aperture, where ra is a precursor ion and oi is a daughter ion in a metastable ion transition,

Verändern des elektrischen Analysators bei konstanten WertenChanging the electrical analyzer with constant values

von II und V auf einen zweiten Wert V ,,, bei welchem die Ion a e2from II and V to a second value V ,, at which the ion a e2

m, auf die lonenbildsteile fokussiert werden, undm, on which the ion image parts are focused, and

+ Errechnen der Masse In1 in der Beziehung m1 = V / V+ Calculate the mass In 1 in the relationship m 1 = V / V

Entsprechend den allgemeinen Merkmalen der Erfindung wird die Identifizierung metastabiler Ionenübergänge bei einem doppelfokussierenden Massenspektrometer mit einem elektrischen undIn accordance with the general features of the invention, the identification of metastable ion transitions in a double focusing Mass spectrometer with an electric and

- 4a -- 4a -

009845/15A7009845 / 15A7

19188481918848

einem magnetischen Analysator dadurch erzielt, daß zunächst ein Ion m identifiziert und anschließend der elektrische Analysator modifiziert wird derart, daß Übergangsionen der Masse m auf ein Objekt des magnetischen Analysators fokussiert werden. Dann kann das Tochterion identifiziert werden, und das Vorläuferion m ist gegeben aus der Besiehung m =a magnetic analyzer achieved by first identifying an ion m and then the electrical The analyzer is modified in such a way that transition ions of the Mass m focused on an object of the magnetic analyzer will. Then the daughter ion can be identified, and the precursor ion m is given by the relationship m =

m / m . Diese Messung von m' und Erhaltung der lonenenergiea οm / m. This measurement of m 'and conservation of the ion energy a ο

stufen bei der Identifizierung von nu bewirken in vorteilhafter Weise, daß Empfindlichkeit und Auflösungsvermögen auf normalen Betriebswerten gehalten werden.stages in the identification of nu result in more advantageous Way that sensitivity and resolution are maintained at normal operating levels.

5 -5 -

009845/1547009845/1547

19188Λ819188-8

Ein Verfahren zur Identifizierung metastabiler lonenübergäng© bei einem döppelfokussierenden Massenspektrometer besteht darin j daß ein Peak der Masse m äwreh Veränderung ©iaes" Mag= iietfeldes bei konstanter elektrischer Äaalysatorspanaung V1 rund bei konstanter Beschleunigungsspannung ¥ fokussiert wird^ die elektrische Änaiysatorspasmimg ¥ η gemessen die elektrische Analysatorspanniimg boi konstantem Magnetfeld H und Bssclileunigungsspanauag V verringert wird, bis <sia, aa.~A method for identifying metastable lonenübergäng © in a döppelfokussierenden mass spectrometer is j that a peak of mass m äwreh change © IAES "Mag = iietfeldes at constant electric Äaalysatorspanaung V is roughly focused at constant acceleration voltage ¥ 1 η ^ electrical Änaiysatorspasmimg ¥ measured electrical Analyzer span is reduced to constant magnetic field H and Bssclileunigungsspanauag V until <sia, aa. ~

deres metastabiles Peak beobachtet wird,? a,Ed die Aaalysatos= spannung V 2 gemessen wird^ bei t?siolier das andere Peak be«= obachtet wird. Der metastabile übergang kaim dann aus der Beziehung bestimmt Werdenswhose metastable peak is observed? a, Ed the Aaalysatos = voltage V 2 is measured ^ at T? siolier the other peak is observed. The metastable transition can then be determined from the relationship

7elm+ - V02-Si1. .(4)7 el m + - V 02 -Si 1 . . (4)

Satspresliend einem anderen Merkmal der Erfindung weist ein doppelfckussierendes Massenspektrometer Mittel zur Änderung *lsr elektrischen Sektorspannung über einen verhältnismäßig großen Bereich auf# wobei die Beschleunigungsspannung und das Magnetfeld auf einem konstanten Wert gehalten werdenβ According to another feature of the invention, a double focusing mass spectrometer has means for changing * lsr electrical sector voltage over a relatively large range # with the accelerating voltage and the magnetic field being kept at a constant value β

Ein Aüsführraigsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt und im folgenden beschrieben*-An Aüsführraigsbeispiel the invention is in the figures shown and described below * -

Fig. 1 ist ein Schaltbild, teilweise in Blockform, eines entsprechend den Merkmalen der Erfindung konstruierten Massenspektrometer.Figure 1 is a circuit diagram, partly in block form, of one in accordance with features of the invention constructed mass spectrometer.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer elektrischen Spannungsversorgung zur Änderung der elektrischen Analysatorspannung des Massenspektrometer von FigFig. 2 is a block diagram of an electrical power supply for changing the electrical analyzer voltage of the mass spectrometer of Fig

Fig. 3 ist ein ins Einzelne gehende Schaltbild der elektrischen Spannungsversorgung von Fig. 2, undFigure 3 is a detailed circuit diagram of the electrical power supply of Figures 2, and

009845/1547009845/1547

Fig. 4 ist eine Ansicht des Steuerpultes zur Verwendung bei der Spannungsquelle von Fig. 3.FIG. 4 is a view of the control panel for use with the voltage source of FIG. 3.

In Fig. 1 ist ein doppelfokussierendes sektorförraiges Massenspektrometer von Nier-Johnson Geometrie dargestellt» Ein Nier-Johnson Massenspektrometer dieser allgemeinen Art verkörpert beispielsweise das Perkin-Elmer Modell MS-27o. Das Spektrometer von Fig. 1 weist eine Ionenquelle Io und Mittel 12 zum Einführen einer zu untersuchenden Probe in die Ionenquelle auf. Die Probengebermittel 12 sind so ausgebildet, daß sie eine flüssige oder feste Probe verdampfen und ein Lecken der verdampften Probe in die Ionenquelle mit einer gewünschten Leckgeschwindigkeit bewirken. Zahlreiche Anordnungen zur Probenaufgabe sind bekannt· Obwohl der Probengeber in Fig. 1 über eine Leitung 14 mit der Ionenquelle Io gekoppelt gezeigt ist, kann er an der Ionenquelle und mit dieser in enger physischer Verbindung angebracht sein. Die Ionenquelle Io besteht üblicherweise aus einer Quelle gerichteter Elektronen zur Bombardierung der Probenmoleküle, um dadurch positiv und negativ geladene Ionenteilchen zu erzeugen«In Fig. 1 is a double focusing sector-shaped mass spectrometer Represented by Nier-Johnson Geometry »A Nier-Johnson mass spectrometer embodies this general type for example the Perkin-Elmer model MS-27o. The spectrometer 1 comprises an ion source Io and means 12 for introducing a sample to be examined into the ion source. The autosampler means 12 are designed to vaporize a liquid or solid sample and leak the vaporized sample into the ion source at a desired leak rate. Numerous arrangements for sample application are known Although the sample dispenser is shown coupled to the ion source Io via a line 14 in FIG. 1, it can be connected to the ion source and be in close physical contact with it. The ion source Io usually consists of a directional source Electrons to bombard the sample molecules in order to generate positively and negatively charged ion particles «

Die von der Ionenquelle Io gebildeten Ionen werden auf eine Fangelektrode 16 beschleunigt und auf diese fokussiert. Eine Quelle 18 einer Beschleunigungsspannung V ist vorgesehen und zwischenThe ions formed by the ion source Io are placed on a target electrode 16 accelerated and focused on this. A source 18 of an acceleration voltage V is provided and between

ClCl

eine Beschleunigungselektrode 2o mit einer darin angeordneten Ionenobjektapertür und die Ionenquelle Io geschaltet. Die beschleunigten Ionen durchlaufen eine von einem Rohr 22 bestimmte umschlossene evakuierte Bahn und laufen nacheinander durch elektrische und magnetische Abtastfelder, die so ausgebildet sind, daß sie Ionen einer bestimmten Masse auf eine Austrittsapertur 23 der Fangelektrode 16 fokussieren. Im allgemeinen weist der elektrische Analysator ein Paar zylinderförmige Platten 24 auft zwischen denen eine Spannung V ' anliegt. Diese Spannung wird vonan acceleration electrode 2o with an ion object aperture arranged therein, and the ion source Io is switched. The accelerated ions travel through an enclosed evacuated path defined by a tube 22 and run one after the other through electrical and magnetic scanning fields which are designed in such a way that they focus ions of a specific mass onto an exit aperture 23 of the target electrode 16. In general, the electrical analyzer has a pair of cylindrical plates 24 t between which a voltage V 'is applied. This tension is from

009845/ 1 6A7009845/1 6A7

einer Quelle 26 erhalten und über Einführungsisolatorglieder 27 angelegt. Der elektrische Analysator bildet eine Ionenlinse, durch welche die Ionenobjektapertür 21 auf einen Abbildungspunkt 29 fokussiert wird, der an einer Zwischenstellung auf der Ionenbahn liegt; Der Punkt 29 bildet gleichfalls für den magnetischen Analysator ein Ionenobjekt. Ionen der gleichen Masse werden dadurch wirksam auf die gleiche Energiestufe im Brennpunkt'29 gebracht vor ihrem Eintreten in ein magnetisches Abtastfeld H. Ein magnetischer Analysator weist einen Elektromagneten 28 auf, der so eingerichtet ist, daß er das magnetische Abtastfeld in der Bahn der beschleunigten Ionen erzeugt. Der Magnet 28 wird von einem Abtaststrom allgemein rampenförmiger Wellenform erregt, der von einer Stromquelle 3o erhalten wird. Eine alternative Stromquelle für den Elektromagneten bildet eine einstellbare Gleichstromquelle 32 und ein Schalter 33, der so ausgebildet ist, daß er we-chselweise Strom an den Elektromagneten 28 von der Quelle 32 oder von der Abtaststromquelle 3o gibt. Ein Magnetfeld H mit einer sich mit der Zeit ändernden Amplitude wird von dem Magnet 28 erzeugt, wenn er von der Quelle 3o durch Strom erregt wird, und Ionen unterschiedlicher Massenzahlen am Ionenobjektpunkt 29 werden nacheinander auf die Austrittsapertur 23 fokussiert. Der Elektromagnet 28 erzeugt ein Magnetfeld konstanter Amplitude H, wenn Strom von der Quelle 32 darin fließt.a source 26 and applied via lead-in isolator members 27. The electrical analyzer forms an ion lens, through which the ion object aperture 21 onto an imaging point 29 is focused, which is at an intermediate position on the ion path; Point 29 also forms for the magnetic analyzer an ion object. Ions of the same mass are effective at the same energy level in the Focus '29 brought before its entry into a magnetic one Scanning field H. A magnetic analyzer has an electromagnet 28, which is arranged to generate the magnetic scanning field in the path of the accelerated ions. The magnet 28 is energized by a generally ramp waveform sample current obtained from a power source 3o will. An alternative power source for the electromagnet is an adjustable DC power source 32 and a switch 33 which is adapted to supply alternating current to the electromagnet 28 from the source 32 or from the sensing current source 3o there. A magnetic field H with an amplitude varying with time is generated by the magnet 28 when it is excited by current from the source 3o, and ions of different mass numbers at the ion object point 29 are sequentially focused on the exit aperture 23. The electromagnet 28 creates a constant amplitude H magnetic field when current flows therein from source 32.

Diejenigen Ionen, die durch die Apertur 23 der Fangelektrode 16 wandern, treffen auf einen Teilchenvervielfächer 34 auf, beispielsweise einen herkömmlichen Elektronenvervielfacher, dessen Ausgang auf einen Spannungsverstärker 35 geht. Das Ausgangssignal vom Verstärker 35 weist eine Vielzahl nacheinander auftretender Peaks auf, deren Amplitude jeweils kennzeichnend ist für die relative Häufigkeit von Ionen einer zugeordneten Massenzahl. Dieses Ausgangssignal wird auf Aufzeich-Those ions which migrate through the aperture 23 of the collecting electrode 16 hit a particle multiplier 34, for example a conventional electron multiplier, the output of which goes to a voltage amplifier 35. That Output signal from amplifier 35 has a plurality in sequence occurring peaks, the amplitude of which is characteristic of the relative frequency of ions of an assigned Mass number. This output signal is recorded on

- 8 009845/1547 - 8 009845/1547

nungsmittel, beispielsweise das Schreibgerät 36 geschaltet, das Maßnahmen zur Anzeige der Massenzahl auf einer Abzissenachse eines Aufzeichnungsstreifens und der relativen Ionenhäufigkeit auf einer Ordinatenachse des Aufzeichnungsstreifens aufweisen kann. Diese Merkmale eines Massenspektrometers sind bekannt, und es erübrigt sich daher eine weitere Beschreibung·switching means, for example the writing instrument 36, the measure of displaying the mass number on an axis of abscissa of a recording strip and the relative abundance of ions may have on an axis of ordinate of the recording strip. These are characteristics of a mass spectrometer known, and there is therefore no need for a further description.

Die Spannungsquelle 26 ist so ausgebildet, daß sie eine einstellbare elektrische Analysatorspannung liefert. Der elektrische Analysator wirkt als Energiediskriminator und fokussiert bei konstanter Beschleunigungsspannung Va Ionen auf den Punkt 29, die eine einer bestimmten Analysatorspannung V , entsprechende Energie aufweisen. Bei konstanter Beschleunigungsspannung V_ und einer erzeugten elektrischen Analysatorspannung V1 ist die kinetische Energie eines Vorläuferions m gegeben durch:The voltage source 26 is designed so that it supplies an adjustable electrical analyzer voltage. The electrical analyzer acts as an energy discriminator and, with a constant acceleration voltage V a, focuses ions on point 29 which have an energy corresponding to a specific analyzer voltage V 1. With a constant acceleration voltage V_ and a generated electrical analyzer voltage V 1 , the kinetic energy of a precursor ion m is given by:

K.E. - T0 - eva - 1/2 movo 2 KE - T 0 - ev a - 1/2 m o v o 2

wobei ν die Geschwindigkeit des Vorläuferions ist. Wenn sich das Vorläuferion auf dem Teil der Ionenbahn zwischen der Ionenquelle und dem elektrischen Analysator zu m ~>m. + m, zersetzt, dann ist die kinetische Energie des Übergangsions m1 gegeben durchs where ν is the velocity of the precursor ion. If the precursor ion is on the part of the ion path between the ion source and the electrical analyzer to m ~> m. + m, decomposed, then the kinetic energy of the transition ion m 1 is given by

1/2 (mo-m2) vo 2 - 1/2 In1 vQ 2 < TQ.1/2 (m o -m 2 ) v o 2 - 1/2 In 1 v Q 2 <T Q.

Nach einem Merkmal der Erfindung wird die Größe der elektrischen Analysatorspannung auf einen Wert V2 verändert, damit übergang»ione nu der Energie T1 durch den elektrischen Analysator laufen und auf den Zwischenpunkt 29 fokussiert werden. /" Das Fokussieren der Energie der Ionen m. durch den elektrischen /" Diese Zonen sind dann richtig fokussiert für den Eintritt in das Feld des magnetischen Analyaators mit einer MasseAccording to a feature of the invention, the magnitude of the electrical analyzer voltage is changed to a value V 2 so that transition ions of the energy T 1 run through the electrical analyzer and are focused on the intermediate point 29. / "The focusing of the energy of the ions by the electrical /" These zones are then properly focused for entry into the field of the magnetic analyzer with a mass

+ 2/
m ■ m. /hl,·
+ 2 /
m ■ m. / hl, ·

r 9 - r 9 -

Ö098A5/15A7Ö098A5 / 15A7

Sektor liefert eine Peakbreite m-, die der Peakbreite der Ionen m. bei einem normalen Spektrum nahezu gleich ist. Diese Eigenschaft ermöglicht ein Auflösungsvermögen für metastabile Ionen im defokussierten Zustand, das dem statischen Auflösungsvermögen des Massenspektrometer im fokussierten Zustand nahezu gleich ist. Sector delivers a peak width m-, which is the peak width of the Ions m. Is almost the same for a normal spectrum. These Property enables a resolution for metastable ions in the defocused state that is almost the same as the static resolution of the mass spectrometer in the focused state.

Bei Betrieb des Gerätes beobachtet ein Bedienungsmann ein mit einem Abtaststrom von der Quelle 3o erzeugtes reproduziertes Spektrum bei konstanter Beschleunigungsspannung V und kon-When operating the apparatus, an operator observes a reproduced one produced with a sampling current from the source 3o Spectrum at constant acceleration voltage V and con-

elel

stanter elektrischer Sektorspannung V ... Bei Beobachtung eines Peaks mit Eigenschaften, die einen metastabilen übergang anzeigen (beispielsweise mit einer verhältnismäßig breiten Basis), stellt der Bedienungsmann durch Abschalten der Stromquelle 3o und Anschluß der einstellbaren Gleichstromquelle 32 an den Elektromagneten 23 über einen Schalter 33 ein Gleichfeld H zum Fokussieren dieses bestimmten Peaks m her. Zum Fokussieren wird die Gleichstromamplitude im Elektromagneten 28 eingestellt, während gleichzeitig der Ausgang des Meßgerätes 38 beobachtet wird· Der Spannungsmesser 38 liefert eine Maximumanzeige, wenn das Peak m fokussiert ist. Auf diese Weise werden eine Spannung V , und ein Massewert m bestimmt. Die Spannungsquelleconstant electrical sector voltage V ... When observing a peak with properties that indicate a metastable transition (for example with a relatively wide base), the operator sets by switching off the power source 3o and connection of the adjustable direct current source 32 to the electromagnet 23 via a switch 33 for a direct field H Focusing this particular peak m her. For focusing, the direct current amplitude is set in the electromagnet 28, while at the same time the output of the meter 38 is observed. The voltmeter 38 provides a maximum reading when the peak m is focused. In this way, a voltage V 1 and a ground value m are determined. The voltage source

wird auf H =» k. und V « ko eingestellt durch Verringern der χ a δ . becomes H = »k. and V «k o adjusted by reducing the χ a δ.

Spannung V , bis das ursprüngliche Peak m defokussiert und ein neues Peak fokussiert ist. Dann wird am Meßgerät 39 die elektrische Analysatorspannung Vq2 beobachtet. Die Tochtermassem. kann nun aus der obigen Gleichung (4) bestimmt werden, und die Vorläufermasse m ist aus Gleichung (2) bestimmbar.Voltage V until the original peak m is defocused and a new peak is focused. The electrical analyzer voltage V q2 is then observed at the measuring device 39. The daughter massem. can now be determined from equation (4) above, and the precursor mass m can be determined from equation (2).

Fig. 2 und 3 zeigen eine veränderliche Spannungsquelle für den elektrischen Analysator. Die Anordnung ist besonders dadurch vorteilhaft, daß der Faktor ν θ}/ν θ2 von Gleichung (4), d.h,Figures 2 and 3 show a variable voltage source for the electrical analyzer. The arrangement is particularly advantageous in that the factor ν θ } / ν θ 2 of equation (4), that is,

direkt gegeben ist, und die Masse m durch Multiplikation von m und diesem Faktor leicht zu errechnen ist. Die Spannungs-is given directly, and the mass m by multiplying m and this factor is easy to calculate. The tension

009 84 5/ 1 547009 84 5/1 547

- lo -- lo -

- JA. -- YES. -

M . 1918348 M. 1918348

quelle 26 enthält einen Spannungsversorgungskreis 5o und einen Betriebsartenwählkreis 52 zur Wahl einer Oberblicksbetriebsart oder alternativ einer Meßbetriebsart. Der Überblickskreis 54 dient dem Bedienungsmann zur Anzeige des allgemeinen Spannungsbereichs der elektrischen Analysatorspannungen, innerhalb dessen das neue Peak fokussiert ist. Der Meßkreis 56 sorgt dann für das Anlegen der Spannung V2 ^n die elektrischen Analysatorplatten wie auch für eine verhältnismäßig genaue Ablesung des Faktors Vel/Ve2..source 26 contains a voltage supply circuit 5o and an operating mode selection circuit 52 for selecting an overview mode or, alternatively, a measuring mode. The overview circuit 54 is used by the operator to display the general voltage range of the electrical analyzer voltages within which the new peak is focused. The measuring circuit 56 then ensures that the voltage V 2 ^ n is applied to the electrical analyzer plates as well as a relatively accurate reading of the factor V el / V e2 ..

In Fig. 3 enthält der gezeigte Spannungsversorgungskreis 5o Gleichstrombatterien 58 und 6o in Reihenschaltung, die eine relativ positive und relativ negative Ausgangsspannung für den elektrischen Analysator liefern. Die Summe der Batteriespannungen bildet V ·,, die elektrostatische Analysator spannung, für welche das Massenspektrometer normalerweise berechnet ist. Der Betriebsartenwähler 52 besteht aus einem dreipoligen Dreifachumschalter 61, der zur Kopplung der Batterieversorgung an die elektrostatischen Platten 24 über Oberblickspotentiometer 62 und 64 oder alternativ über die Meßspannungsteilerschaltungsanordnung 56 angeordnet ist. Diese Meßteilerschaltungsanordnung weist Spannungsteilermittel mit einem ersten und zweiten in Reihe geschalteten Spannungsteilerabschnitt auf. Die Spannungsteilermittel sind in Parallelschaltung mit der Batteriequelle. Ein allgemein mit 66 bezeichneter erster Spannungsteilerabschnitt ist an eine elektrostatische Platte 24a, und der allgemein mit 68 bezeichnete zweite Spannungsteilerabschnitt ist an eine elektrostatische Platte 24b angeschlossen. Der Spannungsteilerabschnitt 66 weist drei Meßbereich-Drehschalter mit acht Stellungen To,7A und 72 au>f4 zwei Gruppen von Präzisionaiderständen 76 und 78 und ein Präzisions interpolationspotentiometer oder Helipot 8o,welches zwischen verstellbare Kontaktglieder der Schalter 72 und 74geschaltet ist.In Fig. 3, the power supply circuit shown includes 50 DC batteries 58 and 6o connected in series which provide relatively positive and relatively negative output voltages for the electrical analyzer. The sum of the battery voltages forms V · ,, the electrostatic analyzer voltage for which the mass spectrometer is normally calculated. The operating mode selector 52 consists of a three-pole triple changeover switch 61 which is arranged to couple the battery supply to the electrostatic plates 24 via overhead potentiometers 62 and 64 or alternatively via the measuring voltage divider circuit arrangement 56. This measuring divider circuit arrangement comprises voltage dividing means having first and second voltage dividing sections connected in series. The voltage divider means are in parallel with the battery source. A first voltage divider section, indicated generally at 66, is connected to an electrostatic plate 24a, and the second voltage divider section, indicated generally at 68, is connected to an electrostatic plate 24b. The voltage divider section 66 has three measuring range rotary switches with eight positions To, 7A and 72 au> f 4 two groups of precision resistors 76 and 78 and a precision interpolation potentiometer or helipot 8o, which is connected between adjustable contact members of the switches 72 and 74.

- 11 -- 11 -

09845/15 409845/15 4

Al 1918348 Al 1918348

Die Drehschalterglieder sind gleichlaufend geschaltet, und eine Reihenschaltung ist vorgesehen zwischen der positiven Klemme der Batterie 58 und einer gemeinsamen Verbindung der Widerstandsgruppe 78 über den Schalter 61, den Schalter 7o, einen Widerstand der Gruppe 76, den" Schalter 72, das Potentiometer 8o, den Schalter 74 und einen Widerstand der Gruppe 78. Der gemeinsame Schaltungspunkt der Gruppe 78 ist mit der negativen Klemme der Batterie 6o Über eine ähnliche Anordnung in Reihe geschaltet, welche einen Widerstand einer Widastandsgruppe 9o, einen Schalter 86, ein Interpolationspotentiometer 92, einen Schalter 84, einen Widerstand der Widerstandsgruppe 88, einen Schalter 82 und den Betriebsartenwählschalter 61 aufweist. Spannungen werden von diesen Spannungsteilerabschnitten an verstellbaren Kontakten 94 und 96 der Potentiometer 8o bzw. 92 abgegriffen und an die Sektorplatten 24 gelegt. Die ohmschen Widerstände der Widerstandsgruppen 76 und 78 sind so gewählt, daß eine Drehung der Steuerungen der Schalter 7o, 72 und 74 im Uhrzeigersinn eine weniger positive Spannung an der Klemme 97 des Potentiometers 9o bewirkt. Die ohmschen Widerstände der Widerstandsgruppen 88 und 9o sind ähnlich gewählt, um eine weniger negative Spannung an der Klemme 99 des Potentiometers 92 bei Drehung der Kontakte der Schalter 82, 84 und 86 im Gegenuhrzeigersinn zu bewirken. Die Rotorglieder der Schalter 82, 84 und 86 sind gleichlaufend geschaltet mit den Rotorgliedern der Schalter 7o, 72 und 74, während die Schleifkontaktarm 94 und 96 gleichzeitig verstellbar geschaltet sind.The rotary switch members are switched in the same direction, and one Series connection is provided between the positive terminal of battery 58 and a common connection of the resistor group 78 via the switch 61, the switch 7o, a resistor of the group 76, the "switch 72, the potentiometer 8o, the switch 74 and a resistor of group 78. The common Junction of group 78 is connected in series with the negative terminal of battery 6o via a similar arrangement, which a resistor of a Widastandsgruppe 9o, a switch 86, an interpolation potentiometer 92, a Switch 84, a resistor of the resistor group 88, a switch 82 and the mode selection switch 61. Tensions of these voltage divider sections at adjustable contacts 94 and 96, the potentiometers 8o and 92, respectively tapped and placed on the sector plates 24. The ohmic resistances of resistor groups 76 and 78 are chosen so that clockwise rotation of the controls of switches 7o, 72 and 74 results in a less positive voltage on the terminal 97 of the potentiometer 9o causes. The ohmic resistances of resistor groups 88 and 9o are chosen to be similar a less negative voltage at terminal 99 of potentiometer 92 when the contacts of switches 82, 84 and 86 are rotated to effect counterclockwise. The rotor links of the switches 82, 84 and 86 are connected in parallel with the rotor members of the switches 7o, 72 and 74, while the sliding contact arm 94 and 96 are simultaneously adjustable.

Die Potentiometer 8o und 92 bewirken eine Interpolation zwischen gewählten Meßschalter-Skalenstellungen (Fig. 4). Eine aus den gesamten Batteriespannungen zusammengesetzte Spannung V , liegt zwischen den Platten 24 an, wenn die Schalterrotoren in Stellung 1 angeordnet sind,und die Schleifkontakte 94 und 96 an den KlemmenThe potentiometers 8o and 92 effect an interpolation between selected measuring switch scale positions (FIG. 4). A voltage V, composed of the total battery voltages, is present between the plates 24 when the switch rotors are arranged in position 1 and the sliding contacts 94 and 96 at the terminals

- 12 009845/1547 - 12 009845/1547

97 und 99 der Potentiometer 8o bzw. 92 angeordnet sind. In anderen gewählten Stellungen des Meßwählschalters und der Potentiometerkontakte liegt ein Teil der Spannung Ve,/V 2 an den Analysatorelektroden 24 an· Die Potentiometer 8o und 92 sind mit einer Windung aufgebaute Präzisionspotentiometer und haben eine den Teil des Widerstandes im Stromkreis anzeigende gemeinsame geeichte Skala. Die Widerstandsgruppenschalter sind gleichlaufend betätigt und ermöglichen daher die Anbringung einer den Widerstand im Stromkreis anzeigenden geeichten Skala. Ein Meßwählschalteranzeiger und Interpolationspotentiometeranzeiger bewirken dadurch grobe bzw. feine Anzeigen des Faktors V ,/V o·97 and 99 of the potentiometers 8o and 92, respectively, are arranged. In other selected positions of the measuring selector switch and the potentiometer contacts, part of the voltage V e , / V 2 is applied to the analyzer electrodes 24. The potentiometers 8o and 92 are precision potentiometers constructed with one turn and have a common calibrated scale that shows the part of the resistance in the circuit . The resistance group switches are operated simultaneously and therefore enable the attachment of a calibrated scale showing the resistance in the circuit. A measuring selector switch indicator and interpolation potentiometer indicator produce coarse and fine displays of the factor V, / V o ·

Zur Näherung des Meßwertes, bei welchem ein neues Peak erfaßt wird, koppelt der Wählschalter 61 die Batterien 58 und 6o abwechselnd an den Überblickskreis 54, Der Überblickekreis weist einen mit den Batteriespannungsquellen parallelgeschalteten Spannungsteiler auf. Schleifarme 98 und loo des Überblickskreises sind mit den Sektorplatten 24b bzw. 24a gekoppelt. Diese Schleifer sind gleichlaufend geschaltet, und eine geeichte Skala zeigt die Grobeinstellung für das neue Peak an. Die Überblicksskala ist den acht Meßschalterstellungen zugeordnet. Die Potentiometer 62 und 64 sind logarithmisch zur Erzielung abnehmender Anteile zwischen Skalenstellungen auf dem Steuerpult (Fig. 4), um eine lineare Skalenanzeige zu liefern. Zur Begrenzung des Bereichs der Überblickepotentiometer auf den des Meßkreises, der in der Größenordnung von ν θι/ν β2 " 9 liegt, sind ein Grenzsahalter lo2 und Widerstände Io4 und lo6 vorgesehen. Im allgemeinen ist es verhältnismäßig wenig wahrscheinlich, daß metastabile Ionen mit weniger als 1/9 der Masse des Vorläuferions erfaßt werden. Eine zweite Schalterstellung ermöglicht jedoch die Umgehung dieser Widerstände und dehnt den Bereich von V91A02 gegebenenfalls bis ins Unendliche·To approximate the measured value at which a new peak is detected, the selector switch 61 alternately couples the batteries 58 and 6o to the overview circuit 54. The overview circuit has a voltage divider connected in parallel with the battery voltage sources. Grinding arms 98 and loo of the overview circle are coupled to sector plates 24b and 24a, respectively. These grinders are switched in parallel, and a calibrated scale shows the coarse setting for the new peak. The overview scale is assigned to the eight measuring switch positions. The potentiometers 62 and 64 are logarithmic to provide decreasing proportions between dial positions on the control panel (Fig. 4) to provide a linear dial reading. A limit switch lo2 and resistors Io4 and lo6 are provided to limit the range of the overview potentiometer to that of the measuring circuit, which is of the order of magnitude of ν θ ι / ν β 2 "9. In general, it is relatively unlikely that metastable ions with less than 1/9 of the mass of the precursor can be detected. However, a second switch position, enables the circumvention of these resistors and expands the range of V 91 A 02 optionally up to infinity ·

Allgemein ist das Gerät für ein bestimmtes Verhältnis von Vft SU-V fokussiert· Bei Wahl der Meßbetriebeart können in derIn general, the device is focused for a certain ratio of V ft SU-V · When selecting the measuring mode, the

009ΘΑ5/18Α7 - 13 -009-5 / 18-7 - 13 -

Sektorspannung auftretenden Schwankungen dieses Verhältnis und den Fokus des Gerätes verändern· Da es aus vorstehend ausgeführten Gründen wünschenswert ist, die Beschleunigungsspannung V, auf einem konstanten Wert zu halten, ist ein einstellbarerSector voltage fluctuations occurring change this ratio and the focus of the device · As it is out of the above For reasons it is desirable to keep the acceleration voltage V, at a constant value, it is adjustable

Spannungssteuerkreis vorgesehen, mit dem die elektrische Sektorspannung eingestellt werden kann, um das gewünschte Verhältnis aufrechtzuerhalten. Dieser in Fig. 3 dargestellte Steuerkreis enthält eine Batterie I06 und ein Potentiometer I08, dessen Schleifarm Über einen- geerdeten Kreis an den Verbindungspunkt der Batterien 58 und 60 angeschlossen ist. Spannungseinstellungen zur Fokussteuerung werden durchgeführt, wenn der Schalter 61 eine Überblicks- oder Meßbetriebsart wählt. Der Schleifarm des Potentiometers I08 wird so verstellt, daß am Batterieverbindungspunkt eine Spannung auftritt, mit der das gewünschte Verhältnis aufrechterhalten wird.Voltage control circuit provided with which the electrical sector voltage can be adjusted to the desired ratio maintain. This control circuit shown in Fig. 3 contains a battery I06 and a potentiometer I08, whose sliding arm is connected to the connection point of the batteries 58 and 60 via an earthed circuit. Voltage settings for focus control are performed when the switch 61 selects a survey or measurement mode. Of the The sliding arm of the potentiometer I08 is adjusted so that on Battery connection point a voltage occurs with which the desired ratio is maintained.

Fig. 4 zeigt ein Steuerpult zur Verwendung bei der Spannungsquelle des elektrischen AnaIysators von Fig. 3 bei der metastabilen Ionenuntersuchung· Bei einer beispielsweisen Probenuntersuchung zeigt ein beobachtetes m+ am Schreibgerät 36 von Fig. 1 einen Wert von 39,7. Dann wird die Überblicksbetriebsart gewählt, und die Einstellung des Überblickspotentiometers liefert eine Peakanzeige am Meßgerät 38, wenn der Überblicksanzeiger zwischen den Überblicksskalenstellungen 2 und 3 steht. Dann wird eine Meßbetriebsart gewählt 1 der Meß-x-Schalter wird auf 2 gedreht und das Interpolations-y-Potentiometer wird auf einen Wert o,l4 gedreht, bei welchem ein Peak am Meßgerät 38 beobachtet wird. Der Faktor ν θι/νβ2 * 2,14 wird direkt von den χ und y Skalen des Pultes von Fig. 4 abgelesen. In1 - 2,14 χ 39,7 - 84,958 und4 shows a control panel for use in the voltage source of the electrical analyzer of FIG. 3 in the metastable ion examination. In an example of a sample examination, an observed m + on the writing instrument 36 of FIG. 1 shows a value of 39.7. The overview mode is then selected and the setting of the overview potentiometer provides a peak indication on the meter 38 when the overview indicator is between the overview dial positions 2 and 3. Then a measuring mode is selected 1 the measuring x switch is turned to 2 and the interpolation y potentiometer is turned to a value 0.14 at which a peak on the measuring device 38 is observed. The factor ν θ ι / ν β 2 * 2.14 is read directly from the χ and y scales of the desk of FIG. In 1 - 2.14 χ 39.7 - 84.958 and

mo " mx2/m+ ■ (84,958)2/39,7 - 182. m o " m x 2 / m + ■ (84.958) 2 / 39.7 - 182.

- 14 00984 5/1547 - 14 00984 5/1547

-44- --44- -

Es ist somit ein verbessertes Verfahren und Gerät zur Analyse metastabiler Obergänge beschrieben worden. Dieses Verfahren und Gerät sind besonders dadurch vorteilhaft, daß die Ionenbeschleunigungsspannung V während der Analyse konstant bleibt,An improved method and apparatus for analyzing metastable transitions has thus been described. This method and apparatus are particularly advantageous in that the ion accelerating voltage V remains constant during the analysis,

wobei die Empfindlichkeit auf einem verhältnismäßig hohen Wert gehalten wird.the sensitivity at a relatively high value is held.

Obwohl vorstehend ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben ist, versteht es sich doch, daß verschiedene Abwandlungen daran vorgenommen werden können, ohne daß vom Grundgedanken der Erfindung und dem Schutzumfang der Ansprüche abgewichen würde.Although a special embodiment of the invention is described, it should be understood that various modifications can be made without would depart from the spirit of the invention and the scope of the claims.

009845/1547009845/1547

Claims (1)

-Jt--Jt- 1 91 89A81 91 89A8 PatentansprücheClaims ( 1. !verfahren zur metastabilen Ionenanalyse bei einem doppel-V- -""^ fokussierenden Massenspektrometer mit einer Ionenquelle, Mitteln zum Erzeugen einer Ionenbeschleunigungsspannung V , einem elektrischen Analysator, einem magnetischen Analysator, einer Ionenobjektapertur, einem zwischen dem elektrischen und dem magnetischen Analysator auf einer Ionenbahn liegenden Ionenbild und einer Austrittsapertur,(1.! Method for metastable ion analysis with a double-V - "" ^ focusing mass spectrometer with an ion source, Means for generating an ion acceleration voltage V, an electrical analyzer, a magnetic analyzer, an ion object aperture, one between the electrical and magnetic analyzer on an ion trajectory lying ion image and an exit aperture, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritteχcharacterized by the following process stepsχ Erzeugen eines magnetischen Analysatorfeldes H und eines elektrischen Analysatorfeldes V1 zum Fokussieren von IonenGenerating a magnetic analyzer field H and an electrical analyzer field V 1 for focusing ions + 2
der Masse m = m /m auf die Austrittsapertur, wobei m ein Vorläuferion und m. ein Tochterion bei einem metastabilen Ionenübergang sind,
+ 2
the mass m = m / m on the exit aperture, where m is a precursor ion and m. a daughter ion in a metastable ion transition,
Verändern des elektrischen Analysators bei konstanten WertenChanging the electrical analyzer with constant values von H und V auf einen zweiten Wert V0, bei welchem die a 6«from H and V to a second value V 0 , at which the a 6 « Ionen m. auf die Ionenbildstelle fokussiert werden, und Errechnen der Masse nu in der Beziehung nu « V el/Ve2m *Ions are focused on the ion image point, and the mass nu is calculated in the relationship nu « V e l / V e2 m * 2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
2. The method according to claim 1,
characterized,
daß der Wert des elektrischen Analysatorfeldes V von V , auf eine kleinere Amplitude V- gesenkt wird.that the value of the electrical analyzer field V of V, is lowered to a smaller amplitude V-. 009845/1647009845/1647 3. Verfahren nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte,
3. The method according to claim 2,
characterized by the process steps,
daß der Wert m und V , beim Wert von V . und der vermindertethat the value m and V, at the value of V. and the diminished ei eiegg egg Wert der elektrischen Feldspannung V ~ gemessen werden·The value of the electric field voltage V ~ can be measured 4. Doppelfokussierendes Massenspektrometer mit magnetischen Abtastanalysatormitteln und einem elektrostatischen Analysator, 4. Double focusing mass spectrometer with magnetic Scanning analyzer means and an electrostatic analyzer, gekennzeichnet durchmarked by Mittel zum Erzeugen eines Magnetfeldes verhältnismäßig konstanter Amplitude H zum Fokussieren von Ionen auf eine Austrittsapertur des Spektrometers undMeans for generating a magnetic field of relatively constant amplitude H for focusing ions on an exit aperture of the spectrometer and eine Quelle einstellbarer Spannung V . die zum Erzeugen einer einstellbaren Analysatorspannung an den besagten elektrostatischen Analysator angeschlossen ist.a source of adjustable voltage V. which are used to generate a adjustable analyzer voltage on said electrostatic Analyzer is connected. 5. Gerät nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
5. Apparatus according to claim 4,
characterized,
daß die einstellbare Spannungsquelle so ausgebildet ist, daß die elektrostatische Analysatorspannung VQ über einen Spannungsbereich verändert wird. that the adjustable voltage source is designed so that the electrostatic analyzer voltage V Q is varied over a voltage range. 6· Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,6 device according to claim 2, characterized, daß das Spektrometer eine Zonenbeschleunigungselektrode, Mittel sum Erzeugen einer konstanten Spannung V an der besagten Beschleunigungselektrode aufweist, und die einstellbare Analysator-Spannungsquelle so ausgebildet ist, daß die Sektorspannung ν gegen die Beschleunigungsspannung V. ständig verringert wird.that the spectrometer has a zone acceleration electrode, means sum generating a constant voltage V at said acceleration electrode, and the adjustable analyzer voltage source is designed so that the Sector voltage ν against the acceleration voltage V. is constantly reduced. - 3 009845/1547 - 3 009845/1547 7. Gerät nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
7. Apparatus according to claim 5,
characterized,
daß das Spektrometer eine Ionenbeschleunigungselektrode, Mittel zum Erzeugen einer konstanten Spannung V an der besagten Beschleunigungselektrode aufweist/that the spectrometer has an ion accelerating electrode, means for generating a constant voltage V across the has said accelerating electrode / der elektrische Analysator eine Elektrode aufweist, an der eine veränderliche Spannung liegen soll, undthe electrical analyzer has an electrode to which a variable voltage is to be applied, and die einstellbare Analysatorspannungsquelle eine Spannungsquelle, eine mit der Spannungsquelle parallelgeschaltete Spannungsteiler-Schaltungsanordnung und Mittel zum Anschluß des Spannungsteilers an die' Elektrode, aufweist.the adjustable analyzer voltage source is a voltage source, one connected in parallel with the voltage source Voltage divider circuit arrangement and means for connecting the voltage divider to the 'electrode. 8· Gerät nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spannungsquelle eine Spannung V liefert, und
8 device according to claim 7,
characterized,
that the voltage source supplies a voltage V, and
die Spannungsteiler-Schaltungsanordnung Mittel aufweist, die so ausgebildet sind, daß sie einen Teil der an der Elektrode anliegenden Spannung V. anzeigen.the voltage divider circuit arrangement includes means which are adapted to be a part of the at the electrode show the applied voltage V. 9. Gerät nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
9. Apparatus according to claim 5,
characterized,
daß der elektrische Analysator eine erste und zweite elektrische Analyeatorelektrode aufweist, zwischen denen eine veränderliche Spannung liegen soll, undthat the electrical analyzer has a first and second electrical analyzer electrode, between which one variable voltage should be, and die einstellbare Spannungsquelle des elektrischen Analysators eine Gleichspannungsquelle, einen mit der Gleichspannungsquelle parallelgeschalteten Spannungsteiler und Mittel zum Anschluß eines ersten und zweiten Abgriffs an dem Spannungsteiler mit unterschiedlicher Spannung an die erste bzw. zweite Elektrode aufweist.the adjustable voltage source of the electrical analyzer is a DC voltage source, one with the DC voltage source voltage divider connected in parallel and means for connecting a first and second tap to the voltage divider with different voltage to the first and second electrode. 009845/1847009845/1847 19189Α819189-8 Ιο. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,Ιο. Device according to claim 9, characterized in that daß der Spannungsteiler ein erstes und zweites Potentiometer aufweist, von denen jedes einen verstellbaren Kontakt aufweist, undthat the voltage divider has a first and second potentiometer, each of which has an adjustable contact, and die verstellbaren Kontakte an die erste bzw. zweite Elektrode angeschlossen sind.the adjustable contacts on the first or second electrode are connected. 11. Gerät nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet,11. Apparatus according to claim lo, characterized in that daß der Spannungsteiler eine Vielzahl von Bereichschaltwiderständen und zugeordnete Schaltinittel aufweist.that the voltage divider has a variety of range switching resistors and has associated switching means. 12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,12. Apparatus according to claim 11, characterized in that daß der Spannungsteiler eine erste Gruppe von Bereichschaltwiderständen und zugeordnete Bereichschaltmittel, eine zweite Gruppe von Bereichschaltwiderständen und zugeordnete Bereichschaltmittel aufweist, undthat the voltage divider is a first group of range switching resistors and associated range switching means, a second group of range switching resistors, and associated range switching means has, and das erste und zweite Potentiometer jeweils den ersten und zweiten Bereichschaltmitteln und Widerstandsgruppen zur Interpolation in einem gewählten Bereich zugeordnet ist.the first and second potentiometers, respectively, the first and second range switching means and resistor groups for interpolation assigned in a selected area. 13. Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,13. Apparatus according to claim 12, characterized in that daß Mittel an die/Bereichschaltmittel und die besagten Potentiometer zur Anzeige des Teils der zwischen den Elektroden anliegenden Spannung V angeschlossen sind. /"* besagtenthat means to the / range switching means and said potentiometers for indicating the part of the between the electrodes applied voltage V are connected. / "* said 0098A5/1B47 - 5 - 0098A5 / 1B47 - 5 - 14. Gerät nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch14. Apparatus according to claim 13, characterized by einen zweiten Spannungsteiler und Schaltmittel, die den besagten ersten Spannungsteiler und den besagten zweiten Spannungsteiler abwechselnd mit der Gleichspannungsquelle in Parallelschaltung verbinden,a second voltage divider and switching means comprising said first voltage divider and said second Alternately connect the voltage divider to the DC voltage source in parallel, Mittel zum Anschluß des ersten und zweiten Abgriffs an dem zweiten Spannungsteiler an die erste bzw. zweite Elektrode.Means for connecting the first and second taps to the second voltage divider to the first or second electrode. 15. Gerat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,15. Device according to claim 14, characterized in that daß Mittel an den besagten zweiten Spannungsteiler zur Anzeige des Teils der zwischen der ersten und zweiten Elektrode anliegenden Spannung V angeschlossen sind.that means on said second voltage divider for displaying the portion of the voltage between the first and second electrodes applied voltage V are connected. 009845/1547009845/1547
DE19691918948 1968-05-01 1969-04-15 Method and device for the analysis of metastable ions in mass spectrometers Pending DE1918948A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US72575268A 1968-05-01 1968-05-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1918948A1 true DE1918948A1 (en) 1970-11-05

Family

ID=24915821

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19691918948 Pending DE1918948A1 (en) 1968-05-01 1969-04-15 Method and device for the analysis of metastable ions in mass spectrometers

Country Status (2)

Country Link
US (1) US3610921A (en)
DE (1) DE1918948A1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3769513A (en) * 1972-12-14 1973-10-30 Perkin Elmer Corp Ion kinetic energy spectrometer
FR2215874A5 (en) * 1973-01-26 1974-08-23 Anvar
JPS5546420A (en) * 1978-09-29 1980-04-01 Hitachi Ltd Mass spectroscope
US4521687A (en) * 1983-01-17 1985-06-04 Jeol Ltd. Mass spectrometer
US5192865A (en) * 1992-01-14 1993-03-09 Cetac Technologies Inc. Atmospheric pressure afterglow ionization system and method of use, for mass spectrometer sample analysis systems

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2947868A (en) * 1959-07-27 1960-08-02 Geophysics Corp Of America Mass spectrometer
GB957084A (en) * 1961-10-19 1964-05-06 Ass Elect Ind Improvements relating to mass spectrometers
US3233099A (en) * 1963-09-16 1966-02-01 Cons Electrodynamics Corp Double-focusing mass spectrometer having electrically adjustable electrostatic an alyzer and adjustable electrostatic lens
GB1147651A (en) * 1965-01-07 1969-04-02 Ass Elect Ind Improvements in or relating to mass spectrometers and mass spectrometry
US3517191A (en) * 1965-10-11 1970-06-23 Helmut J Liebl Scanning ion microscope with magnetic sector lens to purify the primary ion beam
US3416073A (en) * 1966-02-18 1968-12-10 Varian Associates Precision magnetic field intensity scanner and mass spectrometer using same
US3443209A (en) * 1967-10-25 1969-05-06 Varian Associates Magnetic field homogeneity control apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
US3610921A (en) 1971-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0189777B1 (en) Particle beam measuring method for the contactless testing of circuit networks
DE69938354T2 (en) PROGRAMMED ELECTRON FLOW
DE3504720C2 (en)
DE2005682A1 (en) Device for scanning electron microscopy and electron beam microanalysis
DE2628422C3 (en) Methods of mass spectroscopy
DE19635645C2 (en) Method for the high-resolution spectral recording of analyte ions in a linear time-of-flight mass spectrometer
DE2304159A1 (en) ION MICROANALYZER
DE1918948A1 (en) Method and device for the analysis of metastable ions in mass spectrometers
DE3438987C2 (en)
EP0172477A2 (en) Method and apparatus for recording particles or quantums using a detector
EP0226913A2 (en) Method and device for situating and/or displaying probe points carrying a characteristic time-dependent signal
EP0086431A2 (en) Particle beam-generating system and method of using it
DE1498983A1 (en) Method and device for separating ions of different specific electrical charges
DE2719000A1 (en) METHOD AND EQUIPMENT FOR MEASURING AN IONIZATION CURRENT IN A VACUUM TUBE IN THE PRESENCE OF AN ISOLATION CURRENT
DE1045687B (en) Ion resonance mass spectrometer
EP0087152A2 (en) Secondary electron spectrometer and method of using the same
DE1498511A1 (en) mass spectrometry
DE1573985A1 (en) Mass spectrometer arrangement
DE4210394C2 (en) Device for measuring magnetic fields and currents
DE1673251A1 (en) Circuit arrangement for sweeping a field in connection with a size which changes with the second or higher power of the field and application to mass spectrometers
DE2224906A1 (en) Method and device for the mass spectrometric analysis of substances
DE487664C (en) Arrangement for measuring the time integral of variable weak direct currents, especially in X-ray dosimetry
DE1798173C3 (en) Magnetic beta spectrometer with two magnetic lenses and a magnetic dispersion element
DE10335718B4 (en) Anode component for delay line detectors and delay line detector
DE904447C (en) Electron or ion beam tube with ribbon-shaped beam bundle