DE19703081A1 - Vielpol-Massenfilter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Vielpol-Massenfilter, insbesondere auch ein Quadrupol-Massenfilter, welches verwendet wird, um Ionen entsprechend ihres Massen-/Ladungsverhältnisses zu trennen.

Herkömmliche Quadrupol-Massenfilter weisen einen Aufbau auf, wie er in Fig. 9 gezeigt ist. Vier Stabelektroden 52a, 52b, 52c und 52d sind parallel zueinander, symmetrisch um eine mit­ tige Achse angeordnet und von einem Paar nicht leitender (üblicherweise keramischer) Halter 51 gehalten. Im Betrieb wird eine kombinierte Spannung aus einer positiven Gleichspannung und einer Hochfrequenzspannung auf ein Paar sich gegenüberlie­ gender Elektroden 52a und 52b angewendet und eine andere kombi­ nierte Spannung aus einer negativen Gleichspannung und einer anderen Hochfrequenzspannung mit derselben Frequenz, aber 180° phasenverschoben auf das andere Paar gegenüberliegender Elek­ troden 52c und 52d angewendet. Wenn verschiedene Ionen aus ei­ ner Ionenquelle in den Raum, der von den vier Stabelektroden 52a bis 52d entlang der mittigen Achse umschlossen wird, inji­ ziert werden, werden Ionen, welche größere Massen aufweisen, durch die Gleichspannung angezogen und durch die Stabelektroden 52a bis 52d eingefangen, während Ionen mit kleineren Massen durch die Hochfrequenzspannung angezogen werden und von den Stabelektroden 52a bis 52d eingefangen werden. Dadurch können lediglich Ionen mit einer geeigneten mittleren Masse durch den Raum, der von den vier Stabelektroden 52a bis 52d entlang der mittigen Achse umgeben wird, hindurch passieren.

Theoretisch ist die ideale Gestalt der inneren Oberflächen (d. h. den Oberflächen, die zur mittigen Achse zeigen) der vier Stabelektroden 52a bis 52d hyperbolisch, d. h. jede der Oberflä­ chen wird durch die Translation einer Hyperbel entlang der Nor­ malen der Fläche der Hyperbel oder der mittigen Achse erzeugt. In der Tat ist es schwierig, eine exakte Gestalt einer solchen speziellen Kurve bei einem Metallstab zu realisieren und es ist ebenfalls schwierig, die Umkehrpunkte oder Kuppen von allen vier Hyperbeln exakt zunächst der mittigen Achse anzuordnen. Deshalb werden die Stabelektroden herkömmlicherweise als einfa­ che kreisförmige Zylinder ausgebildet, was jedoch die Empfind­ lichkeit der Ionendetektion beeinträchtigt. Die Empfindlichkeit der Ionendetektion wird ebenfalls beeinträchtigt, wenn die vier Stabelektroden 52a bis 52d nicht exakt symmetrisch oder nicht exakt parallel sind. Dies macht die Anordnung der vier Stabe­ lektroden schwierig und mindert die Herstellungseffizienz einer Quadrupoleinheit 50.

Eine neue Form von Quadrupol-Massenfiltern wurden vorgeschla­ gen, um diese Probleme zu vermeiden. In der japanischen Offen­ legungsschrift JP-63-152846 A, welche die Priorität der US-Anmeldung USSN 86/926056 in Anspruch nimmt, zeigt ein Quadru­ pol-Massenfilter 60, wie in Fig. 10a gezeigt, welches einen zylindrischen Glaskörper 61 aufweist, welcher im Vakuum geformt wurde, um vier nach innen weisende hyperbolische Einbuchtungen an der inneren Oberfläche aufzuweisen. In dem Quadrupol-Massenfilter 60 werden Silberbänder 62a, 62b, 62c und 62d an der Oberfläche der vier nach innen weisenden Einbuchtungen be­ festigt und der Glaskörper 61 wird auf eine hohe Temperatur aufgeheizt, um die Silberbänder 62a bis 62d zu fixieren und um so vier separate langgestreckte Elektroden zu bilden. An den vier nach außen weisenden Ausbuchtungen der inneren Oberfläche des Glaskörpers 61 wird eine Paste 63 mit hohem Widerstand, wie z. B. Zirkonoxid (ZrO) aufgetragen, um die Elektroden 62a bis 62d zu trennen.

Obwohl in dem Quadrupol-Massenfilter 60 der Glaskörper 61 so ausgebildet werden kann, daß er eine ideale Hyperbelform an der inneren Oberfläche aufweist, ist es schwierig, die Dicke der Elektroden 62a bis 62d zu kontrollieren. Deshalb ist die resul­ tierende Gestalt der inneren Oberflächen der Elektroden 62a bis 62d nicht ideal und die Empfindlichkeit wird nicht so besonders verbessert. Ein anderer Nachteil an dem oben beschriebenen Qua­ drupol-Massenfilter 60 ist, daß die Silberbänder 62a bis 62d dazu neigen, in dem Wärmefixierschritt der Quadrupolherstellung kontaminiert zu werden.

Eine Abänderung der oben beschriebenen Quadrupol-Massenfilter ist in der japanischen Offenlegungsschrift JP-6-243822 A (welche die Priorität der US-Anmeldung USSN 92/984610 in An­ spruch nimmt) gezeigt. Bei diesem Quadrupol-Massenfilter 65, welches in Fig. 10B gezeigt ist, wird eine dünne Schicht 66 aus Titan-Wolfram (Ti-W) zunächst durch Sputtern auf die vier nach innen weisenden Einbuchtungen der inneren Oberfläche des Glaskörpers 61 gebildet, eine dünne Goldschicht (Au) 67 wird ebenfalls durch Sputtern auf der dünnen Ti-W-Schicht 66 gebil­ det, und dann wird Gold oder anderes gut leitendes metallisches Material (Bezugszeichen 68) auf die goldgesputterte Schicht 67 plattiert, um die Oberfläche der Elektroden 69a, 69b, 69c und 69d zu bilden. Das bedeutet, daß die gesputterten dünnen Me­ tallschichten 66 und 67 als Substrate benutzt werden, um die Adhäsion der plattierten Metallage 68 zu verbessern.

Obwohl Sputtern im allgemeinen eine lange Zeit benötigt, benö­ tigt der oben beschriebene Schritt zur Bildung der gesputterten Schichten 66 und 67 nicht lange, da die gesputterten Schichten 66 und 67 sehr dünn sein können. Die Zeit, die zur Plattierung der Elektroden 68 benötigt wird, ist kurz. Dadurch ist die Her­ stelleffizienz des Quadrupol-Massenfilters 65 ziemlich hoch. Jedoch ist dieser Herstellungsprozeß kompliziert und die Kon­ trolle der Dicke der Plattierung 68 schwierig. Wiederum zeigt sich in diesem Fall, daß eine hohe Empfindlichkeit schwierig zu erhalten ist.

Mittlerweile gibt es noch einen anderen Typ von Quadrupol-Massen­ filter 70, wie er in Fig. 11 gezeigt ist, bei dem vier kurze Elektroden (stabförmige Hilfselektroden) 73a, 73b, 73c und 73d gerade vor den vier (Haupt-)Elektroden 72a, 72b, 72c und 72d vorhanden sind. Wenn eine Hochfrequenzspannung alleine an den stabförmigen Hilfs- oder Vorelektroden 73a bis 73d ange­ wandt wird, kann eine präzisere Ionentrennung erreicht werden. Die Hauptelektroden 72a bis 72d sind üblicherweise aus Molybdän hergestellt und die stabförmigen Hilfselektroden 73a bis 73d sind üblicherweise aus Edelstahl hergestellt.

Bei diesem Typ Massenfilter 70 müssen die vier Hauptelektroden 72a bis 72d exakt in der oben beschriebenen Position angeordnet werden, und die vier stabförmigen Hilfselektroden 73a bis 73d müssen in einer exakten Position bezüglich der Hauptelektroden 72a bis 72d angeordnet sein. Deshalb wird derzeit ein Massen­ filter dieses Typs wie folgt zusammengebaut. Zuerst werden die vier Hauptelektroden 72a bis 72d exakt positioniert und in die­ ser Position fixiert. Ein Zweifach-Adapterhalter, der aus einem isolierenden Material gebildet ist, wird an einem Ende von je­ der der Hauptelektroden 72a bis 72d befestigt und dann wird je­ der Stab der stabförmigen Hilfselektroden 73a bis 73d in das jeweils andere korrespondierende Loch des Adapterhalters einge­ setzt. Ein solcher Zusammenbauschritt ist noch komplizierter als bei dem einfachen Quadrupol-Massenfilter 50, wie es in Fig. 9 gezeigt ist, so daß die Arbeit Kenntnisse und Fähigkeiten verlangt und eine große Zeitdauer benötigt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Quadrupol-Massen­ filter oder ein Multipol-Massenfilter im allgemeinen zu schaffen, und zwar vom normalen Typ als auch von dem die Hilfs­ elektroden verwendenden Typ, welches hohe Detektionsempfind­ lichkeit aufweist und welches sehr einfach bei hoher Effizienz und niedrigen Kosten hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird von einem Filter mit den Merkmalen des An­ spruchs 1 gelöst.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren vorzu­ schlagen, welches für die Herstellung solcher Multipol-Massen­ filter geeignet ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.

Das erfindungsgemäße Multipol-Massenfilter schließt ein:
einen rohrförmigen Hauptkörper, aus einem elektrisch isolieren­ den Material mit einem sternartigen Querschnittsprofil, dessen nach innen weisende Einbuchtungen im wesentlichen hyperbolisch geformt sind; und
einer Elektrodenschicht aus einem hochschmelzenden Metall, wel­ ches mittels eines chemischen Aufdampfverfahrens (CVD-Verfahren) auf jedem der nach innen weisenden Einbuchtungen ab­ geschieden wird, wobei benachbarte Elektrodenschichtbereiche an den nach außen weisenden Ausbuchtungen des sternartigen Quer­ schnittsprofils zwischen den benachbarten Elektrodenschichtbe­ reichen getrennt sind.

Bei dem Hilfselektroden-Multipolmassenfilter entsprechend der vorliegenden Erfindung sind ferner Hilfselektrodenschichtberei­ che aus einem hochschmelzenden Metall vorhanden, welche über ein CVD-Verfahren für jeden der Elektrodenschichtbereiche (Hauptelektrodenschichtbereiche) benachbart zu den Hauptelek­ trodenschichtbereichen mit einem Spalt dazwischen ausgebildet sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Multipol-Massenfiltern umfaßt die Schritte:
Ausbilden eines rohrförmigen Hauptkörpers aus einem isolieren­ den Material, wobei der Hauptkörper ein im Querschnitt sternar­ tiges Profil aufweist, dessen nach innen weisende Einbuchtungen im wesentlichen hyperbolisch geformt sind; und
Abscheiden einer Elektrodenschicht aus einem hochschmelzenden Metall mittels chemischem Aufdampfverfahren (CVD-Verfahren) auf jede der nach innen weisenden Einbuchtungen, wobei benachbarte Elektrodenschichtbereiche an den nach außen weisenden Ausbuch­ tungen des sternartigen Querschnittprofils zwischen benachbar­ ten Elektrodenschichtbereichen getrennt sind.

Da der Hauptkörper so hergestellt werden kann, daß er exakt die ideale Kurvenform aufweist und die Elektrodenschichten erfin­ dungsgemäß sehr dünn aufgetragen werden können, kann die Ober­ flächengestalt der Elektrodenschicht ideal sein. Deshalb ist die Ionendetektion oder Filterempfindlichkeit verbessert. Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß viele Einheiten an Massenfiltern gleichzeitig hergestellt wer­ den können, und die Herstellungszeit kann sehr kurz gehalten werden. Dieses erhöht die Herstellungseffizienz und vermindert die Herstellkosten.

Diese und weitere Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und/oder Gegenstand der Beschreibung der bevor­ zugten folgenden Ausführungsbeispiele. Letztere werden im fol­ genden anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Quadru­ pol-Massenfilters entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2a bis 2c Längsschnitte von Quadrupol-Massenfiltern der ersten Ausführungsform und Modifikationen hier­ von;

Fig. 3 Querschnitt einer anderen Modifikation des Qua­ drupol-Massenfilters gemäß der ersten Ausfüh­ rungsform;

Fig. 4 Flußdiagramm eines Herstellungsverfahrens für Quadrupol-Massenfilter entsprechend der ersten und zweiten Ausführungsform;

Fig. 5 perspektivische Darstellung eines Quadrupol-Massen­ filters entsprechend der zweiten Ausfüh­ rungsform;

Fig. 6 Längsschnitt des Quadrupol-Massenfilters der zweiten Ausführungsform;

Fig. 7 perspektivische Darstellung einer Modifikation des Quadrupol-Massenfilters der zweiten Ausfüh­ rungsform;

Fig. 8 Längsschnitt des Quadrupol-Massenfilters gemäß Fig. 7;

Fig. 9 perspektivische Darstellung eines herkömmlichen Quadrupol-Massenfilters;

Fig. 10a und 10b Querschnittsdarstellungen herkömmlicher rohr­ förmiger Quadrupol-Massenfilter; und

Fig. 11 perspektivische Darstellung eines herkömmlichen Quadrupol-Massenfilters mit stabförmigen Hilfs­ elektroden.

Ein normaler Typ eines Quadrupol-Massenfilters 10 wird als er­ ste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nun im Zusammen­ hang mit den Fig. 1 bis 4 beschrieben. Der Hauptkörper 11 des Quadrupol-Massenfilters 10 ist, wie in Fig. 1 gezeigt, rohrförmig mit einem Querschnittsprofil eines vierzackigen Sternes und aus Quarzglas hergestellt. Im Inneren des Hauptkör­ pers 11 sind vier Elektroden 12a, 12b, 12c und 12d ausgebildet, welche sich in Längsrichtung erstrecken und von vier nach außen weisenden Ausbuchtungen getrennt sind. Die Hauptanforderung an den Hauptkörper 11 ist, daß er elektrisch nicht leitend ist. Ferner wird verlangt, daß er einen kleinen thermischen Ausdeh­ nungskoeffizienten aufweist, um eine hohe Detektionsempfind­ lichkeit sicherzustellen. Das Quarzglas ist eines der am besten geeigneten Materialien, um diese Anforderungen zu erfüllen. Die Elektroden 12a bis 12d sind aus einer dünnen Lage an leitfähi­ gem hochschmelzenden Metall, wie z. B. Wolfram, hergestellt und sind durch ein chemisches Aufdampfverfahren (CVD) direkt auf die innere Oberfläche des Hauptkörpers 11 hergestellt.

Das Herstellungsverfahren für das Quadrupol-Massenfilter 10 wird erläutert unter Hinweis auf das Flußdiagramm von Fig. 4. Kurz gesagt, umfaßt das Herstellungsverfahren einen Schritt zur Bildung des Hauptkörpers 11 (Schritt S1) und einen Schritt zur Bildung der Elektroden 12a bis 12d (Schritt S2) mittels eines CVD-Verfahrens. In Schritt S1 wird der Hauptkörper 11 im Vakuum durch bekannte Methoden geformt. Der Schritt S2 zur Bildung der Elektrode wird im einzelnen im folgenden beschrieben.

Der Hauptkörper 11 wird in eine Reaktionskammer eingesetzt und die Reaktionskammer wird evakuiert, um Verunreinigungen zu eli­ minieren (Schritt S21). Nach dem Evakuieren wird der Hauptkör­ per 11 auf 270 bis 380°C aufgeheizt (Schritt S22). Wenn die Zieltemperatur erreicht ist, wird Wolframhexafluorid (WF₆)-Gas in die Reaktionskammer eingespeist, und die Temperatur wird für eine vorgegebene Zeit von 10 bis 60 Minuten aufrechterhalten (Schritt S23). Dieser vorbereitende Schritt bewirkt eine chemi­ sche Reaktion an der inneren Oberfläche des Hauptkörpers 11, welcher die Adhäsion der CVD-Schicht, welche später aufgetragen wird, verstärkt.

Nachdem die vorgegebene Zeit verstrichen ist, wird das WF₆-Gas aus der Reaktionskammer entfernt (Schritt S24) und Wasserstoff­ gas (H₂) und Wolframhexafluorid (WF₆)-Gas werden wiederum in die Reaktionskammer eingespeist, um eine dünne Wolfram-Schicht auf der inneren Oberfläche des Hauptkörpers 11 (Schritt S25) abzuscheiden. Die Reaktionen während des obigen Verfahrens sind wie folgt: Die Oxidschicht an der inneren Oberfläche des Glas­ hauptkörpers 11 wird durch das WF₆-Gas geätzt, die WF₆-Moleküle werden an der inneren Oberfläche adsorbiert und das Fluor der WF₆-Moleküle wird durch den Wasserstoffreduziervorgang ent­ fernt, wobei lediglich Wolfram (W) auf der inneren Oberfläche des Hauptkörpers 11 verbleibt.

Bevorzugte Herstellungsbedingungen sind wie folgt. Der Druck in der Reaktionskammer beträgt 0,1 bis 10 Torr, die Temperatur des Hauptkörpers 11 beträgt 270 bis 380°C. Das Wasserstoffgas (H₂) wird kontinuierlich in die Reaktionskammer mit einem Fluß von 30 bis 400 ml/min und das Wolframhexafluorid (WF₆)-Gas wird in die Reaktionskammer diskontinuierlich mit einer Flußrate von 10 bis 400 ml/min eingespeist. Insbesondere wird ein 3-Minutenzyklus während ungefähr 60 Minuten wiederholt, bei dem Wolframhexafluorid-Gas (WF₆) für 2 Minuten eingespeist wird und während 1 Minute in dem 3-Minutenzyklus dort verbleibt. In ei­ nem solchen diskontinuierlichen Einspeiseverfahren kann das WF₆-Gas sich leicht innerhalb der Reaktionskammer verteilen, wenn das Gas eingespeist wurde, nachdem es einmal dort verblie­ ben ist, was die Gleichmäßigkeit der Dicke der Wolfram-Schicht verbessert, d. h. die Unterschiede in der Dicke zwischen den Stellen, die benachbart zum Gaseinlaß sind, und solchen, die fern vom Gaseinlaß sind, werden vermindert. Zu diesem Zweck kann das Wasserstoffgas (H₂) ebenso diskontinuierlich einge­ speist werden, in der gleichen Zeitfolge wie das WF₆-Gas.

Wenn die oben genannten bevorzugten Bedingungen eingehalten werden, kann eine sehr dünne und gleichmäßige Wolfram-Schicht von ungefähr 0,2 bis 1 µm Dicke erhalten werden. Nachdem die Wolfram-Schicht gebildet wurde, werden unnötige Anteile der Schicht durch eine Naßätzmethode (Schritt S26) entfernt. Insbe­ sondere werden die Bereiche der Wolfram-Schicht, die erhalten bleiben sollen, mit einer Maske aus einer Schutzmasse (Resist) oder einer Kautschukmaske abgedeckt und die verbleibenden Be­ reiche, d. h. die äußere Oberfläche des Hauptkörpers 11 und die vier nach außen weisenden Ausbuchtungen werden in Kontakt mit Wasserstoffperoxid (H₂O₂) gebracht, um die Wolfram-Schicht ab­ zuwaschen. Nachdem unnötige Anteile der Wolfram-Schicht ent­ fernt sind, wird die Resist-Maske oder die Elastomermaske ent­ fernt, um den Hauptkörper 11 mit den vier Elektroden 12a bis 12d aus dünnem, gleichmäßigem Wolfram freizugeben. Anstelle des Entfernens von unnötigen Bereichen, nachdem die Wolfram-Schicht vollständig gebildet wurde (siehe obige Beschreibung), können solche unnötigen Bereiche maskiert werden, bevor der CVD-Schritt durchgeführt wird. Dabei werden nur die benötigten Be­ reiche des Hauptkörpers 11 mit Wolfram beschichtet.

Nachdem bei dem zunächst beschriebenen Verfahren die unnötigen Bereiche weggeätzt sind, wird der Hauptkörper 11 gründlich ge­ reinigt und getrocknet (Schritt S27). Das Trocknen kann bei­ spielsweise im Vakuum bei einer Temperatur von ungefähr 300°C geschehen.

Die Elektroden 12a bis 12d des Quadrupol-Massenfilters 10, wel­ ches in Fig. 1 gezeigt ist, sind auf die Innenseite des Haupt­ körpers 11 beschränkt, wie dies in Fig. 2a gezeigt ist, welche wiederum einen Querschnitt entlang der Linie A1, A2 in Fig. 1 darstellt. Es wird jedoch bevorzugt, daß die Elektroden 12a bis 12d, wie in den Fig. 2B oder 2C gezeigt, so ausgebildet sind, daß sie Anschlüsse für Verbindungsdrähte zu den Elektro­ den 12a bis 12d beinhalten. Die Elektroden 12a bis 12d in Fig. 2b erstrecken sich zu einem Teil bis zur äußeren Oberfläche. Diese Form wird bevorzugt, wenn eine Gleichspannung oder eine Gleichspannung und zusätzlich eine Hochfrequenzspannung an den Elektroden 12a bis 12d angelegt wird.

In Fig. 2C schlingt sich jedes Elektrodenband 12a bis 12d um die äußere Oberfläche herum, um eine kontinuierliche Schleife zu bilden, wobei diese voneinander getrennt sind. Diese Form wird bevorzugt, wenn eine hochfrequente Spannung alleine an den Elektroden 12a bis 12d angelegt wird. Die Elektroden sowohl der Fig. 2B als auch 2C können in derselben Weise wie oben be­ schrieben durch das geeignete Wegätzen von unnötigen Bereichen nach dem CVD-Schritt hergestellt werden oder durch das entspre­ chende Maskieren von unnötigen Bereichen vor dem CVD-Schritt.

Bei einer bevorzugten Modifikation des Vielpol-Massenfilters der vorliegenden Erfindung wird eine sehr dünne Schicht 13 aus antikorrosivem Metall verwendet, um die Teile der Wolfram-Elektroden 12a bis 12d zu bedecken, welche auf der Innenseite des Hauptkörpers 11 (wie in Fig. 3 gezeigt) liegen. Dies wird deshalb getan, weil dieser Teil der Elektroden 12a bis 12d dem Angriff korrosiver Gase ausgesetzt sein kann, wenn Ionen durch das Quadrupol-Massenfilter 10 getrennt werden. Ein Beispiel für eine antikorrosive Schicht 13 ist eine Rheniumschicht (Re) mit einer Dicke von 0,01 bis 0,3 µm. Die Rheniumschicht kann eben­ falls durch einen CVD-Schritt ähnlich dem oben für die Wolfram-Schicht beschriebenen hergestellt werden, wobei ReF₆-Gas an­ stelle von WF₆-Gas in dem Reduktionsschritt verwendet wird. Verschiedene Bedingungen für den Rhenium-CVD-Schritt können fast dieselben sein wie die in dem Wolfram-CVD-Schritt, jedoch muß die Verfahrenstemperatur vorzugsweise etwas niedriger sein, beispielsweise ungefähr 170°C.

Es ist selbstverständlich möglich, die Rheniumschicht dicker zu machen, oder die gesamte Oberfläche der Wolframelektroden 12a bis 12d mit der Rheniumschicht zu bedecken. Jedoch sind im all­ gemeinen Metalle, welche zur Bildung der Antikorrosivschicht verwendet werden können, teurer als solche, die für die Elek­ troden 12a bis 12d verwendet werden. Deshalb wird praktischer­ weise der Anteil an Rhenium minimiert. Falls andererseits es die Kosten erlauben, können die Elektroden 12a bis 12d selbst aus dem antikorrosiven Metall, wie z. B. Rhenium, hergestellt werden.

Weitere Modifikationen sind die folgenden. Nach dem Abscheiden einer Wolfram-Schicht von 0,01 bis 3 µm Dicke auf dem Hauptkör­ per 11, wie oben beschrieben, werden Nickel (Ni), Chrom (Cr), Gold (Au), etc. auf der Wolfram-Schicht niedergeschlagen. Ob­ wohl dies zwei verschiedene Prozeßschritte, nämlich das CVD-Verfahren und das Elektroplattierverfahren, benötigt, wird je­ denfalls die durch den CVD-Schritt gebildete Schicht sehr dünn sein, wodurch die Über-alles-Herstellzeit vermindert und die Herstellungseffizienz verbessert werden kann.

Ein Quadrupol-Massenfilter mit einer Hilfselektrode entspre­ chend dem sogenannten Pre-rod-type wird Bezug nehmend auf die Fig. 5 bis 8 als die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Hauptkörper 21 des Quadrupol-Massenfilters 20 sieht wie in Fig. 5 gezeigt aus und ist der­ selbe, der in der vorher beschriebenen Ausführungsform gemäß Fig. 1 verwendet wurde, jedoch ist die Elektrodenkonfiguration verschieden. Im Inneren des Hauptkörpers 21 sind vier Haupte­ lektroden 22a, 22b, 22c und 22d ausgebildet und vier Vor- oder Hilfselektroden 23a, 23b, 23c und 23d. Die Hauptelektroden 22a bis 22d und die Hilfselektroden 23a bis 23d sind jeweils von­ einander durch vier nach außen weisende Ausbuchtungen, die vor­ her beschrieben wurden, getrennt, und sie sind voneinander je­ weils durch einen umfangmäßig verlaufenden Spalt oder Abstand 24 getrennt, der in einer in Längsrichtung geeigneten Position des Hauptkörpers 21 angeordnet ist. Das äußere Ende von jeder der Elektroden 22a bis 22d und 23a bis 23d erstreckt sich zu der Außenoberfläche des Hauptkörpers 21, an welchem eine Ver­ bindungsleitung befestigt ist.

Die Voraussetzungen für den Hauptkörper 21 und die Elektroden 22a bis 22d, 23a und bis 23d sind dieselben wie für die oben erwähnte erste Ausführungsform, und das Material, das verwendet wird, kann hier ebenfalls verwendet werden.

Das Herstellungsverfahren für das Quadrupol-Massenfilter 20 der zweiten Ausführungsform ist dasselbe bis die Wolfram-Schicht abgeschieden wird, wie das im Zusammenhang mit der ersten Aus­ führungsform unter Verwendung des Flußdiagramms von Fig. 4 be­ schrieben wurde (Schritte S1 bis S25). Dann ist jedoch der Schritt zur Entfernung von unnötigen Anteilen, d. h. der Schritt zur Bildung der Gestalt der Elektroden (Schritt S26), verschie­ den. Die Bereiche, bei denen die Wolfram-Schicht erhalten blei­ ben sollte, d. h. die Hauptelektrodenbereiche 22a bis 22d und die Hilfselektrodenbereiche 23a bis 23d, werden mit einer Re­ sist-Maske oder einer Elastomermaske bedeckt, und die verblei­ benden Bereiche, d. h. die Außenoberfläche des Hauptkörpers, die vier nach außen weisenden Ausbuchtungen und der Abstand 24, werden mit Wasserstoffperoxid in Kontakt gebracht, um die Wolf­ ram-Schicht abzuwaschen. Nachdem unnötige Teile der Wolfram-Schicht entfernt sind, wird die Resist-Maske oder die Elasto­ mermaske entfernt, um den Hauptkörper 21 mit den vier Haupte­ lektroden 22a bis 22d und die vier Hilfselektroden 23a bis 23d mit einer dünnen gleichmäßigen Wolfram-Schicht zu erhalten. An­ stelle des Entfernens von unnötigen Teilen der Wolfram-Schicht, welche als Gesamtes ausgebildet wurde (wie oben beschrieben), können solche unnötigen Anteile vor dem CVD-Schritt maskiert werden.

Die Elastomermaske kann aus drei Teilen zusammengesetzt sein, eine für einen einfach gestalteten Teil des Hauptkörpers 21 und die anderen beiden für unregelmäßig geformte Teile, wie z. B. die Eck- oder Randbereiche des Hauptkörpers 21. Es wird bevor­ zugt, daß die einfach gestalteten Teile der Elastomermaske aus einem festen Elastomer mit einem Edelstahlrücken hergestellt werden, und die unregelmäßig gestalteten Teile sind aus einem aushärtbaren, flüssigen Elastomertyp, wie z. B. RTV-Kautschuk (Silikonkautschuk, der bei Raumtemperatur vulkanisieren kann), hergestellt. Die Maske aus festem Kautschuk ist geeignet, wenn ein geradliniger Rand benötigt wird, so daß dies bei der Bil­ dung der groben Formen der Elektroden 22a bis 22d und 23a bis 23d benutzt wird.

Nachdem unnötige Anteile weggeätzt sind, wird der Hauptkörper 21, wie oben beschrieben, sorgfältig gereinigt und getrocknet (Schritt S27).

Eine bevorzugte Modifikation des Multipol-Massenfilters gemäß der zweiten Ausführungsform ist in den Fig. 7 und 8 gezeigt. Um die Hauptelektroden 32a bis 32d und die Hilfselektroden 33a bis 33d voneinander zu trennen, beinhaltet der Hauptkörper 31 des Quadrupol-Massenfilters 30 Einschnitte 34. Wie in Fig. 8 gezeigt, bedecken die Elektroden 32a bis 32d und 33a bis 33d die gesamte Oberfläche des Hauptkörpers 31 mit Ausnahme der trennenden Bereiche der vier nach außen weisenden Ausbuchtun­ gen.

Das Quadrupol-Massenfilter 30 der Fig. 7 kann hergestellt wer­ den in einem zusätzlichen abtragenden Schritt, bevor die Elek­ trodenschicht abgeschieden wird. Insbesondere können die vier Einkerbungen oder Abtragungen 34 an dem vorgegebenen Platz her­ gestellt werden, nachdem der Hauptkörper 31 aus Quarzglas ge­ bildet wurde. Die Metallschicht wird dann auf die gesamte Ober­ fläche einschließlich der inneren Oberfläche der Einschnitte 34 aufgebracht. Nachdem die Metallschicht auf der gesamten Ober­ fläche ausgebildet wurde und unnötige Bereiche durch Abätzen entfernt wurden, verbleiben die Elektrodenbereiche 32a bis 32d und 33a bis 33d auf dem Hauptkörper 31.

Wie zuvor im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform be­ schrieben, kann eine sehr dünne Schicht 13 aus antikorrosivem Metall die Teile der Wolframelektroden 22a bis 22d, 23a bis 23d, 32a bis 32d und 33a bis 33d bedecken, welche zur Innensei­ te des Hauptkörpers 21 bzw. 31 weisen. Und ferner ist es eben­ falls möglich, galvanisch Nickel, Chrom, Gold, etc. auf der Wolfram-Schicht abzuscheiden bzw. diese hiermit zu plattieren.

Claims (23)

1. Multipol-Massenfilter (10), umfassend:
einen rohrförmigen Hauptkörper (11) aus einem elektrisch isolierenden Material mit einem sternartigen Querschnitts­ profil, dessen nach innen gerichtete Einbuchtungen im we­ sentlichen eine hyperbolische Gestalt aufweisen; und
eine Elektrodenschicht auf der inneren Oberfläche des Hauptkörpers (11) aus einem hochschmelzenden Metall, wel­ ches mittels eines chemischen Aufdampfverfahrens (CVD-Verfahren) auf jede der nach innen gerichteten Einbuchtun­ gen aufgetragen ist, wobei benachbarte Elektrodenschicht­ bereiche (12a-12d) im Bereich von nach außen gerichteten Ausbuchtungen des sternartigen Querschnittsprofils zwi­ schen jeweils benachbarten Elektrodenschichtbereichen ge­ trennt sind.

2. Multipol-Massenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das elektrisch isolierende Material Quarz­ glas ist.

3. Multipol-Massenfilter nach Anspruch 1 oder 2, worin das hochschmelzende Metall Wolfram ist.

4. Multipol-Massenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenschicht sich bis zu einer Außenseite des Hauptkörpers (11) erstreckt, damit eine Verbindungsleitung an der Elektrodenschicht befestig­ bar ist.

5. Multipol-Massenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Elektrodenschicht über die gesamte äußere Oberfläche des Hauptkörpers (11) erstreckt, wobei benachbarte Elektrodenschichtbereiche (12a-12d) an den dazwischenliegenden, nach außen gerich­ teten Ausbuchtungen getrennt sind.

6. Multipol-Massenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Elek­ trodenschicht, welche im Inneren des Hauptkörpers (11) an­ geordnet ist, durch eine Antikorrosionsmetallschicht (13) bedeckt ist, welche im CVD-Verfahren aufgetragen ist.

7. Multipol-Massenfilter nach Anspruch 6, worin die Antikor­ rosionsmetallschicht (13) eine Rheniumschicht ist.

8. Multipol-Massenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Elek­ trodenschicht, welche im Inneren des Hauptkörpers (11) an­ geordnet ist, durch eine elektroplattierte Antikorrosions­ metallschicht bedeckt ist.

9. Multipol-Massenfilter nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elektroplattierte Antikorrosionsmetall­ schicht eine Nickelschicht ist.

10. Multipol-Massenfilter nach Anspruch 8, worin die elektro­ plattierte Antikorrosionsmetallschicht eine Chromschicht ist.

11. Multipol-Massenfilter nach Anspruch 8, worin die elektro­ plattierte Antikorrosionsmetallschicht eine Goldschicht ist.

12. Multipol-Massenfilter nach Anspruch 1, worin das Multipol-Massenfilter (20; 30) ferner Hilfselektrodenschichtberei­ che (23a-23d; 32a-32d) aus einem hochschmelzenden Me­ tall umfaßt, welche mittels einem chemischen Aufdampfver­ fahren (CVD-Verfahren) für jeden Elektrodenschichtbereich (22a-22d; 33a-33d) (Hauptelektrodenschichtbereiche) benachbart zu und getrennt von diesen Hauptelektrodenbe­ reichen (22a-22d; 33a-33d) mit einem Abstand (24) da­ zwischen angeordnet sind.

13. Multipol-Massenfilter nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abstand ein in dem Hauptkörper (31) aus­ gebildeter Einschnitt (34) ist.

14. Verfahren zur Herstellung eines Multipol-Massenfilters, umfassend die Schritte:
Herstellen eines rohrförmigen Hauptkörpers aus einem elek­ trisch isolierenden Material, wobei der Hauptkörper ein sternartiges Querschnittsprofil aufweist, dessen nach in­ nen gerichtete Einbuchtungen im wesentlichen hyperbolisch geformt sind; und
Anordnen einer Elektrodenschicht aus einem hochschmelzen­ den Metall mittels chemischem Aufdampfverfahren (CVD-Verfahren) an jeder der nach innen gerichteten Einbuchtun­ gen der inneren Oberfläche des Hauptkörpers, wobei benach­ barte Elektrodenschichtbereiche getrennt werden durch eine nach außen gerichtete Ausbuchtung des sternartigen Quer­ schnittsprofils zwischen jeweils benachbarten Elektroden­ schichtbereichen.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Anordnung der Elektrodenschicht umfaßt:
Zuerst das Abscheiden einer Schicht eines hochschmelzenden Metalls an der gesamten inneren Oberfläche des Hauptkör­ pers; und dann
Entfernen der nicht notwendigen Teile der Schicht aus hochschmelzendem Metall mittels Ätzen.

16. Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Abscheidung der Elektrodenschicht umfaßt:
Zunächst das Bedecken unnötiger Bereiche auf der Oberflä­ che des Hauptkörpers mit einer Maske oder mit Masken;
Abscheiden einer Schicht aus hochschmelzendem Metall auf der gesamten verbleibenden Oberfläche des Hauptkörpers; und dann
Entfernung der Maske oder Masken, um die Elektroden­ schichtbereiche zu erhalten.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das isolierende Material Quarzglas ist.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das hochschmelzende Metall Wolfram ist.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß Wolframhexafluorid(WF₆)-Gas und Wasserstoffgas (H₂) in dem chemischen Abscheideverfahren verwendet werden.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Hauptkörpers dem WF₆-Gas ausgesetzt wird, bevor die Elektrodenschicht abgeschieden wird, um die Adhäsion der Elektrodenschicht an dem Hauptkörper zu verstärken.

21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeich­ net, daß das WF₆-Gas und/oder das H₂-Gas einer Reaktions­ kammer, in der der Hauptkörper behandelt wird, diskontinu­ ierlich zugeführt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schritt zur Abscheidung der Elektrodenschicht Hilfs­ elektrodenschichtbereiche aus einem hochschmelzenden Me­ tall für jede der Elektrodenschichtbereiche (Hauptelektrodenschichtbereiche) benachbart zu und ge­ trennt von den Hauptelektrodenschichtbereichen mit einer Lücke dazwischen ausgebildet wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrodenschicht von den benachbarten Hauptelek­ trodenschichtbereichen mit einer Einkerbung in dem Haupt­ körper getrennt ist.