DE19937439C1 - Vorrichtung zum abwechselnden Betrieb mehrerer Ionenquellen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum abwechselnden Betrieb von Ionenquellen an Massenspektrometern, ausgerüstet mit Hochfrequenz-Multipol-Ionenleitvorrichtungen. Durch eine quer zur Achse bewegliche Ausführung von mindestens einer der Hochfrequenz-Multipol-Ionenleitvorrichtungen wird es ermöglicht, einen vakuuminternen Quellenaustausch durchzuführen, ohne das Vakuumsystem belüften zu müssen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 196 29 134 C1 bekannt.

Für große biologische Moleküle, die beim Erhitzen zerfallen, kann man traditionelle Ionisa­ tionsverfahren wie Elektronenstoßionisation nicht anwenden. Diese Spezies benötigen oft ein milderes Ionisationsverfahren, womit intakte Molekularionen in die Gasphase überführt wer­ den können. Dafür gibt es spezielle Ionisationsverfahren wie beispielsweise Elektrospray Io­ nisation (ESI) oder Laser-Desorptions-Ionisation (LDI) oder auch matrixunterstützte Laser- Desorption (matrix assisted laser desorption ionization, MALDI).

Mehrere Ionisierungsverfahren benötigen auch mehrere Ionenquellen für ein Massenspektro­ meter. Dies gilt sowohl für die Ionentransmissions-Massenspektrometer wie z. B. Magnetsek­ tor- oder Quadrupol-Massenspektrometer, als auch für Ionenfallen-Massenspektrometer. Als Ionenfalle sind hier sowohl Quadrupol-Hochfrequenz-Ionenfallen nach Paul, als auch die elektromagnetischen Ionen-Zyklotronresonanz-Fallen (ICR-Fallen) zu verstehen.

Obwohl Ionen auch in einer Ionenfalle erzeugt werden können, hat die Erzeugung von Ionen innerhalb der Meßzelle von Ionenfallenspektrometern den Nachteil, daß die zu ionisierende Probe in die Ionenfalle selbst eingebracht werden muß. Deshalb ist die Anwendung aller Ioni­ sierungsverfahren direkt in der Ionenfalle meist schwieriger. Diese Verfahren werden häufig in "fallenexternen" Ionenquellen ausgeführt. Hinzu kommt bei der Fourier-Transform-Ionen­ zyklotronresonanz-Spektrometrie (FTICR) noch die Anforderung, daß Messungen unter Ul­ trahochvakuumbedingungen wie z. B. 10^-6-10^-7 Pa durchgeführt werden sollen, um die besten Resultate (hohe Auflösung und Massengenauigkeit) zu erzielen. Die Anwendung der oben aufgeführten Ionisationsmethoden ist jedoch mit einer starken Druckerhöhung im Vakuumsy­ stem verbunden, die im Bereich der ICR-Falle nicht erlaubt ist und nur in einem fallenexter­ nen Ionenquellenbereich toleriert wird. Deshalb gehören bei Hochleistungs-FTICR- Spektrometern differentiell gepumpte fallenexterne Ionenquellen zur Standardausrüstung. Im folgenden werden fallenexterne Ionenquellen einfach als "externe Ionenquellen" bezeichnet.

In der Massenspektrometrie hat man seit Jahren Ionenleitanordnungen benutzt, um Ionen von einem Teil des Spektrometers zu einem anderen zu überführen. Für die Überführung der Io­ nen, die in einer externen Ionenquelle gebildet werden, wurden in der ICR-Massenspektro­ metrie verschiedene Quadrupol-Ionenleitsysteme eingeführt.

M. W. Senko, C. L. Hendrickson, L. Pasa-Tolic, J. A. Marto, F. M. White, S. Guan und A. G. Marshall haben in ihrer Publikation in Rapid Communications in Mass Spectrometry 10 1824-1828 (1996) ein Ionenzyklotronresonanz-Massenspektrometer beschrieben, wobei Io­ nen, die in einer fallenexternen Ionenquelle erzeugt werden durch eine Oktopol-Ionenleitvor­ richtung in die ICR-Falle weitergeleitet werden.

In Serie geschaltete Multipole sind auch im US Patent 3,473,020 (1969) beschrieben worden. Dieses Patent beschreibt zusammengesetzte Multipole mit mindestens einer gekrümmten Multipol-Einheit.

Kurz nach der kommerziellen Einführung der Elektrospray-Ionenquellen hat man festgestellt, daß man mit einer schon im Quellengehäuse angebrachten kleinen Multipol-Einheit die Ionen viel effizienter in das Vakuumsystem des Massenspektrometers weiterleiten kann. Deshalb besitzen heute mehrere Elektrospray-Ionenquellen im Markt eine Multipol-Ionenleitvorrich­ tung im eigenen Gehäuse (US 5 179 278).

Bei Elektrospray-Ionisierung (ESI) werden Ionen bei Atmosphärendruck unter Hochspannung (3-6 kV) zwischen einer Elektrospraynadel und einer Gegenelektrode erzeugt. In den meisten Systemen werden die Ionen gleich danach durch eine Elektrospraykapillare in das Vakuum gesaugt. Die Gegenelektrode der Elektrospraynadel ist die Metallkappe (bzw. eine Metallbe­ schichtung) auf dem einen Ende dieser Elektrospraykapillare. Gleich nach dem Austrittsende der Elektrospraykapillare trennen ein oder zwei Skimmer (Abschäldüse oder Abstreifer) diese Druckstufe von der nächsten. Die ESI-Quelle zeichnet sich dadurch aus, daß die Ionen auf hohem Druck (Atmosphärendruck) erzeugt, aber auf niedrigem Druck (Hochvakuum) an den massenspektrometrischen Analysator abgegeben werden. Dazu baut man üblicherweise zwei oder manchmal drei Pumpstufen ein, wobei der Druck in der letzten Stufe bis unter 10^-1 Pa reduziert wird. Die Multipol-Ionenleitvorrichtungen in Elektrospray-Ionenquellen befinden sich in dieser Niederdruck-Pumpstufe direkt hinter dem Skimmer. Die Gasströmung, die aus der Elektrospraykapillare zusammen mit den Ionen austritt, wird vom Skimmer "abgeschält", wobei die Ionen durch das Loch des Skimmers eindringen und direkt in die Multipol-Ionen­ leitvorrichtung hineinfliegen.

Ein Übersichtsartikel über den Mechanismus von Elektrospray-Ionisierung ist von P. Kebarle und L. Tang in "Analytical Chemistry" 65, 972A-986A (1993) publiziert worden.

In Massenspektrometrie-Laboratorien, die mit ICR-Fallen oder Paul-Fallen, aber auch mit Dreistufen-Quadrupol-Massenspektrometern arbeiten, werden heute bevorzugt Elektrospray- Ionenquellen verwendet. Die Gründe sind nicht nur die einfachen und vielseitigen Einsatz­ möglichkeiten einer Elektrospray-Ionenquelle einschließlich der direkten Kopplungsmöglich­ keit zu einem Flüssigchromatographen. Elektrospray-Ionenquellen generieren bei biologisch interessanten großen Molekülen, wie zum Beispiel Proteinen, oft mehrfach-positiv oder mehr­ fach-negativ geladene Ionen. Die positiven werden in der Regel durch mehrfache Protonie­ rung, negative entsprechend durch Protonenverluste gebildet. Dadurch verschiebt sich deren Masse-durch-Ladungs-Verhältnis (m/z) in viel kleinere Bereiche des Massenspektrums, wel­ ches praktisch eine Massenbereich-Erweiterung bedeutet. Das Massensignal eines 66-fach protonierten Rinderserum-Albumins (≈ 66000 u) erscheint zum Beispiel schon bei m/z 1000.

Dagegen beschränken sich bei MALDI die mehrfach geladenen Ionen auf Ausnahmefälle. Obwohl das MALDI-Verfahren mit sehr geringen Substanzmengen zu sehr guten Resultaten führt, ist sie in der Flugzeitmassenspektrometrie, wegen ihres weiten Massenbereiches viel öfter angewandt als in der Ionenfallen-Massenspektrometrie mit den Ionenzyklotronresonanz- oder Paul-Fallen. Ein MALDI-Übersichtsartikel von E. J. Zaluzec, D. A. Gage, J. T. Watson in Protein Expression and Purification 6, 109-123 (1995) berichtet über Anwendungen von dieser Methode zur Charakterisierung von Proteinen und Peptiden.

In zunehmender Weise wird MALDI aber auch bei FTICR-Spektrometern eingesetzt, da diese Geräte eine unerreichte Genauigkeit der Massenbestimmung liefern. Auch mit Hochfrequenz- Ionenfallen ist MALDI gekoppelt worden.

In Multipol-Ionenleitvorrichtungen kann man auch Ionen speichern, wie es im US 5,179,278 für ein Multipol-Einlaß-System - allerdings im Falle eines linearen Multipols - beschrieben worden ist. Andererseits beschreibt DE 196 29 134 C1 eine solche Möglichkeit mit gekrümmten Multipol-Ionenleitvorrichtungen. Dafür werden an beiden Enden der Ionenleitvorrichtung Endplatten in Form von Lochblenden angebracht, die die Ionen in die Mitte des Multipols zurückreflektieren, wenn sie gleichnamig mit den Ionen aufgeladen werden. Positive Ionen werden somit mit einer positiven Fallenspannung gehalten. Durch Pulsen der positiven Spannung einer der Endplatten auf null oder auf kleine negative Werte, können akkumulierte positive Ionen in die entsprechende Richtung extrahiert werden.

Die Offenlegungsschrift DE 195 20 319 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren für die kontrollierte und sparsame Einführung von Ionen, die in einer Hochfrequenz-Multipol- Ionenleivorrichtung gespeichert sind, in eine Quadrupol-Ionenfalle.

Bei Massenspektrometern mit mehreren Ionenquellen entsteht das Problem des Quellenwech­ sels. Heutzutage werden besonders FTICR-Massenspektrometer sehr oft mit mehreren Ionen­ quellen benutzt. Wenn an einem solchen vielseitigen Massenspektrometer eine Ionenquelle gegen eine andere getauscht werden soll, bedeutet das oft die Belüftung zumindest eines Teils des Vakuumsystems. Das kostet natürlich eine gewisse Unterbrechungszeit.

In den Biowissenschaften wird ganz überwiegend die Elektrospray-Ionenquelle benutzt. Die Massenspektrometer besitzen deswegen oft eine ständig eingesetzte oder einsatzbereite Elek­ trospray-Quelle. Diese vakuumexterne Quelle wird dann nach Bedarf ausgetauscht gegen eine andere vakuuminterne Ionenquelle, z. B. eine Elektronenstoßquelle oder eine MALDI-Quelle. Um diese vakuuminterne Ionenquellen zu montieren, wird jedoch das Vakuum unterbrochen, die vakuumexterne Ionenquelle (ESI) entfernt und die neue Quelle eingebaut.

Ein Vorschlag zur Lösung dieses Problems ist, daß man Ionenquellen geschickt anordnet und mit beweglichen gekrümmten oder gewinkelten Multipol-Ionenleitvorrichtungen versieht (DE 196 29 134 C1). Dieser Vorschlag beschreibt eine Parallelschaltungsmöglichkeit von fest montierten Ionenquellen, von denen jeweils eine in Betrieb genommen wird. Nachteilig ist hier jedoch die Montage der Ionenquellen unter genau einzuhaltenden Winkeln und die ent­ sprechende Justage.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum schnellen Wechsel mehrerer externer Ionenquellen ohne Unterbrechung des Vakuums im Massenspektrometer zu finden. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Der Grundgedanke der Erfindung ist es, zwischen einer fest montierten Ionenquelle und dem massenspektrometrischen Analysator als Ionenleitsystem zwei, drei oder mehrere Multipol- Ionenleitvorrichtungen in Reihe anzubringen (Multipol-Sequenz) und mindestens eine aus ihrer Achse verschiebbar auszuführen, so daß eine andere Ionenquelle anstelle des durch Ver­ schiebung entfernten Multipols eingebracht und in Betrieb genommen werden kann.

Eine der Ionenquellen des Massenspektrometers (z. B. eine Elektrosprayquelle) befindet sich dabei an einem Ende der hintereinandergeschalteten Multipole. So durchlaufen die Ionen die­ ser Ionenquelle die komplette Sequenz der Multipol-Ionenleitvorrichtungen und werden auf diese Weise in den Analysatorbereich des Massenspektrometers weitergeleitet. Mindestens eine der beweglich ausgeführten Multipol-Anordnungen kann jedoch durch Verschiebung aus der Multipol-Sequenz (und damit aus der Achse dieser Ionenleitstrecke) entfernt werden. Zu­ sätzliche, ebenfalls beweglich ausgeführte vakuuminterne, aber fallenexterne Ionenquellen, die sich bereits im Vakuumsystem befinden, können in die entstandene Lücke auf die Achse der Ionenleitstrecke eingeschoben und in Betrieb genommen werden. Ionen, die in einer die­ ser weiteren Ionenquellen gebildet werden, durchlaufen jetzt natürlich lediglich den restlichen Teil der Ionenleitstrecke auf dem Wege zum massenspektrometrischen Analysator.

Durch diese Erfindung kann in einem Massenspektrometer ein Ionenquellenwechsel entweder manuell oder motorisch durchgeführt werden, ohne das Vakuumsystem belüften zu müssen.

Fig. 1 zeigt eine Elektrospray-Ionenquelle mit orthogonaler Sprühvorrichtung. Für eine effek­ tive Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der Erfindung ist es hilfreich, den Auf­ bau und die Funktionsweise eines weit verbreiteten Typs von Elektrospray-Ionenquelle (ESI- Quelle) zu erläutern. Die Probe wird in gelöster Form durch einen Kapillarschlauch (1) in die Elektrospray-Nadel (2) oder "Elektrospray-Nebulizer" geleitet. Die Zuleitung (3) ist für das Nadelgas (meistens Stickstoff), das zu einer besseren Zerstäubung führt. Zwischen der Nadel (2) und dem vorderen metallbeschichteten (oder mit einer Metallkappe versehenen) Ende (4) der Elektrospray-Kapillare (5) wird die Elektrospray-Spannung (3-6 kV) angelegt. Dabei liegt die Nadel (2) auf Massepotential und das Ende der Kapillare (4) auf negativer Elektrospray­ spannung, wenn positive Ionen erzeugt werden. Die Endplatte (6) hat eine Spannung, deren Betrag um etwa ein halbes kV niedriger ist als das Ende der Elektrospraykapillare (5). Das hintere, ebenfalls metallbeschichete Ende (7) der Elektrospraykapillare liegt normalerweise auf einer sehr geringen Spannung in der Nähe des Massepotentials. Die Elektrospraykapillare saugt Luft zusammen mit den Analytionen an. Durch einen Skimmer (Abschäldüse, Abstrei­ fer) (8) fliegen die Ionen, die aus der Elektrospraykapillare kommen, weiter in die nächste Vakuumstufe des differentiell gepumpten Systems hinein. Es gibt in manchen ESI-Quellen einen, in anderen zwei Skimmer. Im letzteren Fall (vorliegendes Beispiel) ist der Zwischen­ raum der beiden Skimmer (8 und 9) mit der zweiten Pumpstufe der Ionenquelle verbunden. Ionen, die durch diese Skimmer fliegen, werden mit Hilfe einer RF-Multipol-Ionenleit­ vorrichtung weitergeführt. Diese Ionenleitvorrichtung besteht aus linearen Multipolen Hier sind sie die Oktopole (10) und (11). Am Ende des Oktopols (11) ist eine Ionenlinse oder ein Ionenlinsenpaar (12) plaziert. In Massenspektrometern, die mit einer Pulssequenz betrieben werden, dient dieses Linsensystem zum Pulsen der in den Oktopolen zwischengespeicherten Ionen. In manchen ESI-Quellen besteht dies lediglich aus einer Lochblende. Wenn an die Linsen (12) ein positives Potential (z. B. +10 bis +20 V) angelegt wird, werden positive Ionen nicht herausgelassen. Sie sind im Multipol gefangen. Zum Pulsen dieser Ionen in Richtung (13) des massenspektrometrischen Analysators, wird an das Linsenpaar (12) ein negativer Spannungspuls angelegt. Die Elektrospray-Ionisierung findet unter Atmosphärendruck in der Elektrospray-Kammer (14) statt, welche mit einem Abgas-/Abflußrohr (15) ausgerüstet ist. Die nächste Vakuumstufe (16) der ESI-Quelle hat einen Druck von etwa 10² Pa und befindet sich zwischen der ESI-Kammer (14) und dem ersten Skimmer (8). Im Raum zwischen den beiden Skimmern (8 und 9) herrscht ein Druck von 10 Pa und in der Region (17), wo die Mul­ tipol-Ionenleitvorrichtung plaziert ist, herrschen etwa 10^-1 Pa.

Fig. 2-9 werden unten nur kurz beschrieben, da sie in der Beschreibung der vorteilhaften Ausführungsformen eingehend diskutiert werden.

Fig. 2. zeigt ein Ionenleitsystem mit drei hintereinander angebrachten Hexapolen mit einem quer zur Achse verschiebbar ausgelegten mittleren Hexapol.

Fig. 3 zeigt eine Verschiebungsplattform, welche durch eine einzige Verschiebungsbewegung den Wechsel der mittleren Multipol-Ionenleitvorrichtung gegen einen MALDI Probenträger ermöglicht.

Fig. 4 zeigt eine Anordnung in MALDI-Konfiguration, wobei der Hexapol und der MALDI Probenträger auf zwei verschiedene Plattformen angebracht sind.

Fig. 5 zeigt eine HF-Ionenfalle mit einer EI-Quelle, verschoben zwischen zwei Multipolen eines Triple-Multipol Ionenleitsystems nach der Entfernung des mittleren Multipols.

Fig. 6 zeigt ein Ionenleitsystem bestehend aus vier Multipolen, von denen die mittleren zwei verschiebbar angebracht sind. Durch die Verschiebung des zweiten Hexapols kann ein MAL- DI-Probenträger, und durch Verschiebung des dritten Hexapols eine Elektronenionisierungs­ quelle (EI-Quelle) in Betrieb genommen werden.

Fig. 7 zeigt ein Ionenleitsystem mit drei Multipolen. Die verschiebbare Plattform des zweiten Multipols enthält eine EI-Quelle und einen MALDI-Probenträger.

Fig. 8 beschreibt eine Anordnung, bei der auf einer rotierbaren Plattform eine EI-Quelle, ein MALDI-Probenträger und ein Hexapol angebracht sind, die durch Rotation gewechselt wer­ den können.

Fig. 9 zeigt ein Drei-Multipol-System mit einer verschiebbaren zweiten Multipol-Ionenleit­ vorrichtung. Ein MALDI-Probenträger und eine EI-Quelle können in dieser Anordnung von­ einander unabhängig bewegt werden und jeweils in Betrieb genommen werden.

Ein System mit drei hintereinander angebrachten Multipolen funktioniert als Ionenleitvor­ richtung genauso gut, wie eine einfache Multipol-Anordnung, wenn die einzelnen Multipole nahe genug zueinander angebracht sind. Fig. 2 zeigt ein solches System mit Hexapolen 19, 20 und 21, die hinter einem Skimmer (18) der Elektrosprayquelle plaziert sind, wobei der mittle­ re Hexapol (20) quer zu seiner Achse aus dem Ionenleitsystem verschiebbar angebracht ist (Pfeile), um eine andere Vorrichtung dazwischenzuschalten. Ionen (22), die aus der Elektro­ spray-Kapillare kommen, fliegen durch die Öffnung des Skimmers (18) und durch die drei Multipole (19, 20, 21) hindurch, kommen am anderen Ende heraus (13) und fliegen schließ­ lich zu dem massenspektrometrischen Analysator.

Fig. 3 beschreibt eine Verschiebungsplattform (28) mit einem Probenträgerhalter (29) und einer Betätigungsstange (30). Hiermit wird durch eine einzige Bewegung der Hexapol 20 her­ ausgenommen und der Probenträger (23) der MALDI-Quelle eingeschoben. In dieser Stellung ist dieses System für Ionen (22), die aus der Elektrosprayquelle durch den Skimmer (18) kommen, nicht durchlässig. Die ESI-Quelle sollte deswegen während dieses Betriebes ausge­ schaltet bleiben.

Eine Lochblende (31), die für positive Ionen an eine positive Spannung angeschlossen werden soll, sorgt dafür, daß die Ionen, wenn gewünscht, gespeichert werden können. Im MALDI- Betrieb werden Ionen zwischen dem MALDI-Probenträger (23) und dieser Lochblende (Ex­ traktionsplatte) (31) gespeichert. Im Elektrospray-Betrieb werden Ionen zwischen dem Skim­ mer und der Extraktionsplatte gespeichert. Im Elektrospray-Betrieb umfaßt die Speicherregi­ on die ganze Ionentransferstrecke, die aus drei Multipolen besteht. Nach der Speicherzeit wird das Potential der Extraktionsplatte negativ gemacht und die Ionen fliegen in Richtung des massenspektrometrischen Analysators hinaus.

Fig. 4 zeigt einen Probenträger (23) montiert auf einer Schubvorrichtung (34), eingeschoben in die entstandene Lücke zwischen den Hexapolen 19 und 21. Fig. 4 zeigt eine Anordnung, bei der der mittlere Hexapol (20) und der Laser-Probenträger (23) auf zwei verschiedenen Plattformen (32 und 34) montiert sind und durch die Betätigungsstangen (33 bzw. 35) vonein­ ander unabhängig bewegt werden können. Der Probenträger (23) wird benutzt, um durch La­ serdesorptions-Ionisierung (LDI) oder matrixunterstützte Laserdesorptions-Ionisierung (MALDI) Ionen zu produzieren. Ein Laserstrahl (24), der aus dem Laser (25) kommt und durch eine Linse (26) fokussiert und einen Abschwächer (27) abgeschwächt wird, trifft die Trägerplatte (23) und erzeugt Ionen, die in das Hexapol (21) und weiter in den massenspek­ trometrischen Analysator hineinfliegen. In dieser Stellung ist das System für die Ionen (22), die aus der Elektrosprayquelle kommen, nicht durchlässig. Die ESI-Quelle sollte während dieses Betriebes ausgeschaltet bleiben.

In einer Serie von Multipol-Ionenleitvorrichtungen kann eine dieser Multipol-Ionenleitvor­ richtungen durch eine Verschiebung quer zu ihrer Achse von einer HF-Ionenfalle (Paul-Falle) ersetzt werden. Die HF-Ionenfalle kann mit Mitteln zur Erzeugung von Ionen ausgestattet werden und fungiert dann als Ionenquelle. Die Möglichkeit der Ionen-Isolierung in einer Paulfalle, bevor die eigentliche massenspektrometrische Analyse in einem weiteren Analysa­ tor stattfindet, stellt eine attraktive Option dar.

Fig. 5 zeigt eine Paul-Falle (36) die in die Ionenleitstrecke eingeschoben ist. Die Schiebevor­ richtung des zweiten Multipols ist in dieser Zeichnung nicht gezeigt worden. Ein Elektronen­ generator (40) dient zur Bildung eines Elektronenstrahls, der zur Erzeugung der Ionen benutzt wird.

Fig. 6 zeigt ein System mit mehreren beweglichen Multipol-Ionenleitvorrichtungen, die hin­ tereinander geschaltet sind. Die mittleren Zwei (41 und 42) von diesen Multipol-Ionenleit­ vorrichtungen sind beweglich ausgeführt. Der Multipol (41) ist in einer Plattform (43) mon­ tiert, die sich mit Hilfe der Stange (44) verschieben läßt. Auf derselben Plattform (43) ist auch ein MALDI Probenträger (23) angebracht. Der im dargestellten EI-Betrieb nicht eingeschal­ tete Laserstrahl (45, gestrichelt) trifft in der MALDI-Stellung im Punkt (47) die eingeschobe­ ne Probe. Die EI-Quelle ist zusammen mit der Multipol-Ionenleitvorrichtung (42) auf der Plattform (46) montiert. Hier ist (48) das Ionisierungsvolumen, (49) einer der beiden Leitma­ gneten der EI-Quelle, (50) der Repeller, (51) das Filament, und (52) sind die Ionenlinsen. Die Plattform (46) kann durch die Stange (53) bewegt werden. Diese Bewegungsstange (53) ist hier an der Seite der Plattform (46) montiert, damit ein Festproben-Schubstange (56) oder eine Gas/Flüssigproben-Sonde zentriert in die EI-Quelle durch die zuständige Öffnung (54) eingeschoben werden kann. Die Probe, die sich in einem Tiegel an der heizbaren der Spitze (57) der Schubstange (56) befindet, wird durch die Führung (54) in das Ionisierungsvolumen (48) eingeschoben. Elektronen, die von dem Filament (51) erzeugt werden und sich senkrecht zur Papierebene (in das Papier hinein) bewegen, stoßen mit den Molekülen der Probe und ionisieren sie. Zwei Stabmagnete (wohlbekannt in den Elektronenstoßquellen), die auf einer Achse senkrecht zur Papierebene angebracht sind und von denen nur einer (49) in der Zeich­ nung sichtbar ist, bündeln die Elektronen, indem sie diese in winzige Zyklotronbahnen zwin­ gen.

Ionen, die in irgendeiner Ionenquelle in diesem System erzeugt werden, können in dem letz­ ten Hexapol (21) gespeichert werden, während ein Quellenwechsel unternommen wird. Dazu sind die Extraktionsplatte (31) und die zusätzliche Lochblende (55) angebracht. Diese beiden Lochblenden werden zum Speichern der Ionen in dieser Stufe auf ein positives Potential ge­ bracht. Elektrospray-generierte Ionen werden somit in dem dritten Hexapol gespeichert. Mit Hilfe einer der Schiebevorrichtungen wird eine weitere Ionenquelle vorgeschoben und neue Ionen aus dieser Quelle können mit den Elektrospray-generierten gemischt werden. Sie wer­ den anschließend gemeinsam in den massenspektrometrischen Analysator überführt.

Fig. 7 beschreibt eine Anordnung von drei hintereinander angebrachten Multipol-Ionenleit­ vorrichtungen (19, 20, 21) hinter dem Skimmer (18) der Elektrosprayquelle, von denen die mittlere (20) beweglich ist und in einer Plattform (58) gemeinsam mit einem MALDI Pro­ benträger (23) und einer EI-Quelle montiert ist. Durch entsprechende Verschiebungen der Plattform (58) kann von Elektrospray-Massenspektrometrie in MALDI-Massenspektrometrie oder in EI-Massenspektrometrie umgeschaltet werden.

Es können auch auf einer rotierbaren Platform mehrere Ionenquellen montiert werden, die durch das Rotieren der Plattform nacheinander in Betrieb genommen werden können.

Fig. 8 beschreibt eine Anordnung, bei der auf einer rotierbaren Plattform (59) eine Elektro­ nen-Ionisierungsquelle (60), ein MALDI-Probenträger (61) und ein Hexapol (20) angebracht sind. Diese rotierbare Plattform (59) ist der verschiebbaren Plattform (58) aus der Fig. 7 im Prinzip sehr ähnlich. Der Quellenwechsel findet hier durch eine Rotation (63) der Plattform (59) um den Mittelpunkt 62 statt, im Gegensatz zu einer Verschiebung, wie in der Fig. 7 dargestellt. Einer der Stabmagnete (64) der Elektronenquelle und das Führungsloch (65) für die Proben-Schubstange ist in der Zeichnung sichtbar. Durch eine Rotation der Plattform (59) können eine der alternativen Ionenquellen in Betrieb genommen werden oder aber der Hexapol auf die Achse der übrigen beiden Hexapole gebracht werden. In dem letzteren Fall werden die Ionen die in der Elektrosprayquelle (nicht gezeichnet) gebildet werden in den massenspektrometrischen Analysator weitergeleitet.

Fig. 9 zeigt eine Anordnung, in der die mittlere Multipol-Ionenleitvorrichtung (20) eines Sy­ stems von drei Multipolen durch eine Bewegung quer zu der Achse entfernt wird, während ein MALDI-Probenträger (66) oder eine EI-Quelle (67) eingeschoben und in Betrieb genom­ men wird. Der mittlere Hexapol (20) ist in einem beweglichen Rahmen (68) motiert. Die EI- Quelle sowie der MALDI-Probenträger sind auf schräg verschiebbare Träger (69 und 70) an­ gebracht, die auf den Achsen 71 und 72 verschoben werden. Die beiden Träger können von­ einander unabhängig bewegt werden, und jeweils eine Quelle kann in Betrieb genommen werden. Wenn der mittlere Hexapol auf der Achse 73 ist, werden die in der endständig mon­ tierten ESI-Quelle (nicht gezeichnet) erzeugten Ionen (22) im Massenspektrometer gemessen.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum abwechselnden Betrieb mehrerer Ionenquellen in einem Massenspek­ trometer, das mit einer fest montierten Ionenquelle und einer Ionenleitstrecke ausgerüstet ist, welche die fest montierte Ionenquelle mit dem massenspektrometrischen Analysator verbindet und aus mehreren Hochfrequenz-Multipol-Ionenleitvorrichtungen besteht, die in Reihe angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Hochfrequenz-Multipol-Ionenleitvorrichtungen mit Hilfe einer Be­ wegungsvorrichtung gegen eine vakuuminterne Ionenquelle ausgetauscht werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Hochfrequenz- Multipol-Ionenleitvorrichtungen zusammen mit einer oder mehreren der vakuuminternen Ionenquellen auf einer gemeinsamen Bewegungsvorrichtung angebracht ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der in Reihe angeordneten Hochfrequenz-Multipol-Ionenleitvorrichtungen mit Hilfe jeweils einer Bewegungsvorrichtung gegen vakuuminterne Ionenquellen ausge­ tauscht werden können, welche sich voneinander unterscheiden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fest montierte Ionenquelle vakuumextern angebracht ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vakuumexterne Ionen­ quelle eine Elektrosprayionenquelle ist.