DE202005000505U1

DE202005000505U1 - Massenspektrometer

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Publication number: DE202005000505U1
Application number: DE200520000505
Authority: DE
Original assignee: Micromass UK Ltd
Current assignee: Micromass UK Ltd
Priority date: 2005-01-13
Filing date: 2005-01-13
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2015-01-14

Abstract

Massenspektrometer mit einer Ionenführung, wobei die Ionenführung eine äußere Elektrode und eine innere Elektrode, die innerhalb der äußeren Elektrode ausgebildet ist, aufweist, wobei bei der Verwendung die innere und die äußere Elektrode auf einer Gleichspannungspotentialdifferenz gehalten werden, so dass Ionen eine erste radiale Kraft in Richtung der inneren Elektrode erfahren, und wobei bei der Verwendung eine Wechselspannung oder RF- bzw. HF-Spannung auf die innere und/oder die äußere Elektrode aufgebracht wird, so dass Ionen eine zweite radiale Kraft in Richtung der äußeren Elektrode erfahren.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Massenspektrometer.
Ionenführungen sind bekannt, die zum Transport von Ionen zwischen unterschiedlichen Regionen in einem Massenspektrometer verwendet werden. Beispielsweise kann eine Innenführung verwendet werden zum Transport von Ionen von oder zu einer Innenquelle, einer Kollisionszelle, einem Massenanalysator oder zwischen Regionen mit unterschiedlichen Gasdrücken. Ionenführungen können auch als Gaszellen zur Kollisionskühlung oder Kollisionserwärmung kontinuierlicher Strahlen oder Pakete von Ionen durch Kollision der Ionen mit einem Gas verwendet werden. Kollisionskühlung vermindert die durchschnittliche kinetische Energie der Ionen, was beispielsweise vorteilhaft ist für die anschließende Massenanalyse der Ionen unter Verwendung eines Flugzeit-Massenanalysators ("TOF"). Alternativ können Ionen innerhalb der Innenführung kollisionserwärmt werden während des Transports zwischen zwei Regionen, so dass die Ionen fragmentieren. Das Produkt, Tochter- oder Fragmentionen, kann dann massenanalysiert werden zur Bestimmung der chemischen Struktur der assoziierten Eltern- bzw. Ausgangsionen.
Herkömmliche Ionenführungen können einen Multipol-Parallelstabsatz von Elektroden aufweisen, beispielsweise einen Quadropol-, Hexapolstabsatz oder einen Stabsatz höherer Ordnung oder einen gestapelten konzentrischen Kreisringsatz von Elektroden (d.h. eine "Ionentunnel" – Ionen führung) mit einer Anzahl von Elektroden mit Öffnungen, durch die die Ionen bei der Verwendung transmittiert bzw. übertragen werden. Wechselspannungen oder RF- bzw. HF-Spannungen werden auf entgegengesetzte Stäbe in dem Multipol-Stabsatz oder auf alternierende Ringe in einer Ionentunnel-Ionenführung aufgebracht, so dass die auf die entgegengesetzten Stäbe oder alternierenden Ringe aufgebrachten Spannungen entgegengesetzte Phasen aufweisen. Die Geometrien der Elektroden in einem Multipol-Stabsatz oder einer Ringsatz-Ionenführung sind so angeordnet, dass inhomogene elektrische Wechselstrom-/HF-Felder Pseudopotentialsenken oder Kanäle innerhalb der Ionenführung erzeugen. Die Ionen werden vorzugsweise in diesen Potentialsenken gehalten und durch die Ionenführung geführt.
Ein signifikantes Thema bei Multipol-Stabsatzführungen wie etwa Quadropol-, Hexapol- oder Oktopol-Stabsätzen ist, dass diese relativ komplexe Anordnungen darstellen und daher relativ teuer in der Herstellung sind. Die Komplexität und die Kosten werden zu einem besonders signifikanten Problem, wenn die Multipol-Stabsatz Ionenführung Ionen über eine relativ lange Strecke transportieren soll.
Eine andere bekannte Form der Ionenführung ist die elektrostatische Teilchenführung ("EPG"), die eine zylindrische Elektrode mit einem Führungsdraht, der entlang der Mittelachse des Zylinders verläuft, aufweist. Unterschiedliche statische Gleichspannungen können auf den Führungsdraht und die leitende äußere zylindrische Elektrode aufgebracht werden, so dass, beispielsweise, der Führungsdraht mit einem Gleichspannungspotential verbunden sein kann, das Ionen anzieht, und die äußere zylindrische Elektrode mit einem Gleichspannungspotential verbunden sein kann, welches Ionen abstößt. Injizierte Ionen werden elliptischen Bahnen um den Führungsdraht unter Hochvakuumbedingungen folgen, andern falls würde Geschwindigkeit der Ionen durch Kollisionen mit Gasmolekülen gedämpft werden, und die Ionen würden beim Auftreffen auf den Führungsdraht entladen. Die Potentialdifferenz zwischen dem Führungsdraht und der äußeren zylindrischen Elektrode erzeugt eine steile logarithmische Potentialsenke innerhalb der Ionenführung, wobei die Mitte der Potentialsenke am Führungsdraht lokalisiert ist. Der Führungsdraht kann, für positiv geladene Ionen, auf einem niedrigeren Potential sein als die äußere zylindrische Elektrode, so dass positive Ionen radial nach innen in Richtung der Führungsdrahtelektrode angezogen werden. Negativ geladene Ionen innerhalb der elektrostatischen Teilchenführung werden in Richtung der äußeren zylindrischen Elektrode angezogen werden und verloren gehen. Alternativ kann der Führungsdraht auf einem höheren Potential relativ zu der äußeren zylindrischen Elektrode gehalten werden, so dass negative Ionen radial nach innen in Richtung des Führungsdrahtes angezogen werden, und positiv geladene Ionen abgestoßen werden.
Einige der positiven oder negativen Ionen, die von dem Führungsdraht angezogen werden, treten in stabile Umlaufbahnen um den Führungsdraht entlang der Länge der Ionenführung ein, andere Ionen werden jedoch auf den Führungsdraht auftreffen und verloren gehen. Die Transmissionsverluste aufgrund von Innenkollisionen mit dem Führungsdraht werden abhängen von dem Radius des Führungsdrahtes und der Energie und räumlichen Verteilung der Ionen, die in die Führungsdraht- Ionenführung eintreten. Signifikante Transmissionsverluste werden auftreten, wenn Ionen kinetische Energien in der radialen Richtung aufweisen, die größer als die Tiefe der Potentialsenke in der zylindrischen Elektrode sind. Diese energetischen Ionen werden dazu neigen, auf die innere Fläche der zylindrischen Elektrode zu treffen, und werden neutralisiert und gehen verloren. Weitere signifikante Transmissionsverluste werden auch beobachtet, wenn die herkömmliche Innendraht Ionenführung bei relativ hohen Drücken betrieben wird. Bei höheren Drücken ist die mittlere freie Weglänge zwischen Kollisionen zwischen Ionen und neutralen Gasmolekülen signifikant kürzer als die Länge der Führungsdrahtionenführung, und somit werden Ionen dazu neigen, mit den Gasmolekülen vielfach zu kollidieren, bevor sie die Ionenführung verlassen. Diese Kollisionen bewirken, dass die Ionen kinetische Energie verlieren, was dazu führt, dass die Ionen sich spiralförmig auf den Führungsdraht zubewegen und somit verloren gehen.
In Anbetracht der oben diskutierten Probleme werden Führungsdrahtionenführungen nur verwendet zum Transport von Ionen durch Regionen relativ geringen bzw. niedrigen Gasdrucks, wobei Kollisionen zwischen Ionen und Gasmolekülen unwahrscheinlich sind.
Es wird daher angestrebt, eine verbesserte Führungsdrahtionenführung bereitzustellen, und insbesondere eine Führungsdrahtionenführung bereitzustellen, die geeignet ist für die Verwendung bei relativ hohen Drücken.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Massenspektrometer bereitgestellt mit einer Ionenführung mit einer äußeren Elektrode und einer inneren Elektrode, die innerhalb der äußeren Elektrode angeordnet ist. Bei der Verwendung werden die äußere und die innere Elektrode auf einer DC- bzw. Gleichspannungspotentialdifferenz gehalten, so dass Ionen eine erste radiale Kraft in Richtung der inneren Elektrode erfahren. Eine AC- bzw. Wechselspannung oder HF-Spannung wird auch auf die innere und/oder äußere Elektrode aufgebracht, so dass Ionen eine zweite radiale Kraft in Richtung der äußeren Elektrode erfahren.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Wechselspannung oder HF-Spannung eine einphasige Wechselspannung oder HF-Spannung, die auf die innere oder äußere Elektrode angewendet wird. Alternativ kann die Wechselspannung oder HF-Spannung eine zweiphasige Wechselspannung oder HF-Spannung umfassen, wobei eine erste Phase auf die innere Elektrode und eine zweite entgegengesetzte Phase auf die äußere Elektrode angewendet wird. Vorzugsweise hat die Wechselspannung oder HF-Spannung eine Frequenz von < 100 kHz, 100–200 kHz, 200–300 kHz, 300–400 kHz, 400–500 kHz, 0,5–1,0 MHz, 1,0–1,5 MHz, 1,5–2,0 MHz, 2,0–2,5 MHz, 2,5–3,0 MHz, 3,0–3,5 MHz, 3,5–4,0 MHz, 4,0–4,5 MHz, 4,5–5,0 MHz, 5,0–5,5 MHz, 5,5–6,0 MHz, 6,0–6,5 MHz, 6,5–7,0 MHz, 7,0–7,5 MHz, 7,5–8,0 MHz, 8,0–8,5 MHz, 8,5–9,0 MHz, 9,0–9,5 MHz, 9,5–10,0 MHz oder > 10,0 MHz. Die Amplitude der Wechselspannung oder HF-Spannung beträgt vorzugsweise < 50 V Spitze zu Spitze bzw. peak-to-peak, 50–100 V Spitze zu Spitze, 100–150 V Spitze zu Spitze, 150–200 V Spitze zu Spitze, 200–300 V Spitze zu Spitze, 300–400 V Spitze zu Spitze, 400–500 V Spitze zu Spitze, 500–600 V Spitze zu Spitze, 600–700 V Spitze zu Spitze, 700–800 V Spitze zu Spitze, 800–900 V Spitze zu Spitze, 900–1000 V Spitze zu Spitze, 1000–1100 V Spitze zu Spitze, 1100–1200 V Spitze zu Spitze, 1200–1300 V Spitze zu Spitze, 1300–1400 V Spitze zu Spitze, 1400–1500 V Spitze zu Spitze oder > 1500 V Spitze zu Spitze.
In einer Ausführungsform kann die zeitliche Steuerung bzw. Taktung der Pulse von Ionen, die auf die Innenführung gerichtet sind, phasenstarr wie synchronisiert mit den Wechselstrom-/HF-Spannungen, die auf die Elektroden aufgebracht werden, sein. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform können Ionen beispielsweise eingerichtet werden, in die Innenführung einzutreten, wenn die Wechselspannung bzw. HF-Spannung einen Nulldurchgang hat. Alternativ kann die Phase phasenstarr ausgebildet werden bzw. phasengerastet werden, so dass die Wechselspannung oder HF-Spannung keinen Nulldurchgang hat, wenn die Ionen in die Ionenführung eintreten. Beispielsweise kann die Wechselspannung bzw. HF-Spannung derart eingerichtet sein, dass wenn Ionen in die bevorzugte Ionenführung eintreten, das elektrische Wechselstrom- bzw. HF-Feld eine Größe aufweist, die eine relativ große Kraft auf die Ionen in Richtung der äußeren Elektrode erzeugt. Auf diese Weise werden Ionen, die zunächst unter einem Winkel bezüglich der inneren Elektrode in die Ionenführung eintreten, sich nicht zu nah an die innere Elektrode bewegen, und somit im wesentlichen nicht so viel radiale kinetische Energie aus dem elektrischen Wechselstrom- bzw. HF-Feld aufnehmen. Entsprechend werden Ionen, die zunächst in Richtung der inneren Elektrode sich bewegen, in der Ionenführung stabiler sein und werden mit einer größeren Wahrscheinlichkeit vom Eingang zum Ausgang der Ionenführung transmittiert bzw. übertragen.
Vorzugsweise wird die äußere oder innere Elektrode bei der Verwendung auf einem Gleichspannungspotential von < –500 V, –500 bis –400 V, –400 bis –300 V, –300 bis –200 V, –200 bis –100 V, –100 bis –75 V, –75 bis –50 V, –50 bis –25 V, –25 bis 0V, 0V, 0–25 V, 25–50 V, 50–75 V, 75–100 V, 100–200 V, 200–300 V, 300–400 V, 400–500 V oder > 500 V gehalten. Die Gleichspannungspotentialdifferenz zwischen der äußeren Elektrode und der inneren Elektrode kann bei der Verwendung auf einer Potentialdifferenz von 0,1–5 V, 5–10 V, 10–15 V, 15–20 V, 20–25 V, 25–30 V, 30–40 V, 40–50 V, und > 50 V, – 0,1 bis –5 V, –5 bis –10 V, –10 bis –15 V, –15 bis –20 V, – 20 bis –25 V, –25 bis –30 V, –30 bis –40 V, –40 bis –50 V oder < –50 V gehalten werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die innere Elektrode einen Führungsdraht auf. Wenigstens 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% oder 100% der inneren Elektrode kann einen Halbleiter- oder Widerstandsdraht aufweisen, und bei der Verwendung kann ein axialer Gleichspannungspotentialgradienz über wenigstens 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% oder 100% der inneren Elektrode durch Aufbringen einer Gleichspannungspotentialdifferenz über 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% oder 100% der inneren Elektrode aufrecht erhalten werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann die innere Elektrode eine zylindrische Elektrode oder eine Anzahl von konzentrischen zylindrischen Elektroden aufweisen. Ein axialer Gleichspannungspotentialgradient kann entlang wenigstens 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% oder 100% der inneren Elektrode aufrecht erhalten werden durch Aufrechterhaltung wenigstens einiger aus der Anzahl der konzentrischen zylindrischen Elektroden auf unterschiedlichen Gleichspannungspotentialen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die innere und/oder die äußere Elektrode eine Anzahl von Elektroden auf, so dass in einem Betriebsmodus ein axialer Gleichspannungsgradient über wenigstens 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% oder 100% der Länge der inneren und/oder äußeren Elektrode aufrecht erhalten werden kann, so dass Ionen wenigstens entlang eines Abschnitts der Ionenführung gedrängt werden. Der axiale Gleichspannungsgradient kann im wesentlichen konstant in der Zeit gehalten werden während Ionen sich entlang der Ionenführung bewegen. Alternativ kann der axiale Gleichspannungsgradient mit der Zeit variieren, während sich Ionen entlang der Ionenführung bewegen.
Die Ionenführung kann aufweisen 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 oder >30 Segmente, wobei jedes Segment 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 oder >30 Elektroden aufweist. Die Elektroden in jedem Segment oder einer Anzahl von Segmenten werden vorzugsweise auf im wesentlichen dem gleichen Gleichspannungspotential gehalten. Jedes Segment kann im wesentlichen auf dem gleichen Gleichspannungspotential wie das nachfolgende n-te Segment gehalten werden, wobei n gleich 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 oder >30 ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden Ionen innerhalb der Ionenführung durch eine reale bzw. echte Potentialbarriere oder Potentialsenke begrenzt bzw. eingegrenzt. Vorzugsweise wird die Transitzeit von Ionen durch die Ionenführung ausgewählt aus der Gruppe die besteht aus: kleiner oder gleich 20ms, kleiner oder gleich 10ms, kleiner oder gleich 5ms, kleiner oder gleich 1ms und kleiner oder gleich 0,5ms.
In einer weiteren Ausführungsform können eine oder mehrere transiente Gleichspannungen oder eine oder mehrere transiente Gleichspannungswellenformen zunächst an einer ersten axialen Position bereitgestellt werden und dann nachfolgend an einer zweiten und dann an einer dritten unterschiedlichen axialen Position entlang der Ionenführung. Die eine oder mehreren transienten Gleichspannungen oder die eine oder mehreren transienten Gleichspannungswellenformen können sich von einem Ende der Ionenführung zu einem anderen Ende der Ionenführung bewegen, so dass Ionen entlang der Ionenführung gedrängt werden. Vorzugsweise erzeugen die eine oder mehreren transienten Gleichspannungen einen Potentialhügel oder eine Potentialbarriere, eine Potentialsenke, vielfache Potentialhügel oder Potentialbarrieren, vielfache Potentialsenken, eine Kombination eines Potentialhügels oder einer Potentialbarriere mit einer Potentialsenke, oder eine Kombination einer Vielzahl von Potentialhügeln oder Potentialbarrieren mit einer Vielzahl von Potentialsenken. Die eine oder die mehreren transienten Gleichspannungswellenformen können eine sich wiederholende Wellenform, wie etwa eine Rechteckwelle, umfassen. Die Amplitude der einen oder mehreren transienten Gleichspannungen oder der einen oder mehreren transienten Gleichspannungswellenformen können im wesentlichen konstant bleiben oder mit der Zeit variieren. Die Amplitude der einen oder mehreren transienten Gleichspannungen oder der einen oder mehreren transienten Gleichspannungswellenformen können mit der Zeit zunehmen, mit der Zeit zunehmen und wieder abnehmen, mit der Zeit abnehmen oder mit der Zeit abnehmen und dann wieder zunehmen.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Ionenführung eine stromaufwärtige Eingangsregion, eine stromabwärtige Ausgangsregion und eine Zwischenregion aufweisen. In der Eingangsregion, der Zwischenregion und der Ausgangsregion kann die Amplitude der einen oder mehreren transienten Gleichspannungen oder der einen oder mehreren transienten Gleichspannungswellenformen eine erste Amplitude, eine zweite Amplitude bzw. eine dritte Amplitude aufweisen. Die Eingangs- und/oder Ausgangsregion kann umfassen < 5%; 5– 10%, 10–15%, 15–20%, 20–25%, 25–30%, 30–35%, 35–40% oder 40–45% der gesamten axialen Länge der Ionenführung. Vorzugsweise sind die ersten und/oder dritten Amplituden im wesentlichen gleich Null und die zweite Amplitude im wesentlichen ungleich Null. Die zweite Amplitude kann größer als die erste und/oder dritte Amplitude(n) sein.
In einer weiteren Ausführungsform bewegen sich die eine oder mehreren transienten Gleichspannungen oder die eine oder mehreren transienten Gleichspannungswellenformen mit einer ersten Geschwindigkeit entlang der Ionenführung. Die erste Geschwindigkeit kann entweder im wesentlichen kon stant bleiben, variieren, zunehmen, zunehmen und dann abnehmen, abnehmen, abnehmen und dann zunehmen, auf im wesentlichen Null abnehmen, ihre Richtung umkehren oder auf im wesentlichen Null abnehmen und dann ihre Richtung ändern. Die eine oder mehreren transienten Gleichspannungen oder die eine oder mehreren transienten Gleichspannungswellenformen bewirken vorzugsweise, dass Ionen innerhalb der Ionenführung sich mit einer zweiten Geschwindigkeit entlang der Ionenführung bewegen. Die erste Geschwindigkeit und die zweite Geschwindigkeit können im wesentlichen gleich sein. Die ersten und zweiten Geschwindigkeiten können um Beträge differieren, die kleiner oder gleich sind 100 m/s, 90 m/s, 80 m/s, 70 m/s, 60 m/s, 50 m/s, 40 m/s, 30 m/s, 20 m/s, 10 m/s, 5 m/s oder 1 m/s. Die ersten und/oder zweiten Geschwindigkeiten können 10–250 m/s, 250–500 m/s, 500–750 m/s, 750–1000 m/s, 1000–1250 m/s, 1250–1500 m/s, 1500–1750 m/s, 1750–2000 m/s, 2000–2250 m/s, 2250–2500 m/s, 2500–2750 m/s oder 2750–3000 m/s sein bzw. betragen.
In einer bevorzugten Ausführungsform können die eine oder mehreren transienten Gleichspannungen oder die eine oder mehreren transienten Gleichspannungswellenformen eine Frequenz oder Wellenlänge aufweisen, die im wesentlichen konstant bleibt, variiert, zunimmt, zunimmt und dann abnimmt, abnimmt oder abnimmt und dann zunimmt.
In einer weiteren Ausführungsform können zwei oder mehr transiente Gleichspannungen oder zwei oder mehr transiente Gleichspannungswellenformen im wesentlichen gleichzeitig entlang der Ionenführung sich bewegen. Die zwei oder mehreren transienten Gleichspannungen oder Wellenformen können eingerichtet sein, so dass sie sich in der gleichen Richtung bewegen, in entgegengesetzten Richtungen, aufeinander zu oder voneinander weg. Die eine oder mehreren transienten Gleichspannungen oder Wellenformen können wiederholt gene riert bzw. erzeugt werden und sich entlang der Ionenführung bewegen. Die Frequenz der Erzeugung der einen oder mehreren transienten Gleichspannungen oder Wellenformen kann im wesentlichen konstant bleiben, variieren, zunehmen, zunehmen und dann abnehmen, abnehmen, oder abnehmen und dann zunehmen.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Massenspektrometer einen Innendetektor aufweisen, der ausgebildet ist, um im wesentlich phasenstarr bezüglich Pulsen von Ionen zu sein, die aus dem Ausgang der Ionenführung austreten. Das Massenspektrometer kann ferner oder alternativ einen Flugzeit-Massenanalysator aufweisen mit einer Elektrode zur Injizierung von Ionen in eine Drift- oder Flugregion, wobei die Elektrode eingerichtet ist, um in einer im wesentlichen synchronisierten Weise bezüglich der Pulse von Ionen, die aus dem Ausgang der Ionenführung austreten, energetisiert bzw. mit Energie versorgt zu werden. Das Massenspektrometer kann ferner oder alternativ eine Ionenfalle aufweisen, die stromabwärts der Ionenführung angeordnet ist, wobei die Ionenfalle ausgebildet ist zur Speicherung und/oder Freigabe von Ionen in bzw. aus der Ionenfalle in ein bezüglich der Pulse von Ionen, die aus dem Ausgang der Ionenführung austreten, synchronisierten Weise. Das Massenspektrometer kann ferner einen Massenfilter aufweisen, der stromabwärts der Ionenführung angeordnet ist. Ein Masse-Ladungs-Verhältnis-Transmissionsfenster des Massenfilters kann variiert werden in einer im wesentlichen bezüglich der Pulse von Ionen, die aus dem Ausgang der Ionenführung austreten, synchronisierten Weise um Ionen auszuwählen, die einen bestimmten Ladungszustand aufweisen. Pulse von Ionen, die in die Ionenführung eintreten, können auch bezüglich der transienten Gleichspannungspotentiale oder Wellenformen synchronisiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Ionenführung einen, zwei oder mehr als zwei Eingänge zur Aufnahme von Ionen, und einen, zwei oder mehr Ausgänge, aus denen Ionen aus der Ionenführung austreten, aufweisen. Die innere und/oder äußere Elektrode kann auch im wesentlichen Y- förmig ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Ionenführung wenigstens einen Ausgang zur Aufnahme von Ionen entlang einer ersten Achse und wenigstens einen Ausgang, aus dem Ionen aus der Ionenführung entlang einer zweiten Achse austreten, auf, wobei die äußere Elektrode und/oder die innere Elektrode zwischen dem Eingang und dem Ausgang gekrümmt sind. Die Ionenführung kann, beispielsweise, im wesentlich "S"-fömig ausgebildet sein und/oder einen einzigen Umkehr- bzw. Wendepunkt aufweisen. Die zweite Achse kann auch lateral bezüglich der ersten Achse versetzt ausgebildet sein. Die zweite Achse kann um einen Winkel θ bezüglich der ersten Achse geneigt sein, wobei θ > 0°. Vorzugsweise fällt θ in den Bereich < 10°, 10–20°, 20–30°, 30–40°, 40–50°, 50– 60°, 60–70°, 70–80°, 80–90°, 90–100°, 110–110°, 110–120°, 120–130°, 130–140°, 140–150°, 150–160°, 160–170° oder 170– 180°.
Die bevorzugte Ionenführung kann auch wenigstens einen Abschnitt aufweisen, der in Größe und/oder Form entlang der Länge der Ionenführung variiert, oder kann eine Breite und/oder Höhe aufweisen, die progressiv in ihrer Größe konisch zuläuft.
In einer weniger bevorzugten Ausführungsform kann die Ionenführung eine innere Elektrode aufweisen, die versetzt bezüglich der Mittelachse der äußeren Elektrode angeordnet ist. Die Strecke bzw. Distanz zwischen der inneren Elektro de und der äußeren Elektrode kann entlang wenigstens eines Teils der Ionenführung variieren.
Das Massenspektrometer weist vorzugsweise eine Elektrospray-Ionenquelle ("ESI"), eine Atmosphärendruck-chemische-Ionisations-Ionenquelle ("APCI"), eine Atmosphärendruck-Photoionisations-Ionenquelle ("APPI"), eine matrixunterstütze Laserdesorptionsionisations-Ionenquelle ("MALDI"), eine Laserdesorptions-Ionisations-Ionenquelle ("LDI"), eine induktiv gekoppelte Plasmaionenquelle ("ICP"), eine Elektronenauftreff-Ionenquelle ("EI"), eine Chemische-Ionisations-Ionenquelle ("CI"), eine Schnelle-Atom-Beschuß-Ionenquelle ("FAB") oder ein Flüssig-Sekundärionen-Massenspektrometrie-Ionenquelle ("LSIMS") auf. Die Ionenquelle kann gepulst oder kontinuierlich ausgebildet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Eingang und/oder Ausgang der Ionenquelle auf einem Potential gehalten, so dass Ionen an den Eingang und/oder an den Ausgang der Ionenquelle reflektiert werden. Wenigstens eine Ringlinse, Plattenelektrode oder Gitterelektrode kann an dem Eingang und/oder dem Ausgang der Ionenquelle angeordnet sein und auf einem Potential gehalten werden, so dass Ionen an dem Eingang und/oder dem Ausgang der Ionenquelle reflektiert werden. Eine Wechselspannung oder eine HF-Spannung und/oder Gleichspannung kann auf die wenigstens eine Ringlinse, Plattenelektrode oder Gitterelektrode aufgebracht werden, so dass Ionen an dem Eingang und/oder dem Ausgang der Ionenführung reflektiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Massenspektrometer ferner einen Massenanalysator auf, der stromabwärts der Ionenführung angeordnet ist. Der Massenanalysator kann beispielsweise einen Flugzeit-Massenanalysator, einen Quadrupol-Massenanalysator, einen Fouriertransformations- Ionenzyklotron-Resonanz-Massenanalysator ("FTICR"), eine 2D (lineare) Quadrupol-Ionenfalle, eine 3D (Paul) Quadrupolionenfalle oder einen Magnetsektor-Massenanalysator aufweisen.
Vorzugsweise kann die Ionenführung in einem Betriebsmodus bzw. einer Betriebsart bei der Verwendung auf relativ hohen Drücken gehalten werden, beispielsweise größer oder gleich 0,0001 mbar, größer oder gleich 0,0005 mbar, größer oder gleich 0,001 mbar, größer oder gleich 0,005 mbar, größer oder gleich 0,01 mbar, größer oder gleich 0,05 mbar, größer oder gleich 0,1 mbar, größer oder gleich 0,5 mbar, größer oder gleich 1 mbar, größer oder gleich 5 mbar, größer oder gleich 10 mbar, kleiner oder gleich 10 mbar, kleiner oder gleich 5 mbar, kleiner oder gleich 1 mbar, kleiner oder gleich 0,5 mbar, kleiner oder gleich 0,1 mbar, kleiner oder gleich 0,05 mbar, kleiner oder gleich 0,01 mbar, kleiner oder gleich 0,005 mbar, kleiner oder gleich 0,001 mbar, kleiner oder gleich 0,0005 mbar, kleiner oder gleich 0,0001 mbar. Die Ionenführung kann bei der Verwendung auf einem Druck gehalten werden zwischen 0,0001 und 10 mbar, zwischen 0,0001 und 1 mbar, zwischen 0,0001 und 0,1 mbar, zwischen 0,0001 und 0,01 mbar, zwischen 0,0001 und 0,001 mbar, zwischen 0,001 und 10 mbar, zwischen 0,001 und 1 mbar, zwischen 0,001 und O,1mbar, zwischen 0,001 und 0,01 mbar, zwischen 0,01 und 10 mbar, zwischen 0,01 und 1 mbar, zwischen 0,01 und 0,1 mbar, zwischen 0,1 und 10 mbar, zwischen 0,1 und 1 mbar, zwischen 1 und 10 mbar.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Ionenführung bei der Verwendung auf relativ niedrigen Drücken gehalten werden, beispielsweise größer oder gleich 1×10^–7 mbar, größer oder gleich 5×10^–7 mbar, größer oder gleich 1×10^–6 mbar, größer oder gleich 5×10^–6 mbar, größer oder gleich 1×10^–5 mbar, größer oder gleich 5×10^–5 mbar, kleiner oder gleich 1x10^–4 mbar, kleiner oder gleich 5×10^–5 mbar, kleiner oder gleich 1×10^–5 mbar, kleiner oder gleich 5×10^–6 mbar, kleiner oder gleich 1×10^–6 mbar, kleiner oder gleich 5×10^–7 mbar, kleiner oder gleich 1×10^–7 mbar. Die Ionenführung kann auch auf einem Druck zwischen 1×10^–7 und 1×10^–4 mbar, zwischen 1×10^–7 und 5×10^–5 mbar, zwischen 1×10^–7 und 1×10^–5 mbar, zwischen 1×10^–7 und 5×10^–6 mbar, zwischen 1×10^–7 und 1×10^–6 mbar, zwischen 1×10^–7 und 5×10^–7 mbar, zwischen 5×10^–7 und 1×10^–4 mbar, zwischen 5×10^–7 und 5×10^–5 mbar, zwischen 5×10^–7 und 1×10^–5 mbar, zwischen 5×10^–7 und 5×10^–6 mbar, zwischen 5×10^–7 und 1×10^–6 mbar, zwischen 1×10^–6 mbar und 1×10^–4 mbar, zwischen 1×10^–6 und 5×10^–5 mbar, zwischen 1×10^–6 und 1×10^–5 mbar, zwischen 1×10^–6 und 5×10^–6 mbar, zwischen 5×10^–6 und 1×10^–4 mbar, zwischen 5×10^–6 und 5×10^–5 mbar, zwischen 5×10^–6 und 1×10^–5 mbar, zwischen 1×10^–5 mbar und 1×10^–4 mbar, zwischen 1×10^–5 und 5×10^–5 mbar, zwischen 5×10^–5 und 1×10^–4 mbar gehalten werden.
Gemäß einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Massenspektrometer mit einer Ionenführung mit einem Führungsdraht, einer zylindrischen oder Stapelektrode und einer äußeren zylindrischen Elektrode bereit, wobei, bei der Verwendung, sowohl eine Wechselspannungs- als auch eine Gleichspannungspotentialdifferenz zwischen dem Führungsdraht, der zylindrischen oder Stabelektrode und der äußeren zylindrischen Elektrode aufrecht erhalten wird.
Mit der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Massenspektrometrie mit folgenden Schritten realisierbar: Führung von Ionen entlang einer Ionenführung mit einer äußeren Elektrode und einer inneren Elektrode, die innerhalb der äußeren Elektrode angeordnet ist, Aufrechterhaltung der inneren und äußeren Elektroden auf einer Gleichspannungspotentialdifferenz derart, dass Ionen eine erste radiale Kraft in Richtung der inneren Elektrode erfahren, und An wendung bzw. Aufbringung einer Wechselspannung oder HF-Spannung auf die innere und/oder die äußere Elektrode, so dass Ionen eine zweite radiale Kraft in Richtung der äußeren Elektrode erfahren.
Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Massenspektrometer zur Verfügung mit einer Ionenführung, die einen Führungsdraht aufweist, der zentral in einer elektrisch leitenden zylindrischen Rohrelektrode gehalten wird, wobei sowohl Wechselspannungen als auch Gleichspannungen bei der Verwendung aufgebracht bzw. angewendet werden zwischen dem Führungsdraht und der zylindrischen Rohrelektrode zur radialen Zurückhaltung von Ionen, während die Ionen axial durch die Ionenführung transportiert werden. Vorzugsweise weist der Führungsdraht einen Halbleiterdraht oder Widerstandsdraht auf, so dass ein axiales Gleichspannungsfeld aufrecht erhalten wird bei der Verwendung entlang der Ionenführung durch die Anwendung einer Gleichspannung zwischen den Enden des Führungsdrahtes.
Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Massenspektrometer mit einer Ionenführung bereit, die einen Führungsdraht aufweist, der zentral bzw. mittig in einer Anzahl von äußeren konzentrischen zylindrischen Elektroden gehalten ist, wobei sowohl Wechselspannungen als auch Gleichspannungen bei der Verwendung zwischen dem Führungsdraht und der Anzahl der äußeren konzentrischen zylindrischen Elektroden aufgebracht werden können, um die Ionen radial zurückzuhalten, während die Ionen axial durch die Ionenführung transportiert werden. Vorzugsweise wird ein axiales Gleichspannungsfeld bei der Verwendung entlang der Ionenführung durch Aufbringung von Gleichspannungen auf die Anzahl der äußeren zylindrischen Elektroden bei der Verwendung aufrecht erhalten. Laufende Potentialwellenfunktionen können bei der Verwendung auf die äußeren zylindrischen Elektroden aufgebracht werden, um die Ionentransmission zu unterstützen.
Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Massenspektrometer bereit mit einer Ionenführung, die einen Führungsdraht aufweist, der zentral in einer elektrisch leitenden zylindrisch Rohrelektrode gehalten ist, wobei sowohl Wechselspannungen als auch Gleichspannung bei der Verwendung zwischen dem Führungsdraht und der zylindrischen Rohrelektrode aufgebracht werden. Die Ionen werden bei der Verwendung angeordnet, um auf die Innenwand der zylindrischen Rohrelektrode oder dem Führungsdraht aufzutreffen, um Sekundärionendisassoziation durch Einstellen der Gleichspannungen oder Wechselspannungen zu erzeugen.
Gemäß einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Massenspektrometer bereit mit einer Ionenführung, die einen Führungsdraht aufweist, der zentral in einer elektrisch leitenden zylindrischen Rohrelektrode gehalten wird, wobei bei der Verwendung sowohl Wechselspannungen als auch Gleichspannungen zwischen dem Führungsdraht und der zylindrischen Rohrelektrode aufgebracht werden. Die Wechselspannung oder Gleichspannung wird eingestellt, um eine Zunahme der inneren Energie von Ionen innerhalb der Ionenführung zu bewirken, um so Kollisionsfragmentation oder kollisionsinduzierte Disassoziation der Ionen zu bewirken.
Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Massenspektrometer bereit mit einer Ionenführung, die eine innere zylindrische Elektrode aufweist, die zentral in einer elektrisch leitenden zylindrischen Rohrelektrode gehalten ist, wobei bei der Verwendung sowohl Wechselspannungen als auch Gleichspannungen aufgebracht werden zwischen der inneren zylindrischen Elektrode und der zylindrischen Rohrelektrode, um Ionen radial zurückzuhalten, während die Ionen axial durch die Ionenführung transportiert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Massenspektrometer bereit mit einer Ionenführung, die einen Führungsdraht aufweist, der zentral in einer elektrisch leitenden zylindrischen Rohrelektrode gehalten ist, wobei bei der Verwendung sowohl Wechselspannungen als auch Gleichspannungen zwischen dem Führungsdraht und der zylindrischen Rohrelektrode aufgebracht werden, um Ionen radial zurückzuhalten während die Ionen axial durch die Ionenführung transportiert werden, und wobei der Führungsdraht sich in zwei oder mehr Drähte aufspaltet. In einer Ausführungsform werden unterschiedliche Wechselspannungen oder Gleichspannungen auf die zwei oder mehr Drähte aufgebracht.
Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Massenspektrometer mit einer Ionenführung bereit, die einen Führungsdraht aufweist, der zentral in einer elektrisch leitenden zylindrischen Rohrelektrode gehalten ist, wobei bei der Verwendung sowohl Wechselspannungen als auch Gleichspannungen zwischen dem Führungsdraht und der zylindrischen Rohrelektrode aufgebracht werden, um Ionen radial zurückzuhalten, während die Ionen axial durch die Ionenführung transportiert werden, und wobei der Führungsdraht nicht gerade ausgebildet ist. In einer Ausführungsform ist der Führungsdraht kreisförmig ausgebildet.
Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Massenspektrometer mit einer Ionenführung bereit, wobei die Ionenführung eine Y-förmige äußere zylindrische Elektrode und eine Y-förmige innere Führungsdraht-Elektrode aufweist. Bei der Verwendung werden die äußere Elektrode und die innere Elektrode sowohl mit einer Wechselspannung als auch einer Gleichspannung versorgt, und die Ionenführung ist so angeordnet, dass ein Ionenstrahl aufgespalten wird oder Ionenstrahlen zusammengeführt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Massenspektrometer bereit mit einer Ionenführung, die einen Führungsdraht aufweist, der zentral in einer elektrisch leitenden zylindrischen Rohrelektrode gehalten ist, wobei bei der Verwendung sowohl Wechselspannungen als auch Gleichspannungen zwischen dem Führungsdraht und der zylindrischen Rohrelektrode aufgebracht werden, um Ionen radial zurückzuhalten, während die Ionen axial durch die Ionenführung transportiert werden. Die Ionenführung weist ferner eine Ringlinse, eine Platte bzw. Ringplatte oder ein Gitter bzw. Ringgitter auf, und eine zusätzliche Gleichspannung oder Wechselspannung wird bei der Verwendung auf die Ringlinse, die Platte oder das Gitter aufgebracht, so dass die Ionen rückwärts reflektiert bzw. zurückreflektiert werden und innerhalb der Ionenführung eingefangen oder gespeichert werden.
Die Ionenführung gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird sowohl mit Gleichspannungen als auch Wechselspannungen/HF-Spannungen an der inneren und/oder der äußeren Elektrode beaufschlagt. Die Gleichspannungspotentialdifferenz zwischen den inneren und äußeren Elektroden bewirkt, dass Ionen einer Polarität von der inneren Elektrode angezogen werden, wie bei einer herkömmlichen Führungsdrahtionenführung. Jedoch erzeugen die Wechselspannungen bzw. HF-Spannungen, die auf eine oder auf beide Elektroden aufgebracht werden, auch eine Kraft, die Ionen von der inneren Elektrode abstößt, unabhängig von der Polarität der Ionen. Die Inhomogenität des elektrischen Wechselspannungsfeldes bzw. HF-Feldes zwischen den Elektroden steigt näher an der inneren Elektrode an. Ionen beider Polaritäten werden aus Regionen grosser Inhomogenität des elektrischen Wechselstromfeldes zu Regionen relativ geringer Inhomogenität des elektrischen Wechselstromfeldes driften. Daher werden Ionen beider Polaritäten dazu neigen, von der inneren Führungsdrahtelektrode wegzudriften, und werden sich in Richtung der äußeren zylindrischen Elektrode bewegen. Die auf die inneren und/oder äußeren Elektroden aufgebrachten bzw. angewendeten Wechselspannungen bzw. HF-Spannungen und Gleichspannungen erzeugen daher eine Pseudopotentialsenke, wobei die Kräfte auf Ionen einer bestimmten Polarität in einer ringförmigen Region oder einem ringförmigen Kanal, der zwischen den inneren und äußeren Elektroden angeordnet ist, balanciert bzw. ausgeglichen sind.
Die Ionenführung der bevorzugten Ausführungsform unterscheidet sich von herkömmlichen Multipol-Stabsätzen und gestapelten Ringionentunnel-Ionenführungen, bei denen HF-Spannungen eine Pseudopotentialsenke erzeugen, die bzgl. der Mittelachse der Ionenführung ausgerichtet ist. Ferner ist die bevorzugte Ionenführung einfacher und preiswerter herzustellen als herkömmliche Multipol-Stabsatz-Ionenführungen, und stellt eine erhöhte Flexibilität bei der Analyse und Transmission von Ionen zur Verfügung.
Die bevorzugte Ausführungsform weist eine Ionenführung mit einer Führungsdrahtelektrode auf, die zentral innerhalb einer äußeren zylindrischen Elektrode angeordnet ist. Wechselspannungen bzw. HF-Spannungen und Gleichspannungen werden vorzugsweise auf den Führungsdraht und/oder die äußere zylindrische Elektrode aufgebracht, um Ionen radial zurückzuhalten bzw. einzuschränken innerhalb einer ringförmigen Region, während sie axial durch die Ionenführung hindurchgehen. Ein Kollisionsgas kann anwesend sein, oder in die Ionenführung eingeführt werden, um ein Kollisionskühlung oder alternativ eine Kollisionserwärmung der Ionen durchzu führen. Die auf den Führungsdraht und die äußeren Elektroden aufgebrachten Spannungen und die Durchmesser des Führungsdrahtes und der äußeren Elektrode bestimmen, ob innerhalb der Ionenführung eine Kollisionskühlung oder Kollisionserwärmung auftritt.
Das Potential V_DC (r) aufgrund der Aufrechterhaltung einer Gleichspannungspotentialdifferenz V_DC zwischen der Führungsdraht-Ionenelektrode und der zylindrischen äußeren Elektrode als Funktion des Radius r von der Führungsdraht-Ionenelektrode ist wie folgt gegeben, wobei R_wire und R_cylinder die Radien des Führungsdrahtes bzw. der zylindrischen äußeren Elektrode sind:
Die Potentialdifferenz aufgrund der auf den Führungsdraht und die äußere Elektrode aufgebrachten Gleichspannungspotentiale erzeugen ein elektrisches Feld E_DC (r). Die elektrische Feldstärke E_DC (r) zwischen dem Führungsdraht und der zylindrischen Elektrode steigt an in Richtung des Führungsdrahtes und ist gegeben als Funktion des Radius r von dem Draht:
Unter der Voraussetzung dass die Ionen adiabatisch sind und sich relativ langsam in einem inhomogenen oszillierenden Feld bewegen, kann die Ionenbewegung durch eine oszillierende Bewegung, synchron mit dem elektrischen Wechselspannungs- bzw. HF- Feld und überlagert der langsamen Driftbewegung, approximiert werden. Die Driftbewegung wird verursacht durch die Inhomogenität des elektrischen Feldes und kann angesehen werden, als ob das Ion sich in einem elektrostatischen Potential oder Pseudopotential bewegt.
Das elektrische Feld aufgrund der Wechselspannungen bzw. HF-Spannungen, die auf den Führungsdraht und die äußere Elektrode aufgebracht werden, E_RF (r), zu einem Zeitpunkt als Funktion des Radius von dem Führungsdraht ist gegeben durch:
Das radiale elektrische Wechselspannungs- bzw. HF-Feld R_RF (r,t) als Funktion des Radius vom dem Führungsdraht und der Zeit t kann durch die folgende Gleichung angegeben werden, wobei ω die Winkelfrequenz des radialen elektrischen Wechselstrom- bzw. HF-Feldes ist:
Die Pseudopotentialenergie P_RF (r) als Funktion des Radius von dem Führungsdraht ist wie folgt gegeben, wobei q und m die elektronische Ladung bzw. die Masse des Ions sind:
Das kombinierte effektive Potential V_EFF (r) als Funktion des Radius von dem Führungsdraht ist gegeben durch die Pseudopotentialenergie P_RF (r) dividiert durch die elektrische Ionenladung q summiert mit dem Potential aufgrund der Gleichspannungen V_DC (r), die auf den Führungsdraht und zylindrische Elektrode aufgebracht werden. Das Substituieren der Gleichung für E_RF (r) und des Terms für das Gleichspannungspotential V_DC (r) wie oben angegeben ergibt das folgende kombinierte effektive bzw. wirksame Potential V_EFF (r):
Die Pseudopotentialsenkenapproximation erfordert, dass die Ionenbewegung derart ist, dass die Ionen adiabatisch sind. Falls die Ionen nicht adiabatisch sind, werden sie kinetische Energie aus dem oszillierenden elektrischen Feld aufnehmen bzw. gewinnen und aus der Ionenführung ausgestoßen werden. Ein Adiabatizitätsparameter (r) für radiale Fälle ohne Axialkomponente ist gegeben durch:
Die Substituierung der Gleichung für das radiale elektrische Wechselspannungs- bzw. HF-Feld E_RF (r) in die Gleichung für den Adiabatizitätsparameter ergibt:
Empirisch ist die Pseudopotentialapproximation gültig, unter der Voraussetzung, dass die Ionen relativ langsam sind und der Adiabatizitätsparameter unterhalb von 0,4 liegt.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun rein beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1A zeigt eine herkömmliche Quadrupol-Stabsatz-Ionenführung, wobei Wechselspannungen entgegengesetzter Phase auf benachbarte Stäbe gegeben bzw. aufgebracht werden, 1B zeigt eine herkömmliche Ionentunnel-Ionenführung, bei der Wechselspannungen entgegengesetzter Phase auf alternierende Ringe gegeben werden, und 1C zeigt eine herkömmliche Führungsdraht-Ionenführung mit einem Führungsdraht, der entlang der Mittelachse einer zylindrischen Rohrelektrode angeordnet ist, wobei eine Gleichspannungspotentialdifferenz zwischen dem Führungsdraht und der äußeren zylindrischen Elektrode aufrecht erhalten wird;
2A zeigt eine schematische Ansicht einer Führungsdraht-Ionenführung gemäß der bevorzugten Ausführungsform mit einer äußeren zylindrischen leitenden Elektrode und ei ner inneren Führungsdrahtelektrode, die entlang der Mittelachse der zylindrischen Elektrode angeordnet ist, wobei eine Gleichspannungspotentialdifferenz zwischen dem Führungsdraht und den zylindrischen Elektroden aufrecht erhalten wird, und eine Wechselspannung oder HF-Spannung auf die zylindrische Elektrode und/oder den Führungsdraht gegeben wird, und 2B zeigt eine schematische Ansicht einer Ionenführung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, wobei die äußere zylindrische Elektrode segmentiert ausgebildet ist;
3 zeigt das Potentialprofil in der Region zwischen dem Führungsdraht und der äußeren zylindrischen Elektrode, wenn lediglich Gleichspannungen auf die zylindrische Elektrode und den Führungsdraht gegeben werden;
4 zeigt den Adiabatizitätsparameter in der Region zwischen dem Führungsdraht und der äußeren zylindrischen Elektrode für Ionen mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis von 1000;
5 zeigt das Pseudopotentialprofil in der Region zwischen dem Führungsdraht und der äußeren zylindrischen Elektrode für Ionen mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis von 1000, wenn sowohl Gleichspannungen als auch Wechselspannungen bzw. HF-Spannungen auf die zylindrische Elektrode und den Führungsdraht gegeben bzw. aufgebracht werden;
6 zeigt das Pseudopotentialprofil in der Region zwischen dem Führungsdraht und der äußeren zylindrischen Elektrode für Ionen mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis von 1000 und 2000, wenn sowohl Gleichspannungen als auch Wechselspannungen bzw. HF-Spannungen auf die zylindrische Elektrode und den Führungsdraht gegeben bzw. aufgebracht werden;
7 zeigt eine Ionensimulation, die die Ionenbewegung in einer Führungsdraht-Ionenführung für drei Ionen mit identischem Masse-Ladungs-Verhältnis von 1000, anfänglicher kinetischer Energie von 8 eV und Freigabe in einer Entfernung von 1,45mm von der Mittelachse und unter Winkeln von 45°, 0° bzw. –45° relativ zu dem Führungsdraht darstellt;
8 zeigt eine Ionensimulation, die die Ionenbewegung in einer Führungsdraht-Ionenführung für drei Ionen mit identischem Masse-Ladungs-Verhältnis von 1000, weniger energetischen anfänglichen kinetischen Energien von 4eV und Freigabe in einer Entfernung von 1,45mm von der Mittelachse und unter Winkeln von 45°, 0° bzw. –45° relativ zu dem Führungsdraht darstellt;
9 zeigt eine Ionensimulation, die die Ionenbewegung in einer Führungsdraht-Ionenführung für drei Ionen mit identischem Masse-Ladungs-Verhältnis von 3000, anfänglichen kinetischen Energien von 4eV und Freigabe in einer Entfernung von 1,45mm von der Mittelachse und unter Winkeln von 45°, 0° und –45° relativ zu dem Führungsdraht darstellt; und
10 zeigt eine Ionensimulation, die die Ionenbewegung in einer Führungsdraht-Ionenführung für Ionen, mit identischen Masse-Ladungs-Verhältnissen von 1000 sowohl mit als auch ohne die Anwesenheit von Stickstoffgas bei einem Druck von 1mbar, wobei die Ionen anfängliche kinetische Energie von 8eV aufweisen und Freigabe in einer Entfernung von 1,45mm von der Mittelachse und unter einem Winkel von 45° relativ zu dem Führungsdraht darstellt.
Die Unterschiede zwischen einer Führungsdraht-Ionenführung gemäß der bevorzugten Ausführungsform und anderen herkömmlichen Ionenführungen wird unter Bezugnahme auf einige her kömmliche Formen von Ionenführungen, wie sie in den 1A bis 1C dargestellt sind, erläutert. 1A zeigt eine herkömmliche Quadrupol-Stabsatz-Ionenführung mit einem Satz paralleler Stabelektroden. Bei dieser Ausführungsform werden Wechselspannungen bzw. HF-Spannungen entgegengesetzter Phase auf benachbarte Stäbe gegeben, so dass inhomogene elektrische Wechselspannungsfelder bzw. HF-Felder eine Pseudopotentialsenke entlang der Mittelachse des Stabsatzes erzeugen. Ionen sind auf diese Pseudopotentialsenke beschränkt bzw. in dieser gefangen, und können durch den Quadrupolstabsatz geführt werden. 1B zeigt eine Ionentunnel-Ionenführung mit einem gestapelten konzentrischen kreisförmigen Ringsatz von Elektroden, wobei Ionen durch die Öffnungen in den Ringelektroden transmittiert bzw. übertragen werden. Die Öffnungen bzw. Aperturen weisen typischerweise alle die gleiche Größe auf. Bei dieser Ausgestaltung werden Wechselspannungen bzw. HF-Spannungen entgegengesetzter Phase auf alternierende Ringe der Ionentunnel-Ionenführung gegeben, um eine Pseudopotentialsenke entlang der Mittelachse der Ionenführung zu erzeugen, die zur radialen Beschränkung bzw. zum radialen Einschluß von Ionen dient, die durch die Ionenführung passieren. 1C zeigt eine herkömmliche Führungsdraht-Ionenführung mit einer Führungsdrahtelektrode, die entlang der Mittelachse einer zylindrischen Rohrelektrode angeordnet ist. In dieser Anordnung wird eine negative Gleichspannung auf den Führungsdraht gegeben, um positiv geladene bzw. positive Ionen anzuziehen, und eine positive Gleichspannung wird auf die äußere zylindrische Elektrode gegeben, um positive Ionen abzustoßen. Ionen, die in die Führungsdraht-Ionenführung eintreten, werden elliptischen Bahnen um den Führungsdraht unter Hochvakuumbedingungen folgen. Herkömmliche Führungsdraht-Ionenführungen, wie sie in 1C gezeigt sind, sind daher nur verwendbar zum Transport von Ionen in Regionen relativ niedrigem Druckes, wobei Ionenkollisionen mit Gasmolekülen unwahrscheinlich sind, andernfalls würde die Geschwindigkeit der Ionen gedämpft werden, und die Ionen würden beim Auftreffen auf den zentralen Führungsdraht entladen, mit dem Ergebnis, dass die Transmissionseffizienz nahe Null sein würde.
2A zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Führungsdraht-Ionenführung 1, die eine äußere zylindrische leitende Elektrode 2 und eine innere Führungsdrahtelektrode 3 aufweist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die äußere Elektrode 2 und die Führungsdrahtelektrode 3 koaxial ausgebildet. Beim Betrieb werden Gleichspannungen V_DC auf die äußere Elektrode 2 und/oder den inneren Führungsdraht 3 aufgebracht, so dass eine Gleichspannungspotentialdifferenz zwischen der äußeren Elektrode 2 und dem Führungsdraht 3 aufrecht erhalten wird, um Ionen einer Polarität in Richtung des Führungsdrahtes anzuziehen. Wechsel- oder HF-Spannungen V_RF werden ebenfalls auf die äußere Elektrode 2 und/oder den Führungsdraht 3 aufgebracht, so dass Ionen unabhängig von ihrer Polarität durch das inhomogene elektrische Wechselstromfeld radial nach außen gedrängt werden. 2B zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform, bei der die Ionenführung eine äußere Elektrode 2 in Form eines gestapelten Ringsatzes aufweist, wobei die äußere Elektrode eine Anzahl konzentrischer zylindrischer Elektroden 2 aufweist. Bei dieser Ausführungsform ist die innere Führungsdrahtelektrode entlang der Mittelachse des gestapelten Ringsatzes 2 angeordnet. Beim Betrieb werden Wechsel- bzw. HF-Spannungen und Gleichspannungen auf den Führungsdraht 3 und wenigstens einige der die äußere Elektrode 2 bildenden zylindrischen Elektroden aufgebracht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden unterschiedliche Wechsel- bzw. HF-Spannungen und/oder Gleichspannungen auf wenigstens einige der zylindrischen Elektroden 2 aufgebracht. Ein axiales elektrisches Gleichstromfeld kann daher durch Aufrechterhaltung von Gleichstrompotentialdifferenzen zwischen den zylindrischen Elektroden 2 erzeugt werden, so dass ein axialer Gleichspannungsgradient entlang wenigstens eines Abschnitts der Führungsdrahtionenführung 1 aufrecht erhalten wird. Der axiale Gleichspannungsgradient kann zum Drängen der Ionen entlang wenigstens eines Abschnitts der Ionenführung 1 oder zur axialen Beschränkung der Ionen verwendet werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform können laufende oder transiente Gleichspannungswellenformen oder Gleichspannungen auf die Ionenführung 1 gegeben werden durch Variation der auf die zylindrischen Elektroden 2 aufgebrachten Gleichspannungen mit der Zeit. Die transienten Gleichspannungen oder Wellenformen können entlang wenigstens eines Abschnitts der Ionenführung sich bewegen, um Ionen entlang der Ionenführung 1 zu drängen. Die transienten Gleichspannungen oder Wellenformen können Amplituden, Wellenlängen oder Frequenzen aufweisen, die mit der Zeit konstant bleiben oder variieren. Die transienten Gleichspannungen oder Wellenformen können auch wiederholt bei einer Frequenz erzeugt werden, die entweder konstant bleibt oder mit der Zeit variiert. Gemäß einer Ausführungsform passieren zwei oder mehr transiente Gleichspannungen oder Wellenformen gleichzeitig entlang der Ionenführung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Massenspektrometer Komponenten aufweisen, die stromabwärts der Ionenführung 1 angeordnet sind, deren Betrieb mit den Pulsen von Ionen, die aus der Ionenführung austreten, synchronisiert ist. Beispielsweise können ein Innendetektor, eine Schieberelektrode eines Flugzeit-Massenanalysators, eine Ionenfalle oder ein Massenfilter im wesentlichen mit den Pulsen von Ionen, die aus der Ionenführung 1 austreten, wenn transiente Gleichspannungen auf die Ionenführung 1 aufgebracht werden, synchronisiert sein bzw. werden.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform werden Gleichspannungen und Wechsel- bzw. HF-Spannungen sowohl auf die äußere Elektrode 2 als auch die innere Elektrode 3 gegeben. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform werden Gleichspannungen und Wechselspannungen bzw. HF-Spannungen sowohl auf die äußere Elektrode 2 als auch die innere Elektrode 3 gegeben. Gemäß weiteren Ausführungsformen können die Wechselspannungen bzw. HF-Spannungen und/oder Gleichspannungen nur auf entweder die äußere Elektrode oder die innere Elektrode 3, d.h. nicht auf beide, gegeben werden.
Gemäß einer weniger bevorzugten Ausführungsform kann die innere Elektrode radial bezüglich der mittleren Achse bzw. Mittelachse der äußeren Elektrode 2 versetzt ausgebildet sein.
3 zeigt das Potentialprofil zwischen dem Führungsdraht und der äußeren zylindrischen Elektrode 2, wenn nur Gleichspannungen auf die zwei Elektroden 2, 3 aufgebracht bzw. gegeben werden. Die äußere Elektrode 2 wies einen Radius von 5 mm auf, und war geerdet, und der Führungsdraht 3 wies einen Radius von 0,025 mm auf und wurde auf –10 V gehalten. Die Aufbringung von Gleichspannungen auf die äußere Elektrode 2 und den Führungsdraht 3 erzeugte eine steile logarithmische Potentialsenke, die an bzw. auf dem Führungsdraht 3 zentriert war. Es ist zu sehen, dass Ionen in Abhängigkeit von ihrer Polarität von dem Führungsdraht 3 entweder angezogen oder von diesem abgestoßen werden. Durch Beaufschlagung der äußeren Elektrode 2 und des Führungsdrahtes 3 mit Wechsel- bzw. HF-Spannungen gemäß der bevorzugten Ausführungsform kann die radiale Kraft, die die Ionen bezüglich des Führungsdrahtes 3 anzieht ausgeglichen werden. Die Inhomogenitäten des elektrischen Feldes aufgrund der Wechselspannungs- bzw. HF-Potentiale drängen Io nen beider Polaritäten radial nach außen. Daher können durch geeignete Auswahl von Gleichspannungen und Wechsel- bzw. HF-Spannungen, die auf den Führungsdraht 3 und/oder die äußere Elektrode 2 gegeben werden, die nach innen und nach außen gerichteten radialen Kräfte für wenigstens einige der Ionen, die durch die Ionenführung 1 transmittiert werden, ausgeglichen werden. Die Ionen werden daher vorzugsweise in einer Pseudopotentialsenke innerhalb eines Kreisringes zwischen dem Führungsdraht 3 und der äußeren Elektrode 2 gehalten.
Die Pseudopotentialapproximation erfordert, dass die Ionenbewegung derart ist, dass die Ionen adiabatisch sind. Wenn die Ionen nicht adiabatisch sind, werden sie von den oszillierenden elektrischen Wechselstrom- bzw. HF-Feldern Energie aufnehmen und somit aus der Ionenführung 1 ausgestoßen werden. Die Adiabatizität kann mittels eines Adiabatizitätsparameters bestimmt werden, der gemäß dem Masse-Ladungs-Verhältnis des Ions, der Distanz des Ions von dem Führungsdraht 3, den Abmessungen der Ionenführung 1 und dem Parameter des elektrischen Wechselstrom- bzw. HF-Feldes variiert. Wenn Ionen einen ausreichend niedrigen Adiabatizitätsparameter aufweisen, können sie als adiabatisch bezeichnet werden, und werden daher innerhalb der Ionenführung 1 stabil bleiben.
4 zeigt den Adiabatizitätsparameter in der Region zwischen dem Führungsdraht 3 und der äußeren zylindrischen Elektrode 2 als Funktion des Radius von dem Führungsdraht 3 für Ionen mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis von 1.000. In diesem Beispiel war die zylindrische Elektrode 2 geerdet, und der Führungsdraht 3 wurde auf –30 V gehalten zur Erzeugung einer Gleichspannungspotentialdifferenz von –30 V. Die äußere Elektrode 2 und der Führungsdraht 3 wurden bzw. waren mit einer HF-Spannungsversorgung von 900 V mit einer Sequenz von 11 rad/μs (Wechselspannungsfrequenz von 1,75 MHz) verbunden. Mit Annäherung an den Führungsdraht 3 (d.h. mit Abnahme des Radius) nimmt der Adiabatizitätsparameter der Ionen zu, und die Ionen nehmen Energie von dem oszillierenden elektrischen Wechselspannungs- bzw. HF-Feld auf. Wenn der Adiabatizitätsparameter über einen Schwellwert ansteigt (bspw. etwa 0,4), nehmen die Ionen eine exzessive Menge an kinetischer Energie auf, und werden nicht weiter stabil in der Pseudopotentialsenke sein. Daher können, wenn sich die Ionen zu nah an den Führungsdraht 3 bewegen, die Ionen nicht durch die Ionenführung 1 transmittiert werden.
Das Potential zwischen dem Führungsdraht 3 und der äußeren Elektrode 2 aufgrund der aufgebrachten Gleichspannungen ist unabhängig von der Ionenmasse m und der Ladung q. Das Potential aufgrund der Wechselspannungen bzw. HF-Spannungen ist jedoch proportional zum Masse-Ladungs-Verhältnis des Ions (q/m). Somit ist die Position und die Größe bzw. der Betrag der Pseudopotentialsenke eine Funktion des Masse-Ladungs-Verhältnisses des Ions.
5 zeigt das Pseudopotentialprofil in der Region zwischen dem Führungsdraht 3 und der äußeren zylindrischen Elektrode 2 für Ionen mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis von 1.000, wenn sowohl Gleichspannungen als auch Wechselspannungen bzw. HF-Spannungen auf die Elektroden 2, 3 aufgebracht werden. In diesem Beispiel hat der Führungsdraht 3 einen Radius von 0,025 mm, und die äußere Elektrode 2 hat einen Radius von 5 mm. Die zylindrische Elektrode 2 ist geerdet, und der Führungsdraht wird zur Erzeugung einer Gleichspannungspotentialdifferenz von –30 V auf –30 V gehalten. Die äußere Elektrode 2 und der Führungsdraht 3 sind auch mit einer HF-Spannungsversorgung von 900 V mit einer Frequenz von 11 rad/μs (Wechselspannungsfrequenz von 1,75 MHz) verbunden. Die Kombination von Gleichspannungen und Wechselspannungen schafft eine Pseudopotentialsenke in einem Kreisring bzw. Ringraum zwischen dem Führungsdraht 3 und der äußeren Elektrode 2, die etwa 1,4 mm radial nach außen bezüglich des zentralen Führungsdrahts 3 zentriert ist. Entsprechend werden, unter der Voraussetzung dass Ionen in die Ionendrahtionenführung 1 mit relativ langsamer Geschwindigkeit eintreten und einen geeignet niedrigen Adiabatizitätsparameter aufweisen, diese Ionen innerhalb der Potentialsenke gefangen bleiben bzw. zurückgehalten werden, und durch die Ionenführung 1 transmittiert werden.
6 zeigt das Pseudopotentialprofil in der Region zwischen dem Führungsdraht 3 und der äußeren zylindrischen Elektrode 2 für Ionen mit Masse-Ladungs-Verhältnissen von 1.000 und 2.000, wenn sowohl Gleichspannungen als auch Wechselspannungen bzw. HF-Spannungen auf die Elektroden 2, 3 aufgebracht werden. Der Führungsdraht 3 weist einen Radius von 0,025 mm auf, und die äußere Elektrode weist einen Radius von 5 mm auf. Die zylindrische Elektrode 2 war geerdet, und der Führungsdraht 3 wurde zur Erzeugung einer Gleichspannungspotentialdifferenz von –30 V auf –30 V gehalten. Die äußere Elektrode 2 und der Führungsdraht wurde auch mit einer HF-Spannungsversorgung von 900 V und einer Frequenz von 11 rad/μs (Wechselspannungsfrequenz von 1,75 MHz) verbunden. Das Pseudopotentialprofil für Ionen mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis von 1.000 ist mittels durchgezogener Linie dargestellt, und das Pseudopotentialprofil für Ionen mit einem höheren Masse-Ladungs-Verhältnis von 2.000 ist durch die gestrichelte Linie dargestellt. Es ist zu sehen, dass Ionen mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis von 1.000 eine Pseudopotentialsenke aufweisen, die bei einem Radius von etwa 1,4 mm von dem Führungsdraht 3 zentriert ist, während Ionen mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis von 2.000 eine tiefere Pseudopotentialsenke auf weisen, die zentriert ist an einem Radius etwa 0,9 mm von dem Führungsdraht 3, d.h. näher an dem Führungsdraht 3.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Gas entweder in der Führungsdrahtionenführung 1 anwesend, oder wird in diese eingeführt. Ionen können durch wiederholte Kollisionen mit den Gasmolekülen gekühlt werden, so dass Ionen dazu neigen werden, nahe dem unteren Bereich bzw. dem Boden ihrer jeweiligen Pseudopotentialsenken sich zu sammeln. Entsprechend werden Ionen mit geringeren Masse-Ladungs-Verhältnissen in Ringregionen mit größeren Radien von dem Führungsdraht 3 sich sammeln, während Ionen mit relativ höheren Masse-Ladungs-Verhältnissen in kreisringförmigen Regionen näher an dem Führungsdraht 3 sich sammeln werden. Dafür werden Ionen mit geringerem Masse-Ladungs-Verhältnis den Führungsdraht 3 bei bzw. mit größeren Radien umkreisen als Ionen mit relativ höheren Masse-Ladungs-Verhältnissen. Als solche kann die Ionenführung 1 gemäß einer weniger bevorzugten Ausführungsform zur Separierung bzw. Trennung von Ionen entsprechend ihren Masse-Ladungs-Verhältnissen verwendet werden. In einer Ausführungsform können die Wechselspannungen bzw. HF-Spannungen und/oder die Gleichspannungen, die auf die äußere Elektrode 2 und den Führungsdraht aufgebracht werden, variiert oder gescannt bzw. abgetastet werden, so dass Ionen mit einem gewünschten Bereich von Masse-Ladungs-Verhältnissen angeordnet bzw. veranlasst werden, entweder an den Führungsdraht 3 oder der äußeren Elektrode 2 sich zu sammeln, und somit aus der Ionenführung 1 verloren gehen. Ionen können somit gemäß ihrem Masse-Ladungs-Verhältnis gefiltert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Wechselspannungen bzw. HF-Spannungen und/oder die Gleichspannungen, die auf die Elektroden aufgebracht werden, die die Ionenführung 1 bilden, derart vorgesehen sein, dass die inne re Energie der Ionen, erhöht wird, so dass eine Kollisionsfragmentation oder eine kollisionsinduzierte Disassoziation ("CID") resultiert. Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Wechselspannungen bzw. HF-Spannungen und/oder die Gleichspannungen, die auf die Ionenführung 1 aufgebracht werden, eingerichtet sein, so dass Ionen entweder auf die äußere Elektrode 2 oder den Führungsdraht 3 auftreffen, um Sekundärionendisassoziation ("SID") zu induzieren.
Eine Ionenbewegung durch die Ionendrahtionenführung 1 gemäß der bevorzugten Ausführungsform wurde simuliert unter Verwendung eines SIMION numerischen Ionensimulationsprogramms (Version 7,0). Die resultierenden Simulationen sind in den 7 bis 10 dargestellt.
7 zeigt eine Simulation für die Ionenbewegung durch eine bevorzugte Ionenführung 1 für drei Ionen 4, 5, 6 mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis von 1.000, anfänglichen kinetischen Energien von 8 eV, die in einer Entfernung von 1,45 mm von der Mittelachse und einem Winkel von 45°, 0° und –45° relativ zu dem Führungsgrad 3 ausgegeben werden. Die zylindrische Elektrode 2 und der Führungsdraht 3 wurden auf 0 V Gleichspannung bzw. –30 V Gleichspannung gehalten. Die äußere Elektrode 2 und der Führungsdraht 3 werden auch mit einer HF-Spannungsversorgung von 900 V mit einer Frequenz von 11 rad/μs (Wechselspannungsfrequenz von 1,75 MHz) verbunden. In dieser Simulation wurden die Ionen 4, 5, 6 freigegeben an dem Eingang 9 in die bevorzugte Ionenführung bei einem Radius von der Ionenführung 3, der etwa in der Mitte der Pseudopotentialsenke war. Die Ionen 4, die in die Ionenführung 1 bei einem Winkel von 0° relativ zu dem Führungsdraht 3 eintraten, passierten von dem Eingang 9 der Ionenführung 1 zu dem Ausgang 10 entlang eines Weges, der im wesentlichen parallel zu dem Führungsdraht 3 war. Diese Ionen 4 blieben stabil in der Pseudopotentialsenke, und wurden radial zurückgehalten und durch die Ionenführung transmittiert.
Ionen 5, die in die Ionenführung 1 unter einem Winkel von 45° relativ zu dem Führungsdraht 3 eingetreten sind, bewegten sich radial nach außen in Richtung der äußeren Elektrode 2 weg von der Mitte der Pseudopotentialsenke, bis sie zurück in Richtung des Führungsdrahts 3 durch die Kraft aufgrund der angewendeten Gleichspannung angezogen wurden. Die Ionen 5 bewegten sich dann in Richtung des Führungsdrahtes 3 an der Mitte der Pseudopotentialsenke vorbei, bis die Kraft aufgrund der Wechselspannungs- bzw. HF-Felder sie zurück in Richtung der äußeren Elektrode 2 abstieß. Auf diese weise oszillieren die Ionen 5 radial in der Pseudopotentialsenke, während sie durch die Ionenführung 1 hindurchgehen bzw. diese passieren. Während sie oszillieren bewegen sich die Ionen 5 jedoch zu einem Radius, der relativ nahe an dem Führungsdraht 3 ist, und bei dem der radiale elektrische Feldgradient hoch bzw. groß ist. An einem derart kleinen Radius von dem Führungsdraht 3 steigt der Adiabatizitätsparameter der Ionen 5 an, und es kann nicht länger davon ausgegangen werden, dass die Ionen 5 adiabatisch sind. Die Ionen 5 nehmen daher kinetische Energie aus den oszillierenden Wechselspannungs- bzw. HF-Feldern auf, und werden von dem Führungsdraht 3 mit überschüssiger radialer Energie abgestoßen, so dass sie schließlich auf die äußere Elektrode 2 auftreffen. Die Ionen 5, die auf die äußere Elektrode 2 auftreffen, werden neutralisiert und werden durch die Ionenführung 1 nicht transmittiert. Daher können Wechselspannungen bzw. HF-Spannungen und/oder Gleichspannungen ausgewählt werden, so dass Ionen, die unter bestimmten Winkeln relativ zu dem Führungsdraht 3 in die Ionenführung 1 eintreten, nicht transmittiert werden.
Ionen 6, die die Ionenführung 1 bei einem Winkel von –45° bezüglich des Führungsgrads 3 eintraten, oszillierten ebenfalls radial in der Pseudopotentialsenke, während sie sich axial bewegten. Obwohl die Ionen 6 nahe am Führungsdraht 3 passieren und eine kleine Menge an radialer kinetischer Energie aufnehmen, ist die aufgenommene kinetische Energie nicht übermäßig bzw. exzessiv, und als solche treffen die Ionen 6 nicht auf die äußere Elektrode 2 auf. Entsprechend oszillieren die Ionen 6 radial in der Pseudopotentialsenke und werden von dem Eingang 9 zu dem Ausgang 10 der Ionenführung 1 transmittiert.
8 zeigt eine Simulation für die Ionenbewegung durch eine bevorzugte Ionenführung für drei Ionen 4, 5, 6 mit Masse-Ladungs-Verhältnissen von 1.000, anfänglichen kinetischen Energien von 4 eV, und die in einer Entfernung von 1,45 mm von der Mittelachse freigegeben werden bei einem Winkel von 45°, 0° und –45° relativ zu dem Führungsdraht 3. Die äußere zylindrische Elektrode 2 und der Führungsdraht 3 wurden bei 0 V Gleichspannung bzw. –30 V Gleichspannung gehalten. Die äußere Elektrode 2 und der Führungsdraht 3 sind auch mit einer HF-Spannungsversorgung von 900 V mit einer Frequenz von 11 rad/μs (Wechselspannungsfrequenz von 1,75 MHz) verbunden. In dieser Simulation weisen die Ionen 4, 5, 6 die halbe anfängliche kinetische Energie der Ionen auf, die unter Bezugnahme auf 7 gezeigt und beschrieben sind. Sämtliche Ionen 4, 5, 6 verbleiben bei Radien von dem Führungsdraht 3, bei denen der Adiabatizitätsparameter unterhalb des Schwellenwertes ist, bei dem die Ionen 4, 5, 6 eine wesentliche Menge an radialer kinetischer Energie von den elektrischen Wechselstrom- bzw. HF-Feldern aufnehmen könnten. Als solche bleiben alle Ionen 4, 5, 6 radial innerhalb der Ionenführung 1 eingeschlossen und werden durch diese transmittiert, unabhängig davon, ob ihr Ein trittswinkel 45°, 0° oder –45° bezüglich des Führungsdrahtes 3 ist.
9 zeigt eine Simulation für die Ionenbewegung durch eine bevorzugte Ionenführung 1 für drei Ionen 4 , 5 , 6 mit Masse-Ladungs-Verhältnissen von 3.000, anfänglichen kinetischen Energien von 4 eV, und Freigabe in einer Entfernung von 1,45 mm von der Mittelachse und bei einem Winkel von 45°, 0° und –45° relativ zu dem Führungsdraht 3. Die äußere zylindrische Elektrode 2 und der Führungsdraht 3 wurden auf 0 V Gleichspannung bzw. –30 V Gleichspannung gehalten. Die äußere Elektrode 2 und der Führungsdraht 3 sind auch mit einer HF-Spannungsversorgung von 900 V verbunden mit einer Frequenz von 11 rqd/μs (Wechselspannungsfrequenz von 1,75 MHz). In dieser Simulation weisen die Ionen ein höheres Masse-Ladungs-Verhältnis auf, als die Ionen, die unter Bezugnahme auf 8 gezeigt und beschrieben sind, und weisen daher eine Pseudopotentialsenke auf, die tiefer ist und bei einem Radius näher an dem Führungsdraht zentriert ist. Ionen 4, die in die Ionenführung 1 unter einem Winkel von 0° relativ zu dem Führungsdraht 3 und einer Position eintreten, die radial auswärts von der Mitte der Pseudopotentialsenke ist, oszillieren um die Mitte der Senke, während sie von dem Eingang 9 zu dem Ausgang 10 der Ionenführung 1 transmittiert werden. Ionen 5, die in die Ionenführung 1 bei 45° relativ zu dem Führungsdraht eintreten, oszillieren ebenfalls um die Mitte der Senke, während sie zu dem Ausgang 10 transmittiert werden. Ionen 6, die bei –45° relativ zu dem Führungsdraht 3 eintreten, weisen eine anfängliche radiale Geschwindigkeit in Richtung des Führungsdrahtes auf, und bewegen sich näher an den Führungsdraht 3 als die anderen Ionen 4, 5. Die Ionen 6 erreichen daher Radien, bei denen die Ionen 6 einen höheren Adiabatizitätsparameter aufweisen, und nehmen kinetische Energie aus dem elektrischen Wechselspannungs- bzw. HF-Feld auf. Die Ionen 6 neh men jedoch nicht ausreichend Energie auf, um instabil in der Ionenführung zu werden, und treffen somit nicht auf die äußere Elektrode 2 auf. Entsprechend werden alle Ionen 4, 5, 6 zu dem Ausgang 10 der Ionenführung 1 transmittiert.
10 zeigt eine Simulation für die Ionenbewegung durch eine Ionenführung für zwei Ionen 7, 8 mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis von 1.000, anfänglichen kinetischen Energien von 8 eV, und wobei die Ionen in einer Entfernung von 1,45 mm von der Mittelachse freigegeben werden bei einem Winkel von 45° relativ zu dem Führungsdraht 3. Die äußere zylindrische Elektrode 2 und der Führungsdraht 3 werden auf 0 V bzw. –30 V Gleichspannung gehalten. Die äußere Elektrode 2 und der Führungsdraht 3 sind auch mit einer HF-Spannungsversorgung von 900 V mit einer Frequenz von 11 rad/μs (Wechselspannungsfrequenz von 1,75 MHz) verbunden. Bei dieser Simulation wurde ein zusätzliches axiales elektrisches Feld von 0,1 V/mm entlang der Länge der Ionenführung laufrecht erhalten.
Ionen 7, die in die Ionenführung 1 unter einem Winkel von 45° relativ zu dem Führungsdraht 3 eintreten, wenn kein Gas in der Ionenführung 1 anwesend ist, bewegen sich zu einem Radius, der relativ nah an dem Führungsdraht 3 ist, und nehmen radiale kinetische Energie aus dem elektrischen Wechselspannungs- bzw. HF-Feld auf. Diese zusätzliche kinetische Energie bewirkt allmählich, dass die Ionen 7 mit der äußeren Elektrode kollidieren, so dass sie neutralisiert werden und durch die Ionenführung 1 nicht transmittiert werden.
Wenn ein Kühlgas in der Ionenführung 1 anwesend ist oder in diese eingeführt wird, dann nehmen, wie in 10 dargestellt, die Ionen 8 einen wesentlich anderen Weg durch die Ionenführung 10. 10 zeigt eine Simulation des Weges der Ionen 8 durch die Ionenführung, wenn Stickstoffgas bei einem Druck von 1 mbar anwesend ist. Kollisionen zwischen den Ionen 8 und den Gasmolekülen tragen zu einer Verminderung der kinetischen Energie bei, die auf die Ionen 8 übertragen wird, wenn sie sich relativ nah an dem Führungsdraht bewegen bzw. relativ nah an diesem Führungsdraht sich bewegen. Daher verhindert die Anwesenheit des Kühlgases, dass die Ionen 8 exzessive radiale kinetische Energie aus den Wechselspannungs- bzw. HF-Feldern aufnehmen, und als solche daran gehindert werden, instabil zu werden und die Pseudopotentialsenke zu verlassen.
Das in die Ionenführung 1 eingeführte Gas kann schließlich bzw. mit der Zeit die axiale Energie der Ionen auf die thermische Energie des Gases reduzieren. Daher kann ein zusätzliches axiales elektrisches Feld angewendet werden, um eine Ionenbewegung in der axialen Richtung aufrecht zu erhalten. Das axiale elektrische Feld kann erreicht werden durch Teilung der äußeren Elektrode 2 in eine Reihe von konzentrischen zylindrischen Elektroden und Aufrechterhaltung von Gleichspannungspotentialdifferenzen zwischen den zylindrischen Elektroden, so dass ein axialer Gleichspannungsgradient über wenigstens einen Abschnitt der Länge der Ionenführung aufrecht erhalten wird. In einer weiteren Ausführungsform können laufende Potentialwellenfunktionen auf die Elemente der äußeren segmentierten Elektrode 2 aufgebracht bzw. angewendet werden, um bei der Ionentransmission durch die Ionenführung 1 unterstützend zu wirken.
Bei einer Ausführungsform kann der Führungsdraht einen Halbleiter oder Widerstandsdraht aufweisen, so dass ein elektrisches axiales Gleichspannungsfeld erzeugt werden kann, wenn eine Gleichspannungspotentialdifferenz über den Führungsdraht 3 aufrecht erhalten wird. Der Führungsdraht 3 kann auch aus einem oder mehreren Abschnitten gebildet sein, wobei jeder Abschnitt unterschiedliche Wechselspannungs- bzw. HF-Spannungs- und/oder Gleichspannungen aufweist, die hierauf angewendet werden.
Die Ionenführung 1 kann in irgendeiner Form ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Ionenführung 1 zu einem Kreis oder einer anderen Form zur Führung von Ionen um Ecken gebogen sein. Gemäß einer Ausführungsform sind der Führungsdraht 3 und/oder die äußeren Elektroden bzw. die äußere Elektrode 2 Y-förmig oder anderweitig angeordnet, um Pakete von Strahlen von Ionen zu teilen oder zu verbinden.
Obwohl die äußere Elektrode 2 und die innere Elektrode 3 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform als zylindrische Elektroden und Drähte beschrieben wurden, ist ebenfalls daran gedacht, dass gemäß einer weniger bevorzugten Ausführungsform bzw. weniger bevorzugten Ausführungsformen die äußere Elektrode einen Stabsatz oder segmentierten Stabsatz und/oder die innere Elektrode eine zylindrische Elektrode oder Stabelektrode aufweisen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind der Eingang 9 und/oder der Ausgang 10 der Ionenführung möglicherweise auf einem höheren oder niedrigeren Potential, so dass Ionen, die sich dem Eingang 9 und/oder dem Ausgang 10 der Ionenführung nähern, reflektiert werden, und innerhalb der Ionenführung 1 eingefangen oder gelagert werden können. Diese Regionen mit höherem oder niedrigerem Potential können durch zusätzliche Gleichspannungen oder Wechselspannungen bzw. HF-Spannungen erzeugt werden, die auf eine oder mehrere Ringlinsen, Platten oder Gitter aufgebracht werden, die im wesentlichen am Eingang 9 und/oder dem Ausgang 10 der Ionenführung angeordnet sind.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail gemacht werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist.

Claims

Massenspektrometer mit einer Ionenführung, wobei die Ionenführung eine äußere Elektrode und eine innere Elektrode, die innerhalb der äußeren Elektrode ausgebildet ist, aufweist, wobei bei der Verwendung die innere und die äußere Elektrode auf einer Gleichspannungspotentialdifferenz gehalten werden, so dass Ionen eine erste radiale Kraft in Richtung der inneren Elektrode erfahren, und wobei bei der Verwendung eine Wechselspannung oder RF- bzw. HF-Spannung auf die innere und/oder die äußere Elektrode aufgebracht wird, so dass Ionen eine zweite radiale Kraft in Richtung der äußeren Elektrode erfahren.
Massenspektrometer nach Anspruch 1, bei dem die Wechselspannung oder HF-Spannung eine einphasige Wechselspannung oder HF-Spannung ist, die auf die innere Elektrode aufgebracht wird.
Massenspektrometer nach Anspruch 1, bei dem die Wechselspannung oder HF-Spannung eine einphasige Wechselspannung oder HF-Spannung ist, die auf die äußere Elektrode aufgebracht wird.
Massenspektrometer nach Anspruch 1, bei dem die Wechselspannung oder HF-Spannung eine zweiphasige Wechselspannung oder HF-Spannung ist, und wobei eine erste Phase auf die innere Elektrode, und eine zweite Phase auf die äußere Elektrode aufgebracht wird.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Wechselspannung oder HF-Spannung eine Frequenz aufweist, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) < 100 kHz; (ii) 100–200 kHz; (iii) 200–300 kHz; (iv) 300–400 kHz; (v) 400–500 kHz; (vi) 0,5–1,0 MHz; (vii) 1,0–1,5 MHz; (viii) 1,5–2,0 MHz; (ix) 2,0–2,5 MHz; (x) 2,5–3,0 MHz; (xi) 3,0–3,5 MHz; (xii) 3,5–4,0 MHz; (xiii) 4,0–4,5 MHz; (xiv) 4,5–5,0 MHz; (xv) 5,0–5,5 MHz; (xvi) 5,5–6,0 MHz; (xvii) 6,0–6,5 MHz; (xviii) 6,5–7,0 MHz; (xix) 7,0–7,5 MHz; (xx) 7,5–8,0 MHz; (xxi) 8,0–8,5 MHz; (xxii) 8,5–9,0 MHz; (xxiii) 9,0–9,5 MHz; (xxiv) 9,5–10,0 MHz; und (xxv) > 10,0 MHz.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Amplitude der Wechselspannung oder HF-Spannung ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) < 50 V Spitze-zu-Spitze; (ii) 50–100 V Spitze-zu-Spitze; (iii) 100–150 V Spitze-zu-Spitze; (iv) 150–200 V Spitze-zu-Spitze; (v) 200–300 V Spitze-zu-Spitze; (vi) 300– 400 V Spitze-zu-Spitze; (vii) 400–500 V Spitze-zu-Spitze; (viii) 500–600 V Spitze-zu-Spitze; (ix) 600–700 V Spitzezu-Spitze; (x) 700–800 V Spitze-zu-Spitze; (xi) 800–900 V Spitze-zu-Spitze; (xii) 900–1.000 V Spitze-zu-Spitze; (xiii) 1.000–1.100 V Spitze-zu-Spitze; (xiv) 1.100–1.200 V Spitze-zu-Spitze; (xv) 1.200–1.300 V Spitze-zu-Spitze; (xvi) 1.300–1.400 V Spitze-zu-Spitze; (xvii) 1.400–1.500 V Spitze-zu-Spitze; und (xviii) > 1.500 V Spitze-zu-Spitze.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die äußere Elektrode bei der Verwendung auf einem Gleichspannungspotential gehalten wird, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) < –500 V; (ii) –500 bis –400 V; (iii) –400 bis –300 V; (iv) –300 bis –200 V; (v) –200 bis –100 V; (vi) –100 bis –75 V; (vii) –75 bis –50 V; (viii) –50 bis –25 V; (ix) –25 bis 0 V; (xi) 0– 25 V; (xii) 25–50 V; (xiii) 50–75 V; (xiv) 75–100 V; (xv) 100–200 V; (xvi) 200–300 V; (xvii) 300–400 V; (xviii) 400– 500 V; (xix) > 500 V.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die innere Elektrode bei der Verwendung auf einem Gleichspannungspotential gehalten wird, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) < –500 V; (ii) –500 bis –400 V; (iii) –400 bis –300 V; (iv) –300 bis –200 V; (v) –200 bis –100 V; (vi) –100 bis –75 V; (vii) –75 bis –50 V; (xii) 25–50 V; (xiii) 50–75 V; (xiv) 75–100 V; (xv) 100–200 V; (xvi) 200–300 V; (xvii) 300–400 V; (xviii) 400–500 V; (xix) > 500 V.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die äußere Elektrode auf einem Gleichspannungspotential gehalten wird, das positiver als das Gleichspannungspotential ist, auf dem die innere Elektrode gehalten wird, wobei die Potentialdifferenz ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) 0,1–5 V; (ii) 5–10 V; (iii) 10–15 V; (iv) 15–20 V; (v) 20–25 V; (vi) 25–30 V; (vii) 30–40 V; (viii) 40–50 V, und (ix) > 50 V.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die äußere Elektrode auf einem Gleichspannungspotential gehalten wird, das negativer ist, als das Gleichspannungspotential, auf dem die innere Elektrode bei der Verwendung gehalten wird, wobei die Potentialdifferenz ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) 0,1–5 V; (ii) 5–10 V; (iii) 10–15 V; (iv) 15–20 V; (v) 20–25 V; (vi) 25–30 V; (vii) 30–40 V; (viii) 40–50 V; und (ix) > 50 V.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die innere Elektrode einen Führungsdraht aufweist.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem wenigstens 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% oder 100% der inneren Elektrode einen Halbleiter bzw. einen Halbleiterdraht oder einen einen Widerstand aufweisenden Draht aufweist, und wobei, bei der Verwendung, ein axialer Gleichspannungspotentialgradient über wenigstens 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% oder 100% der inneren Elektrode aufrecht erhalten wird durch Aufbringung einer Gleichspannungspotentialdifferenz über 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% oder 100% der inneren Elektrode.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die innere Elektrode eine zylindrische Elektrode aufweist.
Massenspektrometer nach Anspruch 13, bei dem die innere Elektrode eine Anzahl konzentrischer zylindrischer Elektroden aufweist.
Massenspektrometer nach Anspruch 14, bei dem, bei der Verwendung, ein axialer Gleichspannungspotentialgradient entlang wenigstens 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% oder 100% der inneren Elektrode aufrecht erhalten wird durch Aufrechterhaltung wenigstens einiger der Anzahl von konzentrischen zylindrischen Elektroden auf unterschiedlichen Gleichspannungspotentialen.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die innere Elektrode eine Anzahl von Elektroden aufweist.
Massenspektrometer nach Anspruch 16, bei dem in einer Betriebsart ein axialer Gleichspannungspotentialgradient aufrecht erhalten wird über wenigstens 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% oder 100% der Länge der inneren Elektrode, so dass Ionen entlang wenigstens einen Abschnitts der Ionenführung gedrängt werden.
Massenspektrometer nach Anspruch 17, bei dem der axiale Gleichspannungspotentialgradient im wesentlichen konstant mit der Zeit gehalten wird, während Ionen sich entlang der Ionenführung bewegen.
Massenspektrometer nach Anspruch 17, bei dem der axiale Gleichspannungspotentialgradient mit der Zeit variiert, während Ionen sich entlang der Ionenführung bewegen.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die äußere Elektrode eine Anzahl von Elektroden aufweist.
Massenspektrometer nach Anspruch 20, bei dem bei einer Betriebsart ein axialer Gleichspannungspotentialgradient entlang wenigstens 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% oder 100% der Länge der äußeren Elektrode aufrecht erhalten wird, so dass Ionen wenigstens entlang eines Abschnitts der Ionenführung gedrängt werden.
Massenspektrometer nach Anspruch 21, bei dem der axiale Gleichspannungspotentialgradient im wesentlichen mit der Zeit konstant gehalten wird, während Ionen sich entlang der Ionenführung bewegen.
Massenspektrometer nach Anspruch 21, bei dem der axiale Gleichspannungspotentialgradient mit der Zeit variiert, während sich Ionen entlang der Ionenführung bewegen.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Ionenführung 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 oder > 30 Segmente aufweist, wobei jedes Segment 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 oder > 30 Elektroden aufweist, und wobei die Elektroden in einem Segment auf im wesentlichen dem gleichen Gleichspannungspotential gehalten werden.
Massenspektrometer nach Anspruch 24, bei dem eine Anzahl von Segmenten auf im wesentlichen dem gleichen Gleichspannungspotential gehalten wird.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 24 oder 25, bei dem jedes Segment im wesentlichen auf dem gleichen Gleichspannungspotential wie das nachfolgende n-te Segment gehalten wird, wobei n gleich 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 oder > 30 ist.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem Ionen axial innerhalb der Ionenführung durch eine reale Potentialbarriere oder- senke zurückgehalten werden.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Transitzeit von Ionen durch die Ionenführung ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) weniger oder gleich 20 ms; (ii) weniger oder gleich 10 ms; (iii) weniger oder gleich 5 ms; (iv) weniger oder gleich 1 ms; und (v) weniger oder gleich 0,5 ms.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem bei der Verwendung eine oder mehrere transiente Gleichspannung(en) oder eine oder mehrere transiente Gleichspannungswellenform(en) zunächst an einer ersten axialen Position bereitgestellt wird bzw. werden, und dann anschließend an zweiten, dann dritten unterschiedlichen axialen Position entlang der Ionenführung bereitgestellt wird bzw, werden.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem bei der Verwendung eine oder mehrere transiente Gleichspannung(en) oder eine oder mehrere transiente Gleichspannungswellenform(en) bei der Verwendung von einem Ende der Ionenführung zu einem anderen Ende der Ionenführung sich bewegt bzw. bewegen, so dass Ionen entlang der Ionenführung gedrängt werden.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 29 oder 30, bei dem die eine oder mehrere transiente(n) Gleichspannung(en) erzeugen: (i) einen Potentialhügel oder eine Potentialbarriere; (ii) eine Potentialsenke; (iii) eine Anzahl von Potentialhügeln oder- barrieren; (iv) eine Anzahl von Potentialsenken; (v) eine Kombination eines Potentialhügels oder einer Potentialbarriere und einer Potentialsenke oder (vi) eine Kombination einer Anzahl von Potentialhügeln oder -barrieren und einer Anzahl von Potentialsenken.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 29 oder 30, bei dem die eine oder mehreren transiente(n) Gleichspannungswellenform(en) eine sich wiederholende Wellenform umfasst bzw. umfassen.
Massenspektrometer nach Anspruch 32, bei dem die eine oder mehreren transiente(n) Gleichspannungswellenform(en) eine Rechteckwelle umfasst bzw. umfassen.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 29 bis 33, bei dem die Amplitude der einen oder mehreren transienten Gleichspannung(en) oder der einen oder mehreren transienten Gleichspannungswellenform(en) im wesentlichen mit der Zeit konstant bleibt bzw. bleiben.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 29 bis 33, bei dem die Amplitude der einen oder mehreren transienten Gleichspannung(en) oder der einen oder mehreren transienten Gleichspannungswellenform(en) mit der Zeit variiert bzw. variieren.
Massenspektrometer nach Anspruch 35, bei dem die Amplitude der einen oder mehreren Gleichspannung(en) oder der einen oder mehreren Gleichspannungswellenform(en) entweder: (i) mit der Zeit zunimmt; (ii) mit der Zeit zunimmt und wieder abnimmt; (iii) mit der Zeit abnimmt; oder (iv) mit der Zeit abnimmt und dann wieder zunimmt.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 29 bis 36, bei dem die Innenführung eine stromaufwärtige Eingangsregion, eine stromabwärtige Ausgangsregion und eine Zwischenregion aufweist, wobei: in der Eingangsregion die Amplitude der einen oder mehreren transienten Gleichspannung(en) oder der einen oder mehreren transienten Gleichspannungswellenform(en) eine erste Amplitude aufweist; in der Zwischenregion die Amplitude der einen oder mehreren transienten Gleichspannung(en) oder der einen oder mehreren transienten Gleichspannungswellenform(en) eine zweite Amplitude aufweist; und in der Ausgangsregion die Amplitude der einen oder mehreren transienten Gleichspannungen) oder der einen oder mehreren transienten Gleichspannungswellenform(en) eine dritte Amplitude aufweist.
Massenspektrometer nach Anspruch 37, bei dem die Eingangsregion und/oder die Ausgangsregion einen Anteil der gesamten axialen Länge der Ionenführung umfasst, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) < 5%; (ii) 5–10%; (iii) 10–15%; (iv) 15–20%; (v) 20–25%; (vi) 25–30%; (vii) 30–35% (viii) 35–40%; und (ix) 40–45%.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 37 oder 38, bei dem die erste und/oder die dritte Amplitude im wesentlichen gleich Null ist und die zweite Amplitude im wesentlichen ungleich Null ist.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 37, 38 oder 39, bei dem die zweite Amplitude größer als die erste Amplitude ist, und/oder die zweite Amplitude größer als die dritte Amplitude ist.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die eine oder mehrere transiente(n) Gleichspannung(en) oder die eine oder mehreren transiente(n) Gleichspannungswellenform(en) bei der Verwendung mit einer ersten Geschwindigkeit sich entlang der Ionenführung bewegt bzw. bewegen.
Massenspektrometer nach Anspruch 41, bei dem die erste Geschwindigkeit: (i) im wesentlichen konstant bleibt; (ii) variiert; (iii) ansteigt; (iv) ansteigt und dann abnimmt; (v) abnimmt; (vi) abnimmt und dann ansteigt; (vii) auf im wesentlichen Null abnimmt; (viii) die Richtung umkehrt; oder (ix) auf im wesentlichen Null annimmt und dann die Richtung umkehrt.
Massenspektrometer nach Anspruch 41 oder 42, bei dem die eine oder mehreren transiente(n) Gleichspannung(en) oder die eine oder mehreren transiente(n) Gleichspannungswellenform(en) bewirkt bzw. bewirken, dass Ionen innerhalb der Ionenführung mit einer zweiten Geschwindigkeit sich durch die Ionenführung bewegen.
Massenspektrometer nach Anspruch 43, bei dem die Differenz zwischen der ersten Geschwindigkeit und der zweiten Geschwindigkeit kleiner oder gleich ist 100 m/s, 90 m/s, 80 m/s, 70 m/s, 60 m/s, 50 m/s, 40 m/s, 30 m/s, 20 m/s, 10 m/s, 5 m/s oder 1 m/s.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 41 bis 45, bei dem die erste Geschwindigkeit ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) 10–250 m/s; (ii) 250–500 m/s; (iii) 500–750 m/s; (iv) 750–1000 m/s; (v) 1000–1250 m/s; (vi) 1.250–1.500 m/s; (vii) 1.500–1.750 m/s; (viii) 1.750– 2.000 m/s; (ix) 2.000–2.250 m/s; (x) 2.250–2.500 m/s; (xi) 2.500–2.750 m/s; und (xii) 2.750–3.000 m/s.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 43, 44 oder 45, bei dem die zweite Geschwindigkeit ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) 10–250 m/s; (ii) 250– 500 m/s; (iii) 500–750 m/s; (iv) 750–1.000 m/s; (v) 1.000– 1.250 m/s; (vi) 1.250–1.500 m/s; (vii) 1.500–1.750 m/s; (viii) 1.750–2.000 m/s; (ix) 2.000–2.250 m/s; (x) 2.250– 2.500 m/s; (xi) 2.500–2.750 m/s; und (xii) 2.750–3.000 m/s.
Massenspektrometer nach Anspruch 43, bei dem die zweite Geschwindigkeit im wesentlichen gleich ist der ersten Geschwindigkeit.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 29 bis 47, bei dem die eine oder mehreren transiente(n) Gleichspannung(en) oder die eine oder mehreren transiente(n) Gleichspannungswellenform(en) eine Frequenz aufweist bzw. aufweisen, und wobei die Frequenz: (i) im wesentlichen konstant bleibt; (ii) variiert; (iii) ansteigt; (iv) ansteigt und dann abnimmt; (v) abnimmt; oder (vi) abnimmt und dann ansteigt.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 29 bis 48, bei dem die eine oder mehreren transiente(n) Gleichspannungen) oder die eine oder mehreren transiente (n) Gleichspannungswellenform(en) eine Wellenlänge aufweist bzw. aufweisen und wobei die Wellenlänge: (i) im wesentlichen konstant bleibt (ii) variiert; (iii) zunimmt; (iv) zunimmt und dann abnimmt; (v) abnimmt oder (vi) abnimmt und dann zunimmt.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem zwei oder mehr transiente Gleichspannungen oder zwei oder mehr transiente Gleichspannungswellenformen gleichzeitig sich entlang der Ionenführung bewegen.
Massenspektrometer nach Anspruch 50, bei dem die zwei oder mehr transienten Gleichspannungen oder die zwei oder mehr transienten Gleichspannungswellenformen ausgebildet sind, um sich (i) in die gleiche Richtung; (ii) in entgegengesetzte Richtungen; (iii) aufeinander zu; oder (iv) voneinander weg zu bewegen.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem eine oder mehrere transiente Gleichspannung(en) oder eine oder mehrere transiente Gleichspannungswellenform(en) wiederholt erzeugt wird bzw. werden und sich bei der Verwendung entlang der Ionenführung bewegt bzw. bewegen; und wobei die Frequenz der Erzeugung der einen oder mehreren transienten Gleichspannung(en) oder der einen oder der mehreren transienten Gleichspannungswellenform(en): (i) im wesentlichen konstant bleibt; (ii) variiert; (iii) zunimmt; (iv) zunimmt und dann abnimmt; (v) abnimmt; oder (vi) abnimmt und dann zunimmt.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einem Ionendetektor, wobei der Ionendetektor bei der Verwendung eingerichtet ist, um im wesentlichen phasensynchron bzw. phasenstarr mit Pulsen von Ionen, die aus dem Ausgang der Ionenführung austreten, zu sein.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einem Flugzeit-Massenanalysator mit einer Elektrode zur Injektion von Ionen in eine Drift- oder Flugregion, wobei die Elektrode eingerichtet ist, um bei der Verwendung im wesentlichen in einer synchronisierten Weise bezüglich der Pulse der Ionen, die aus dem Ausgang der Ionenführung austreten, energetisiert zu werden.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einer Ionenfalle, die stromabwärts von der Ionenführung angeordnet ist, wobei die Ionenfalle angeordnet bzw. ausgebildet ist, um Ionen in bzw. aus der Ionenfalle zu speichern und/oder freizugeben im wesentlichen in einer synchronisierten Weise bezüglich Pulsen von Ionen, die aus dem Ausgang der Ionenführung austreten.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einem Massenfilter, das stromabwärts der Ionenführung angeordnet ist, wobei ein Masse-Ladungs-Transmissionsfenster des Massenfilters in einer im wesentlichen mit den Pulsen der Ionen, die aus dem Ausgang der Ionenführung austreten, synchronisierten Weise variiert wird.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Ionenführung einen, zwei oder mehr als zwei Eingängen zur Aufnahme von Ionen, und einen, zwei oder mehr als zwei Ausgänge, aus denen Ionen aus der Ionenführung austreten, aufweist.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die innere Elektrode im wesentlichen Y-förmig ausgebildet ist.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die äußere Elektrode im wesentlichen Y-förmig ausgebildet ist.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Ionenführung wenigstens einen Eingang zur Aufnahme von Ionen entlang einer ersten Achse, und wenigstens einen Ausgang, aus dem Ionen aus der Ionenführung entlang einer zweiten Achse austreten, aufweist, wobei die äußere Elektrode und/oder die innere Elektrode zwischen dem Eingang und dem Ausgang gekrümmt ausgebildet ist bzw. sind.
Massenspektrometer nach Anspruch 60, bei dem die Ionenführung im wesentlichen "S"-förmig ausgebildet ist und/oder einen einzigen Wendepunkt bzw. Inflexionspunkt aufweist.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 60 oder 61, bei dem die zweite Achse lateral bzw. seitlich von der ersten Achse beabstandet ist.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Ionenführung wenigstens einen Eingang zur Aufnahme von Ionen entlang einer ersten Achse, und wenigstens einen Ausgang, aus dem die Ionen entlang einer zweiten Achse aus der Ionenführung austreten, aufweist, wobei die zweite Achse bezüglich der ersten Achse unter einem Winkel θ verläuft, und wobei θ größer 0° ist.
Massenspektrometer nach Anspruch 63, bei dem θ in einen der folgenden Bereiche fällt: (i) < 10°; (ii) 10–20°; (iii) 20–30°; (iv) 30–40°; (v) 40–50°; (vi) 50–60°; (vii) 60–70°; (viii) 70–80°; (ix) 80–90°; (x) 90–100°; (xi) 100– 110°; (xii) 110–120°; (xiii) 120–130°; (xiv) 130–140°; (xv) 140–150°; (xvi) 150–160°; (xvii) 160–170°; und (xviii) 170– 180°.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein Teil der Ionenführung entweder: (i) entlang der Länge der Ionenführung in der Größe und/oder der Form variiert; oder (ii) eine Breite und/oder eine Höhe aufweist, die progressiv konisch zuläuft bzw. verläuft.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die innere Elektrode versetzt bezüglich der Mittelachse der äußeren Elektrode angeordnet ist.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Distanz bzw. Strecke zwischen der inneren Elektrode und der äußeren Elektrode wenigstens entlang eines Abschnitts der Ionenführung variiert.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einer Ionenquelle, wobei die Ionenquelle ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) Elektrospray-Ionenquelle ("ESI"); (ii) Atmosphärendruckchemische-Ionisations-Ionenquelle ("APCI"); (iii) Atmosphärendruck-Fotoionisations-Ionenquelle ("APPI"); (iv) Matrixunterstützte Laserdesorptions-Ionisations-Ionenquelle ("MALDI"); (v) Laserdesorptions-Ionisations-Ionenquelle ("LDI"); (vi) induktiv gekoppelte Plasma-Ionenquelle ("ICP"); (vii) Elektronenauftreff-Ionenquelle ("EI"); (viii) Chemische-Ionisations-Ionenquelle ("CI"); (ix) Schnelle-Atom-Bombardement-Ionenquelle ("FAB"); und (x) Flüssigsekundärionen-Massenspektrometrie-Ionenquelle ("LSIMS").
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 67, ferner mit einer gepulsten Ionenquelle.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 67, ferner mit einer kontinuierlichen Ionenquelle.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ionenführung einen Eingang zur Aufnahme von Ionen und einen Ausgang, aus dem Ionen ausgegeben werden, aufweist, wobei der Eingang und/oder der Ausgang der Ionenführung auf einem Potential gehalten werden, so dass Ionen an dem Eingang und/oder dem Ausgang reflektiert werden.
Massenspektrometer nach Anspruch 71, ferner mit wenigstens einer Ringlinse, Plattenelektrode oder Gitterelektrode, die an dem Eingang und/oder dem Ausgang der Ionenführung angeordnet ist bzw. sind, und wobei die wenigstens eine Ringlinse, Plattenelektrode oder Gitterelektrode eingerichtet ist, um auf einem Potential gehalten zu werden, so dass Ionen an dem Eingang und/oder an dem Ausgang reflektiert werden.
Massenspektrometer nach Anspruch 72, bei dem eine Wechselspannung oder HF-Spannung und/oder eine Gleichspannung auf die wenigstens eine Ringlinse, Plattenelektrode oder Gitterelektrode gegeben wird, so dass Ionen an dem Eingang und/oder an dem Ausgang reflektiert werden.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einem Massenanalysator, der stromabwärts der Ionenführung angeordnet ist, wobei der Massenanalysator ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) Flugzeit-Massenanalysator; (ii) Quadrupol-Massenanalysator; (iii) Fourier-Transformations-Ionenzyklotronresonanz-Massenanalysator ("FTICR"); (iv) 2D-(Linear)Quadrupol-Ionenfalle; (v) 3D-(Paul)-Quadrupol-Ionenfalle; und (vi) Magnetsektormassenanalysator.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem in einem Betriebsmodus die Ionenführung auf einem Druck gehalten wird, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) größer oder gleich 0,0001 mbar; (ii) größer oder gleich 0,0005 mbar; (iii) größer oder gleich 0,001 mbar; (iv) größer oder gleich 0,005 mbar; (v) größer oder gleich 0,01 mbar; (vi) größer oder gleich 0,05 mbar; (vii) größer oder gleich 0,1 mbar; (viii) größer oder gleich 0,5 mbar; (ix) größer oder gleich 1 mbar; (x) größer oder gleich 5 mbar; und (xi) größer oder gleich 10 mbar.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in einem Betriebsmodus die Ionenführung bei der Verwendung auf einem Druck gehalten wird, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) weniger oder gleich 10 mbar; (ii) weniger oder gleich 5 mbar; (iii) we niger oder gleich 1 mbar; (iv) weniger oder gleich 0,5 mbar; (v) weniger oder gleich 0,1 mbar; (vi) weniger oder gleich 0,05 mbar; (vii) weniger oder gleich 0,01 mbar; (viii) weniger oder gleich 0,005 mbar; (ix) weniger oder gleich 0,001 mbar; (x) weniger oder gleich 0,0005 mbar; und (xi) weniger oder gleich 0,0001 mbar.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in einem Betriebsmodus die Ionenführung bei der Verwendung auf einem Druck gehalten wird, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) zwischen 0,0001 und 10 mbar; (ii) zwischen 0,0001 und 1 mbar; (ii) zwischen 0,0001 und 1 mbar; (iii) zwischen 0,0001 und 0,1 mbar; (iv) zwischen 0,0001 und 0,01 mbar; (v) zwischen 0,0001 und 0,001 mbar; (vi) zwischen 0,001 und 10 mbar; (vii) zwischen 0,001 mbar und 1 mbar; (viii) zwischen 0,001 und 0,1 mbar; (ix) zwischen 0,001 und 0,01 mbar; (x) zwischen 0,01 und 10 mbar; (xi) zwischen 0,01 und 1 mbar; (xii) zwischen 0,01 und 0,1 mbar; (xiii) zwischen 0,1 und 10 mbar; (xiv) zwischen 0,1 und 1 mbar; und (xv) zwischen 1 und 10 mbar.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei bei einem Betriebsmodus die Ionenführung bei der Verwendung auf einem Druck gehalten wird, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) größer oder gleich 1×10^–7 mbar; (ii) größer oder gleich 5×10^–7 mbar; (iii) größer oder gleich 1×10^–6 mbar; (iv) größer oder gleich 5×10^–6 mbar; (v) größer oder gleich 1×10^–5 mbar; und (vi) größer oder gleich 5×10^–5 mbar.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in einem Betriebsmodus die Ionenführung bei der Verwendung auf einem Druck gehalten wird, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) weniger oder gleich 1×10^–4 mbar; (ii) weniger oder gleich 5×10^–5 mbar; (iii) weniger oder gleich 1×10^–5 mbar; (iv) weniger oder gleich 5×10^–6 mbar; (v) weniger oder gleich 1×10^–6 mbar; (vi) weniger oder gleich 5×10^–7 mbar; und (vii) weniger oder gleich 1×10^–7 mbar.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei bei der Verwendung die Ionenführung in einem Betriebsmodus auf einem Druck gehalten wird, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) zwischen 1×10^–7 und 1×10^–4 mbar; (ii) zwischen 1×10^–7 und 5×10^–5 mbar; (iii) zwischen 1×1^–7 und 1×10^–5 mbar; (iv) zwischen 1×10^–7 und 5×10^–6 mbar; (v) zwischen 1×10^–7 und 1×10^–6 mbar; (vi) zwischen 1x10^–7 und 5×10^–7 mbar; (vii) zwischen 5×10^–7 und 1×10^–4 mbar; (viii) zwischen 5×10^–7 und 5×10^–5 mbar; (ix) zwischen 5×10^–7 und 1×10^–5 mbar; (x) zwischen 5×10^–7 und 5×10^–6 mbar; (xi) zwischen 5×10^–7 und 1×10^–6 mbar; (xii) zwischen 1×10^–6 mbar und 1×10^–4 mbar; (xiii) zwischen 1×10^–6 und 5×10^–5 mbar; (xiv) zwischen 1×10^–6 und 1×10^–5 mbar; (xv) zwischen 1×10^–6 und 5×10^–6 mbar; (xvi) zwischen 5×-10^–6 mbar und 1×10^–4 mbar; (xvii) zwischen 5×10^–6 und 5×10^–5 mbar; (xviii) zwischen 5×10^–6 und 1×10^–5 mbar; (xix) zwischen 1×10^–5 mbar und 1×10^–4 mbar; (xx) zwischen 1×10^–5 und 5×10^–5 mbar; und (xxi) zwischen 5×10^–5 und 1×10^–4 mbar.
Massenspektrometer mit einer Ionenführung, wobei die Ionenführung einen Führungsdraht, eine zylindrische oder Stabelektrode und eine äußere zylindrische Elektrode aufweist, wobei bei der Verwendung, sowohl eine Wechselspannungs- als auch eine Gleichspannungspotentialdifferenz zwischen dem Führungsdraht, der zylindrischen oder Stabelektrode und der äußeren zylindrische Elektrode aufrecht erhalten wird.
Massenspektrometer mit: einer Ionenführung mit einem Führungsdraht, der zentral bzw. mittig in einer elektrisch leitenden zylindrischen Rohrelektrode gehalten wird, wobei sowohl Wechselspannungen als auch Gleichspannungen bei der Verwendung aufgebracht werden zwischen dem Führungsdraht und der zylindrischen Rohrelektrode, um Ionen radial zurückzuhalten, während Ionen axial durch die Ionenführung transportiert werden.
Massenspektrometer nach Anspruch 82, bei dem der Führungsdraht einen Halbleiter bzw. Halbleiterdraht oder Widerstandsdraht aufweist, so dass bei der Verwendung ein axiales Gleichspannungsfeld aufrecht erhalten wird entlang der Ionenführung durch Anwendung einer Gleichspannung zwischen den Enden des Führungsdrahtes.
Massenspektrometer mit: einer Ionenführung mit einem Führungsdraht, der zentral in einer Anzahl von äußeren konzentrischen zylindrischen Elektroden gehalten ist, wobei sowohl Wechselspannungen als auch Gleichspannungen bei der Verwendung aufgebracht werden zwischen dem Führungsdraht und der Anzahl von äußeren konzentrischen zylindrischen Elektroden, um Ionen radial zurückzuhalten, während sie durch die Ionenführung transportiert werden.
Massenspektrometer nach Anspruch 84, bei dem ein axiales Gleichspannungsfeld bei der Verwendung entlang der Ionenführung durch Anwendung von Gleichspannungen auf die Anzahl der äußeren zylindrischen Elektroden aufrecht erhalten wird.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 84 oder 85, bei dem laufende Potentialwellenfunktionen bei der Verwendung auf die äußeren zylindrischen Elektroden aufge bracht bzw. angewendet werden, um die Ionentransmission zu unterstützen.
Massenspektrometer mit: einer Ionenführung mit einem Führungsdraht, der zentral in einer elektrisch leitenden zylindrischen Rohrelektrode gehalten wird, wobei bei der Verwendung sowohl Wechselspannungen als auch Gleichspannungen angewendet bzw. aufgebracht werden zwischen dem Führungsdraht und der zylindrischen Rohrelektrode, und wobei Ionen bei der Verwendung angeordnet bzw. ausgebildet werden, um auf die Innenwand der zylindrischen Rohrelektrode oder auf den Führungsdraht aufzutreffen, um Sekundärionendisassoziation zu erzeugen durch Einstellung der Wechselspannungen oder Gleichspannungen.
Massenspektrometer mit: einer Ionenführung, die einen Führungsdraht aufweist, der zentral in einer elektrisch leitenden zylindrischen Rohrelektrode gehalten ist, wobei bei der Verwendung sowohl Wechselspannungen als auch Gleichspannungen zwischen dem Führungsdraht und der zylindrischen Rohrelektrode aufgebracht werden, und wobei die Wechselspannung oder die Gleichspannung eingestellt wird um eine Zunahme der inneren Energie der Ionen innerhalb der Ionenführung zu bewirken, um so Kollisionsfragmentation oder kollisionsinduzierte Disassoziation der Ionen zu induzieren.
Massenspektrometer mit: einer Ionenführung mit einer inneren zylindrischen Elektrode, die zentral in einer elektrisch leitenden zylindrischen Rohrelektrode gehalten ist, wobei sowohl Wechselspannungen als auch Gleichspannungen bei der Verwendung aufgebracht bzw. angewendet werden zwischen der inneren zylindrischen Elektrode und der zylindrischen Rohrelektrode, um Ionen radial zurückzuhalten, während die Ionen axial durch die Ionenführung transportiert werden.
Massenspektrometer mit einer Ionenführung mit einem Führungsdraht, der zentral in einer elektrisch leitenden zylindrischen Rohrelektrode gehalten ist, wobei bei der Verwendung sowohl Wechselspannungen als auch Gleichspannungen angewendet werden zwischen dem Führungsdraht und der zylindrischen Rohrelektrode, um Ionen radial zurückzuhalten, während die Ionen axial durch die Ionenführung transportiert werden, und wobei der Führungsdraht sich in zwei oder mehr Drähte aufspaltet.
Massenspektrometer nach Anspruch 90, bei dem unterschiedliche Wechselspannungen oder Gleichspannungen auf die zwei oder mehr Drähte aufgebracht werden.
Massenspektrometer mit: einer Ionenführung mit einem Führungsdraht, der zentral in einer elektrisch leitenden zylindrischen Rohrelektrode gehalten ist, wobei bei der Verwendung sowohl Wechselspannungen als auch Gleichspannungen aufgebracht bzw. angewendet werden zwischen dem Führungsdraht und der zylindrischen Rohrelektrode, um Ionen radial zurückzuhalten, während die Ionen axial durch die Ionenführung transportiert werden, und wobei der Führungsdraht nicht gerade ausgebildet ist.
Massenspektrometer nach Anspruch 92, bei dem der Führungsdraht kreisförmig ausgebildet ist.
Massenspektrometer mit einer Ionenführung, wobei die Ionenführung eine Y-förmige äußere zylindrische Elektrode und eine Y-förmige innere Führungsdrahtelektrode aufweist, wobei bei der Verwendung die äußere Elektrode und die inneren Elektrode sowohl mit einer Wechselspannung als auch einer Gleichspannung beaufschlagt werden, und wobei die Ionenführung ausgebildet ist, so dass ein Ionenstrahl aufgespalten wird oder Ionenstrahlen verbunden werden.
Massenspektrometer mit: einer Ionenführung mit einem Führungsdraht, der zentral in einer elektrisch leitenden zylindrischen Rohrelektrode gehalten ist, wobei sowohl Wechselspannungen als auch Gleichspannungen bei der Verwendung zwischen den Führungsdraht und der zylindrischen Rohrelektrode aufgebracht werden, um Ionen radial zurückzuhalten, während die Ionen axial durch die Ionenführung transportiert werden, wobei die Ionenführung ferner eine Ringlinse, eine Platte bzw. Ringplatte oder ein Gitter bzw. Ringgitter aufweist, und wobei eine zusätzliche Gleichspannung oder Wechselspannung bei der Verwendung auf die Ringlinse, die Platte oder das Gitter aufgebracht wird, so dass Ionen rückwärts reflektiert werden und eingefangen werden oder innerhalb der Ionenführung gespeichert werden.