DE2045955A1 - Massenspektrometer - Google Patents

Massenspektrometer

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DE2045955A1
DE2045955A1 DE19702045955 DE2045955A DE2045955A1 DE 2045955 A1 DE2045955 A1 DE 2045955A1 DE 19702045955 DE19702045955 DE 19702045955 DE 2045955 A DE2045955 A DE 2045955A DE 2045955 A1 DE2045955 A1 DE 2045955A1
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Brian Noel Sale Cheshire Green (Großbritannien)
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/26Mass spectrometers or separator tubes
    • H01J49/28Static spectrometers
    • H01J49/32Static spectrometers using double focusing
    • H01J49/326Static spectrometers using double focusing with magnetic and electrostatic sectors of 90 degrees

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  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Description

pH^T ν» —Tug H3Jc]1
6 Jrrc-nlcLirt a. M. 1
Parksiraße 13 ^1n,
6424
ASSOCIATED ELECTRICAL INDUSTRIES LIMITED, London , England
Massenspektrometer
Zusatz zum Patent (Patentanmeldung P 15 98 024.2)
Die Erfindung bezieht sich auf ein Massenspektrometer mit einer Anzahl von in getrennten Kammern gleicher Anzahl untergebrachten Ionenquellen, die eine entsprechende Anzahl von Ionenstrahlen erzeugen, mit einer gleichen Anzahl von Ionenkollektoreinrichtungen, die in Abhängigkeit von der Intensität der empfangenen Ionenströme eine entsprechende Anzahl von Ausgangssignalen erzeugen, und mit einer Einrichtung zum Verändern des die Ionenstrahlen über die Ionenkoliektoreinrichtüngen schwenkenden Ablenkfeldes, wobei die Strahlungserzeugungseinrichtungen und die Ionenkoliektoreinrichtüngen derart ausgebildet sind, daß das Spektrometer bei einer einzigen Schwenkbewegung der Ionenstrahlen mehrere getrennte Massenspektren liefert, die sich bezüglich der Auflösung und bzw. oder bezüglich des massenspektrometrisch untersuchten Materials unterscheiden. Derartige Massenspektrometer sind beispielsweise nach der britischen Patentschrift 1 161 432 bekannt.
Bei einem herkömmlichen Massenspektrometer wird eine Probe in einer Ionenquelle mit einem Ionenstrahl ionisiert. Die erzeugten Ionen werden aus der Ionenquelle herausbeschleunigt und treten durch einen Spalt als Strahl in ein Analysiersystem ein. Das Analysiersystem kann aus einem elektrostatischen Sektor bestehen,
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dem ein magnetischer Sektor folgt. Es kann aber auch nur einen magnetischen Sektor enthalten. Der in dem Analysiersystem entsprechend den Massenbestandteilen getrennte Strahl durchsetzt einen Auflösespalt, bevor er auf einem Kollektor auftrifft. Das sich ergebende elektrische Signal kann verstärkt und auf verschiedene Weise wiedergegeben werden, beispielsweise mit einem Galvanometerschreiber. Durch Schwenken des Magnetfeldes in dem: magnetischen Analysator wird der Bereich der in dem ursprünglichen Ionenstrahl vorhandenen Massen, über den Auflösespalt geführt und dadurch ein Massenspektrum erzeugt. In einem herkömmlichen Massenspektrometer kann man verschiedenartige, sich ergänzende Informationen dadurch erhalten, daß das Massenspektrometer mit verschiedenen Auflösungen betrieben wird. Zu diesem Zweck wird im allgemeinen die Größe der Quelle und der Kollektorspalte geändert. Bei breiten Spalten wird ein vollständiges Spektrum niedriger Auflösung zusammen mit den metastabilen Übergängen erzeugt. Bei schmalen Spalten wird ein Spektrum hoher Auflösung erzielt, das zur Massenbestimmung geeignet ist. Um diese Information zu erhalten, muß man das Instrument zuerst bei breiten Spalten und anschließend bei engen Spalten ablenken oder abtasten. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde bereits ein Zweistrahlgerät vorgeschlagen, bei dem die Ionen von einer Ionenquelle durch einen engen Spalt und die Ionen von einer anderen Ionenquelle durch einen weiten Spalt laufen. Die beiden Strahlen durchsetzen dann nebeneinander in der Ebene des Magnetfeldes das Analysiersystem. Dabei werden sie etwa denselben Ablenkfeldern ausgesetzt. Abschließend durchlaufen die Strahlen Jeweils einen Koilektorspalt, und zwar einen engen und einen weiten. Diese Maßnahmen wurden bereits in der deutschen Patentanmeldung P 15 98 024.2 vorgeschlagen.
In der Beschreibung des erwähnten Patents wird ein Massenspektrometer mit zwei oder mehreren Ionenstrahlen beschrieben, die durch das Analysiersystem des Massenspektrometers laufen. Vorzugsweise treten dabei zwei Strahlen von zwei dicht nebeneinander angeordneten Ionenquellen nebeneinander durch den elektrostatischen
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und magnetischen Analysator. Eine solche Anordnung erfüllt ihren Zweck voll und ganz, wenn in die beiden Ionenquellen dieselbe Probe gegeben wird, um beispielsweise von derselben Probe gleichzeitig ein,Spektrum hoher und ein Spektrum niedriger Auflösung zu erhalten. Bei vielen Verwendungszwecken eines Doppelstrahlmassenspektrometers kommt es jedoch vor, daß die Proben in den Ionenquellen verschieden sind. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn man die Unterschiede zwischen zwei Proben feststellen will oder wenn man das Spektrum einer bekannten Probe benutzen will, um das Spektrum einer unbekannten Probe massenspektrometrisch zu eichen.· In diesen Fällen ist es notwendig, die Vakuumkammern, in denen die beiden Ionenquellen angeordnet sind, voneinander zu trennen und zu isolieren. Infolge dieser Trennung entsteht ein verhältnismäßig großer Abstand zwischen den Ionenquellen. Die beiden Ionenstrahlen haben daher beim Verlassen der Ionenquellen einen Abstand voneinander, der viel zu groß ist, um von einem Analysiersystem mit praktischen Abmessungen verarbeitet werden zu können.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Massenspektrometer zu schaffen, bei dem diese Unzulänglichkeit nicht auftritt.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen Massenspektrometer nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen den Ionenquellen und einem Analysiersektor des Massenspektrometer eine Ionenstrahlkonvergenzeinrichtung angeordnet ist, die die in einem Abstand aus den Ionenquellen austretenden Ionenstrahlen dichter zusammenführt und parallel zueinander ausrichtet, bevor sie in den Analysiersektor eintreten.
Dies hat mehrere Vorteile. Der Magnetspalt und damit der Magnet des magnetischen Analysators können verhältnismäßig klein und damit weniger kostspielig sein. Die Chance, daß die Felder, durch die die beiden Strahlen in den Hauptanalysatoren laufen, identisch sind, ist erheblich größer. Dies ist sehr wichtig. Wenn nämlich die Felder in den beiden Analysatoren·identisch sind,
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liegen für beide Strahlen auch identische Massenskalen vor, so daß die beiden Spektren direkt miteinander verglichen werden können. Ferner sind Abbildungsfehler infolge von Bildkrümmung geringer, so daß bei vorgegebener Auflösung eine größere Empfindlichkeit erzielt wird. Der letzte Punkt ist bei Massenspektrometern mit einem magnetischen Sektor allgemein bekannt. Hierzu sei lediglich erwähnt, daß die Ionenabbildung am, Kollektor gekrümmt anstatt gerade ist. Wenn daher der Ionenstrahl.über einen geraden Spalt geführt wird, tritt eine Verbreiterung der Abbildung auf, so daß die Auflösung geringer wird.'Der Betrag der Bildverschiebung von der geraden Linie nimmt mit dem Quadrat des Abstandes von der Achse des Magneten zu. Es ist daher wichtig, die lonenstrahlen so dicht wie möglich bei der Achse des Magneten zu führen.
Bei einem herkömmlichen Massenspektrometer ist es bekannt der Kollektoreinrichtung einen Elektronenvervielfacher zuzuordnen, um das Ausgangssignal zu verstärken. Da die als Kaskade aufgebaute Elektrodenanordnung eines Elektronenvervielfachers unhandlich und sperrig ist, ist es schwierig, mehrere Elektronenvervielfacher dicht nebeneinander anzuordnen, um eine Anzahl von dicht nebeneinander laufenden lonenstrahlen zu empfangen.
Das nach der Erfindung aufgebaute Massenspektrometer enthält daher hinter den Anaiysatoren einen Ionenstrahldivergenzeinrichtung, die mindestens einen der lonenstrahlen wegführt, bevor die lonenstrahlen auf die Elektronenvervielfacher auftreffen, die einen Teil der Ionenkollektoreinrichtungen bilden. Auf diese Weise ist es möglich, die Elektronenvervielfacher in Abständen voneinander bequem anzuordnen.
Vorzugsweise wird die Ionenstrahlkonvergenzeinrichtung zwischen den lonenquellen und Strahlbegrenzungsspalten angeordnet, die sich vor dem Analysiersektor befinden. Dadurch wird jedoch die gesamte Ionenbahnlänge zwischen den Ionenquellen und den Ionenkollektoreinrichtungen vergrößert. Dabei tritt jedoch im Ver-
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gleich zu Anordnungen, bei denen die Strahlenbegrenzungsspalte an den Ausgängen der Vakuumkammern, die die Ionenquellen enthalten, angeordnet sind, ein Empfindlichkeitsverlust auf. Daher· wird eine Anordnung vorgezogen, bei cter die Strahlenbegrenzungsspalte vor der Ionenstrahlkonvergenzeinrichtung, also an den Ausgängen der Vakuumkammern angeordnet sind.
In ähnlicher Weise können Ionenstrahlkollektorspalte zwischen dem oder den Analysiersektoren und der Ionenstrahldivergenzeinrichtung, falls diese vorhanden ist, oder zwischen der lonenstrahldivergenzeinrichtung und den Ionenkollektoreinrichtungen angeordnet sein.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand von Figuren beschrieben.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines nach der Erfindung aufgebauten Massenspektrometers.'
Fig. 2 ist ein Teilschnitt längs der im allgemeinen gekrümmten Achse des in Fig. 1 schematisch dargestellten Massenspektrometers und zeigt die Anordnung von Spektrometerbauteilen zu beiden Seiten der Achse.
Fig. 3 ist ein Schaltbild eines Teils der elektrischen Schal- j tungsanordnung des erfindungsgemäßen Massenspektrometers.
Ein nach der Erfindung aufgebautes Massenspektrometer enthält eine erste und eine zweite Elektronenstrahlerzeugungseinrichtung 1.10 und 2.10 mit getrennten Vakuumkammern 112 und 212, die lonenquellen 114 und 214 enthalten. Die Kammern 112 und 212 sind über getrennte öffnungen 116 und 216 an getrennte Vakuumpumpen (nichtgezeigt) angeschlossen.
Die Kammern 112 und 212 weisen Ionenquellen-Ausgangsschlitze 118 und 218 auf, durch die Ionenstrahlen 120 und 220 austreten und
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über entsprechende Kollimatorschlitze 119 und 219 in einen gemeinsamen elektrostatischen Analysiersektor oder -abschnitt 22 eintreten, dem ein gemeinsamer magnetischer Analysiersektor oder -abschnitt 24 nachgeschaltet ist. Elektrostatische und magnetische Analysiersektoren sind bekannt.
Hinter den Analysiersektoren 22 und 24 laufen die Ionenstrahlen 120 und 220 durch Kollektorspalte 126 und 226, bevor sie auf Ionenstrahlkollektoreinrichtungen 128 und 228 auftreffen, die beispielsweise als Elektronenvervielfacher 130 und 230 aufgebaut sein können.
Bezüglich der Ansicht nach Fig. 1 wird darauf hingewiesen, daß diejenigen Teile des Spektrometers, die zweifach vorhanden sind, infolge der gewählten Blickrichtung übereinanderfallen. In Fig.2 sind diese Teile hingegen gezeigt, und um der Klarheit willen ist die Spektrometerachse (mittlere Ionenbahn) als gerade Linie dargestellt, um die einzelnen Teile des Spektrometers deutlicher zu zeigen.
Das gesamte Spektrometer ist mit einer vakuumdichten Hülle 32 umgeben, die lediglich in Fig. 2 teilweise gezeigt ist. Ein Ionenmonitor oder ein Gesamtionenstromkollektor 34 kann in bekannter Weise zwischen dem elektrostaitschen Sektor 22 und dem magnetischen Sektor 24 angeordnet sein.
Da die Ionenquellen 110 und 210 in getrennten Vakuumkammern 112 und 212 untergebracht sind, wie es insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, haben die austretenden Ionenstrahlen 120 und 220 einen geringen Abstand voneinander. Aus diesem Grunde wäre es zur spektrometrischen Analyse dieser Ionenstrahlen in gemeinsamen Analysiersektoren notwendig, die Breite der Elektroden in dem elektrostaitschen Analysiersektor und den Zwischenpolspalt in dem magnetischen Analysiersektor entsprechend groß auszubilden. Dies ist jedoch aus verschiedenen Gründen nicht erwünscht. Insbesondere wäre es unwahrscheinlich, daß die Ionenstrahlen durch
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gleiche Felder laufen, so daß die vergleichende Analyse bedeutungslos wäre.
Daher ist nach der Erfindung eine Ionenstrahlkonvergenzeinrichtung 36 vorgesehen, die die Ionenstrahlen 120 und 220 zusammenführt, so daß jetzt die Ionenstrahlen im wesentlichen parallel zueinander und im Vergleich zu dem Abstand unmittelbar hinter den Ionenquellen 110 und 210 mit einem viel geringeren Abstand in den Analysiersektor 22 eintreten, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Die Zusammenlauf- oder Konvergenzeinrichtung 36 enthält ein erstes Paar entgegengesetzt geladener Sektoren 138, 139 und 238,239, um die aus den Ionenstrahlerzeugungseinrichtungen 110 und 210 austretenden Ionenstrahlen 120 und 220 in konvergenter Richtung abzulenken oder aufeinander zulaufen zu lassen, und ein zweites Paar entgegengesetzt geladener Sektoren 140,141 und 240,241, um die aufeinander zulaufenden Ionenstrahlen 120 und 220 in einander parallel laufende Strahlen umzulenken, wenn die Strahlen dicht beieinander sind, so daß die Ionenstrahlen 120 und 220 etwa parallel zueinander in den Analysiersektor 22 eintreten. Die Sektoren 141 und 241 können eine: einheitliche Elektrode bilden.
Der dargestellte symmetrische Aufbau der Konvergenzeinrichtung 36 beruht auf der Tatsache, daß die Spalte 118 und 218 den gleichen Abstand von der Spektrometerachse haben. Andernfalls sind auch unsymmetrisch aufgebaute Konvergenzeinrichtungen möglich und denkbar. Im Falle äußerster Unsymmetrie könnte man die eine Hälfte der Ionenstrahlkonvergenzeinrichtung 36 weglassen, also beispielsweise die dem Ionenstrahl 120 oder die dem Ionenstrahl 220 zugeordnete Hälfte, wobei vorausgesetzt wird, daß der eine Ionenstrahl mit dem Sektor 24 richtig ausgerichtet ist.
Bei der Massenspektrometrie ist es üblich, die den analysierten Ionenstrahl empfangende Einrichtung als Elektronenvervielfacher auszubilden, um das Ausgangssignal des Spektrometer zu verstärken. Da das in Kaskade geschaltete Elektrodensystem eines übli-
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chen Elektronenvervielfachers einen verhältnismäßig großen ■platzbedarf hat, ist es, falls zwei dieser Elektronenvervielfacher als Teile der Ionenstrahlkollektoreinrichtungen 128 und 228 des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Spektrometers vorgesehen werden müssen, unpraktisch, die Elektronenvervielfacher derart dicht nebeneinander anzuordnen, wie es zum Aufnehmen oder Empfangen der dicht nebeneinander liegenden Ionenstrahlen 120 und 220 der Fall sein müßte. Nach der Erfindung ist daher hinter den Analysiersektoren eine Ionenstrahldivergenzeinrichtung 242 vorgesehen, die den Ionenstrahl 220 von der Spektrometerachse wegführt oder ablenkt, so daß die Elektronenvervielfacher 130 und 230 in einem hinreichenden Abstand voneinander angeordnet ^ werden können. Die Ionenstrahldivergenzeinrichtung 242 enthält elektrisch geladene Sektoren 244 und 245, die eine elektrostatische Ablenkung des Ionenstrahls 220 bewirken.
Eine Einrichtung zum Ablenken des Ionenstrahls 120 von der Spektrometerachse ist nicht vorgesehen. In dieser Beziehung ist also das in den Figuren dargestellte Spektrometer unsymmetrisch aufgebaut. Die Divergenzeinrichtung 242 führt die Ionenstrahlen 120 und 220 in hinreichendem Maße auseinander. Anstelle der gezeigten Divergenzeinrichtung könnte auch eine Divergenzeinrichtung verwendet werden, die beide Ionenstrahlen 120 und 220 von der Spektrometerachse ablenkt. Die Ablenkung kann dabei für die beiden Ionenstrahlen 120 und 220 gleich oder ungleich sein, wie " es erwünscht oder erforderlich ist.
Beim Abtasten, d.h. beim Verändern der elektrischen oder magnetischen Felder der Analysiersektoren 22 und 24 in vorbestimmter Weise, werden Ionen eines Massenbereichs über die Kollektorspalte 126 und 226 geführt. Dabei ist es notwendig, daß keine erhebliche Zeitdifferenz zwischen denjenigen Zeiten auftreten soll, in denen die Ionen einer besonderen Masse die Ionenstrahlkollektoreinrichtungen 128 und 228 erreichen. Die Bahnlängen der Ionenstrahlen 120 und 220 sollten daher etwa identisch sein, und zwar insbesondere zwischen dem Analysiersektor 24 und den KoI-
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lektoreinrichtungen 128 und 228. An die Ionenablenkeinrichtungen 36 und 242 wird daher die Anforderung gestellt, daß die Bahnlangen der Ionenstrahlen 120 und 220 durch die Einrichtungen und 242 nicht ungleich lang werden. Dies könnte insbesondere der Fall sein, wenn die Konvergenz- und Divergenzeinrichtung 36 und 242 unsymmetrisch aufgebaut sind, d.h., wenn die Bahnen der Ionenstrahlen 120 und 220 nicht spiegelsymmetrisch sind.
Weiterhin besteht die Forderung, daß Ionen von der Ionenquelle 114 nicht die Kollektoreinrichtung 228 und daß umgekehrt Ionen von der Ionenquelle 214 nicht die Kollektoreinrichtung 128 erreichen sollen. Bei der Massenspektrometrie haben die Ionen im allgemeinen eine kleine Geschwindigkeitskomponente in Z-Richtung, also in einer senkrecht auf der in Fig. 2 dargestellten Spektrometerachse verlaufenden Richtung, da die Moleküle, aus
• denen die Ionen gebildet werden, willkürliche thermische Geschwindigkeiten in der Ionenquelle haben. Die Kollimatorspalte 119 und 219 und die Spalte in dem Gesamtionenstromkollektor 34 sollten daher derart bemessen sein, daß eine geeignete Kollima-"tion der Ionenstrahlen 120 und 220 stattfindet.
Fig. 3 zeigt als Beispiel ein Verfahren zum Ableiten von geeigneten Spannungen für die verschiedenen Teile des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Spektrometers. Mehrere feste und veränderbare Widerstände R1 bis R14 sind an eine Beschleunigungsspannungsquelle 46 angeschlossen. Von diesen Widerständen R1 bis R14 werden geeignete Spannungen für die lonenquellen 110 und 210, die Sektoren 138, 139, 238, 239, 140, 141, 240 und 241 der Ionenstrahlkonvergenzeinrichtung 36 und die Sektoren 244 und 245 der Ionenstrahldivergenzeinrichtung 242 abgegriffen. Die Widerstände R1 und R2 sind vorzugsweise derart gewählt, daß der Hauptteil der Beschleunigungsspannung der Spannungsquelle 46 am Widerstand R1 (beispielsweise +4000 V) und der kleinere Teil am Widerstand R2 (beispielsweise -200 V) abfällt. Die Potentiale an den Sektoren zum Ablenken der Ionenstrahlen 120 und 220 sind vorzugsweise derart gewählt, daß bezüglich Erde oder Masse an den Sektoren etwa gleichgroße positive und negative Potentiale anliegen. Das
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Masse- oder Erdpotential wird dabei auf den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R1 und R2 gezogen. Geeignete Potentiale für die Sektoren der Konvergenzeinrichtung 36 sind ± 170 V und für die Sektoren der Divergenzeinrichtung 242 ± 60 V. Die Potentiale mindestens eines Sektors jedes Sektorpaares sind vorzugsweise einstellbar, und zwar mit veränderbaren Widerständen R6, R7, R12, R13 und R14, wie es in Fig. 3 gzeigt ist, um die Arbeitsweise des Spektrometers genau einstellen zu können und um unvermeidbare Herstellungstoleranzen bei dem nach der Erfindung aufgebauten Spektrometer kompensieren zu können.
Das beschriebene Massenspektrometer nach der Erfindung hat gegenüber den üblichen Anordnungen eine Reihe von Vorteilen:
1. Verschiedene Proben können unabhängig voneinander zwei Elektronenbombardementquellen ausgesetzt werden:
(a) Dadurch ist es möglich, einen Spektrumvergleich durchzuführen. Die beiden Proben können unter denselben Bedingungen analysiert werden. Auf diese Weise ist es möglich, Verunreinigungen, die in der einen, jedoch -nicht in der anderen Probe enthalten sind, durch einfachen Vergleich der beiden Spektren festzustellen.
(b) Ein bekanntes Spektrum kann zur massenspektrometrischen . Eichung eines unbekannten Spektrums benutzt werden. So kann man beispielsweise der einen Ionenquelle (z.B. 110) Perfluorkerosin zugeben und mit diesem bekannten Spektrum das Spektrum einer unbekannten Probe eichen, die der anderen Ionenquelle (z.B. 210) zugegeben wird.
2. Die beiden Ionenquellen 110 und 210 können verschiedener Art sein. Es können daher gleichzeitig Spektren nach zwei verschiedenen Ionisierverfahren aufgenommen werden, beispielsweise nach dem Feldionisations- und Elektronenbombardementverfahren oder nach der Kombination aus zwei beliebigen der folgenden IonisierverfahrenElektronenbombardement, chemische Ionisation, Fotoionisation oder Feldionisation.
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3. Darüberhinaus weist das neue System die Vorteile der Doppelstrahlanordnung nach der britischen Patentschrift 1 161 432 auf. Daher ist es möglich dieselbe Probe unter verschiedenen Ionenquellenbedingungen zu untersuchen, beispielsweise mit einem hohen oder niedrigen Betrag an Elektronenvolt oder mit verschiedenen Auflösungsbedingungen.
4. Die Divergenzeinrichtung 242 wirkt auf beliebige metastabile Ionen, die sich in der Plugbahn zwischen dem Ausgang des magnetischen Analysators 24 und dem Eingang der Divergenzeinrichtung 242 bilden können, in ähnlicher Weise ein wie ein elektrostatischer Analysator eines herkömmlichen Massenspektrometer auf metastabile Ionen, die sich zwischen der Ionenquelle und dem Eingang des elektrostatischen Analysators bilden. Mit der Divergenzeinrichtung 242 können die folgenden Betriebszustände eingestellt werden:
(a) Unter Normalbedingungen, d.h., wenn das Potential zwischen den Sektoren 244 und 245 derart eingestellt ist, daß vorwiegend die Mutter- oder Ausgangsionen die Kollektoreinrichtung 228 erreichen, werden hauptsächlich diejenigen metastabilen Ionen ausgeschlossen, die bei nichtvorhandener Divergenzeinrichtung 242 die Kollektoreinrichtung 228 erreichen würden, wie es beispielsweise der Fall wäre, wenn der Ionenstrahl 120 auf dieselbe Probe zurückgeht wie der Ionenstrahl 220.
(b) Es ist allerdings auch möglich, die Potentiale an den Sektoren 244 und 245 derart einzustellen, daß die metastabilen Ionen auf Kosten der Mutter- oder Ausgangsionen bevorzugten Durchlaß haben. Auf diese Weise ist es möglich, an dem einen Kollektor das metastabile Massenspektrum eines Mutter- oder Ausgangsions und gleichzeitig an dem anderen Kollektor das Massenspektrum des Mutteroder Ausgangsions zu erhalten.
Obwohl sich das beschriebene Massenspektrometer lediglich auf die Bildung und vergleichende Analyse von zwei Elektronenstrahlen bezieht, ist die Erfindung auch auf die Bildung und vergleichende Analyse einer größeren Anzahl von Ionenstrahlen anwendbar.
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Claims (5)

  1. Patentansprüche
    1 Λ Massenspektrometer mit einer Anzahl von in getrennten Kammern gleicher Anzahl untergebrachten Ionenquellen, die eine entsprechende Anzahl von Ionenstrahlen erzeugen, mit einer gleichen Anzahl von Ionenkollektoreinrichtungen, die in Abhängigkeit von der Intensität der empfangenen Ionenströme eine entsprechende Anzahl von Ausgangssignalen erzeugen, und mit einer ''Einrichtung zum Verändern des die Ionenstrahlen über die Ionenkollektorein·? richtungen schwenkenden Ablenkfeldes, wobei die Ion,enstrahlungserzeugungseinrichtungen und die Ionenkollektoreinrichtungen derart ausgebildet sind, daß das Spektrometer bei einer einzigen Schwenkbewegung der Ionenstrahlen eine entsprechende Anzahl von getrennten Massenspektren liefert, die sich bezüglich der Auflösung und bzw. oder bezüglich des massenspektrometrisch untersuchten Materials unterscheiden,
    dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ionenquellen (110,210) und einem Analysiersektor (22) des Massenspektrometers eine Ionenstrahlkonvergencseinrichtung (36) angeordnet ist, die die in einem Abstand aus den Ionenquellen (110,210) austretenden Ionenstrahlen (120,220) dichter zusammenführt und parallel zueinander ausrichtet, bevor sie in den Analysiersektor (22) eintreten.
  2. 2. Massenspektrometer-nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß hinter den Analysiersektoren eine Ionenstr'ahldivergenzeinrichtung (242) angeordnet ist, die mindestens einen (220) der Ionenstrahlen wegführt, bevor die Ionenstrahlen auf Elektronenvervielfacher (130,230) auftreffen, die'einen Teil der Ionenkollektoreinrichtungen (128,228) bilden.
  3. 3. Massenspektrometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenstrahlkonvergenzeinrichtung (36)'Zwischen den Ionenquellen (110,210) und den Strahlenbegrenzungsspalten (119,219) vor dem Analysiersektor (22) angeordnet ist.
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  4. 4. Massenspektrometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Ionenstrahlkonvergenzeinrichtung (36) an den Ausgängen der Vakuumkammern (112,212),die die Ionenquellen (114, 214). enthalten, Strahlenbegrenzungsspalte (118,218) angeordnet sind.
  5. 5. Massenspektrometer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ionenbeschleunigungsspannungsquelle (46) an die lonenquellen (110,210) angeschlossen ist und daß die Ionenstrahlkonvergenzeinrichtung (36) mit vorbestimmten Teilspannungen der Spannungsquelle (46) gespeist wird.
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