DE2045955A1 - Massenspektrometer - Google Patents
MassenspektrometerInfo
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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-
/ 1 <<b2
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)
- Patentansprüche1 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. 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. 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.109816/18B2
- 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. 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.109816/1852L e e r s e i t e
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