DE2142942C3

DE2142942C3 - Verfahren und Vorrichtung zur gleichzeitigen Massenspektroskopie mehrerer, von verschiedenen Ionenquellen ausgehender Ionenstrahlen

Info

Publication number: DE2142942C3
Application number: DE19712142942
Authority: DE
Inventors: Patrick Urmston Manchester Powers
Original assignee: Kratos Ltd
Current assignee: Kratos Ltd
Priority date: 1970-08-28
Filing date: 1971-08-27
Publication date: 1981-12-03
Also published as: GB1318400A; DE2142942A1; DE2142942B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gleichzeitigen Massenspektroskopie mehrerer, von verschiedenen lonenquellen ausgehender lonenstrahlen, bei dem die lonenstrahlen in ein massenanalysierendes, die Massenlinien der Spektren zeitlich abtastendes Feld eingeführt, anschließend von einem Ionendetektor aufgefangen und schließlich ein elektrisches Ausgangssignal des Ionendetektor einem die verschiedenen Massenspektren der lonenstrahlen aufnehmenden Speicher zugeführt wird.

Ein derartiges Verfahren ist aus der GB-PS U 61 432 bekannt, bei dem die verschiedenen lonenstrahlen auf räumlich getrennten Bahnen in dem massenanalysierenden Feld verlaufen und bei dem der Ionendetektor aus s je einem Einzeldetektor für die verschiedenen analysierten lonenstrahlen besteht

Das zeitlich gesteuerte Zuführen eines einzelnen Ionenstrahls von einer einzigen Ionenquelle z" einem massenanalysierenden Feld ist aus der DE-OS 19 50 938 bekannt Die Ionenquelle wird intermittierend angeregt, und der entsprechende intermittierende Ionenstrahl wird dem massenanalysierenden Feld zugeleitet, wobei er an Ablenkelektroden vorgeführt wird, an die Impulse angelegt werden, um zeitlich selektiv den intermittie-

is renden Ionenstrahl hindurchzulassen. Dadurch wird erreicht, daß auf den Ionendetektor eine festgelegte, geeignete Anzahl von Ionen auftrifft

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur gleichzeitigen Massenanalyse von mehreren, von verschiedenen lonenquellen ausgehenden lonenstrahlen unter Verwendung eines einzigen lonendetektors zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die einzelnen lonenstrahlen sequentiell dem massenanalysierenden Feld derart zugeführt werden, daß die Ionen verschiedener lonenquellen das Feld auf derselben Bahn passieren, daß die Frequenz der Sequenz so hoch ist, daß die Sequenz bei Abtastung

einer Massenlinie einige Male durchlaufen wird, und daß das Ausgangssignal des lonendetektors synchron mit der Zuführungssequenz gemessen und das Ergebnis dieser Messung im Speicher den verschiedenen Massenspektren zugeordnet wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens ergibt sich aus dem Anspruch 2, während die Ausbildung der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens aus den Ansprüchen 3 und 4 ersichtlich ist
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Vorteil erzielt, daß die Ausdehnung des massenanalysierenden Feldes nicht größer als bei einem üblichen, für nur einen Ionenstrahl vorgesehenen Feld ist

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein schematiches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Massenspektroskopie nach dem erfindungsgemäßer. Verfahren,

Fig.2 eine grafische Darstellung der mit der Vorrichtung nach Fig. 1 gemessenen Massenspektren

so und

Fig.3 eine Ausführungsform des IonenstrahlmultipJcxers nach F i g. 1.

Nach F i g. 1 werden zwei lonenquellen an einem Ionenstrahlmultiplexer 10 gekoppelt, der dazu dient, die

ss lonenstrahlen der lonenquellen 1 und 2 zeitlich aufgeteilt, abwechselnd einem massenanalysierenden Feld 12 zuzuführen. Die lonenstrahlen werden in dem massenanalysierenden Feld 12 in bekannter Weise gemäß ihrem Massen-Ladungs-Verhältnis abgelenkt; ein Teil der tonen trifft dann auf einen Ionendetektor 14 auf. Die Ladungen der Ionen, die auf dem Ionendetektor 14 auftreffen, werden in diesem verstärkt beispielsweise durch einen Elektronenvervielfacher; das sich ergebende verstärkte Signal entspricht dann dem elektrischen

Ausgangssignal.

Das Ausgangssignal wird dann einem Datenspeicher 16 zugeführt Der Datenspeicher 16 wird über ein Synchronisierungsglied 18 synchron zum Ionenstrahl-

multiplexer 10 so gesteuert, daß die Massenspektren der Ionenquellen 1 und 2 in verschiedenen Teilen des Speichers abgespeichert werden. Dabei ist es zweckmäßig, das analoge Ausgangssignal des Ionendetektors vor der Speicherung in eine digitale Form umzusetzen,

Fig.2 zeigt in einer graphischen Darstellung das Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Zeit, die ihrerseits mit dem Massen-Ladungs-Verhältnis verknüpft ist In d<sm abgetasteten Bereich weisen beide Ionenquellen eine Massenlinie auf. Die zeitliche Umschaltung auf eine der beiden Ionenquellen erfolgt mehrfach während der Abtastung einer Massenlinie.

Die vertikalen Linien, die in der Figur in einem bestimmten Abstand voneinander eingezeichnet sind, stellen die Zeitpunkte dar, zu denen die Umschaltung von einem Ionenstrahl zu dem anderen erfolgt, wobei es zweckmäßig ist, ein Abtasten für eine digitale Darstellung des Ausgangssignals etwa in der Mitte zwischen diesen Zeitabständen vorzunehmen.

Die Ausgangssignale, die jedem einzelnen Ionenstrahl entsprechen, sind in der Fig.2 vertikal gegeneinander verschoben. Die gestrichelten Linien steilen das Ausgangssignal dar, das sich ergäbe, wenn die Ionenstrahlen nicht zeitlich aufgeteilt übertragen würden.

In F i g. 3 ist der Aufbau des Ionenstrahlmultiplexers 10 nach F i g. 1 dargestellt Er enthält im wesentlichen zwei Ionenstrahl-Ablenkplattenpaare 20 und 22. Eine Platte jedes Paares 20 und 22 ist ständig mit Masse verbunden, und die andere Platte jedes Paares ist wahlweise mit Hilfe eines Umschalters 26 entweder mit Masse oder einer negativen Spannungsquelle 24 verbindbar. Wenn eine dieser Platten mit Masse verbunden ist dann befindet sich die andere (relativ zur Masse) auf einem negativen Potential. Auf diese Weise werden die Ionenstrahlen der Ionenquellen 1 und 2 so gesteuert daß zu einer bestimmten Zeit nur einer zu dem massenanalysierenden Feld 12 gelangt wobei der nicht hindurchgelangende Strahl zu einem mit Masse verbundenen Teil abgelenkt wird, z.B. zu einer geerdeten Schutzblende 28, wenn sich der Umschalter 26 in der dargestellten Stellung befindet

Der Ionenstrahl der Ionenquelle 2 ist mit dem Eingang des massenanalysierenden Feldes 12 ausgerichtet Der Ionenstrahl der Ionenquelle 1 wird daher durch einen zylindrischen Ionenstrahlablenker 30 geführt dem über den Umschalter 26 geeignete Spannungen von Spannungsquellen 32 und 34 zugeführt werden. Es sind Korrekturplatten 36 und 38 am Ein- und Ausgang des Ablenkers vorgesehen. Wenn der Ionenstrahl von der Ionenquelle 2 zu dem massenanalysierenden Feld 12 geleitet werden soll, dann wird der Umschalter 26 in F i g. 3 umgelegt wodurch der Ablenker 30 geerdet und der Ionenstrahl der Ionenquelle 2 durch einen Spalt 40 in dem Ablenker 30 zu dem massenarialysierenden Feld 12 geleitet wird.

Wenn der Umschalter 26 jeweils gleich lang in den beiden Stellungen verbleibt dann ν geben sich Ausgangssignale, wie sie in F i g. 2 dargestp'it sind. Wenn der Umschalter 26 jedoch ungleiche Zeiten in den beiden Stellungen verbleibt dann erreichen mehr Ionen von der einen Ionenquelle das massenanalysierende Feld 1? als von der anderen Ionenquelle, sofern beide Ionenquellen den gleichen Ionenstrom erzeugen. Auf diese Weise wird die relative Auffangempfindlichkeit für Ionen von den beiden Ionenquellen verändert Damit ist eine elektronische Empfindlichl«itsveiränderung gegeben.

Der Umschalter 26 ist zwar in Fig.3 als mechanischer Umschalter dargestellt es wird jedoch vorzugsweise ein Halbleiterumschalter verwendet

Die oben beschriebene Ausführungsform bezieht sich zwar nur auf die Analyse von zwei ionenstrahlen, jedoch ist auch die Analyse von mehr als zwei Ionenstrahlen möglich.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur gleichzeitigen Massenspektroskopie mehrerer, von verschiedenen Ionenquellen ausgehender Ionenstrahlen, bei dem die Ionenstrahlen in ein massenanalysierendes die Massenlinien der Spektren zeitlich abtastendes Feld eingerührt, anschließend von einem Ionendetektor aufgefangen und schließlich ein elektrisches Ausgangssignal des Ionendetektors einem die verschiedenen Massenspektren der Ionenstrahlen aufnehmenden Speicher zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Ionenstrahlen sequentiell dem massenanalysierenden Feld derart zugeführt werden, daß die Ionen verschiedener Ionenquellen das Feld auf derselben Bahn passieren, daß die Frequenz der Sequenz so hoch ist, daß die Sequenz bei Abtastung einer Massenlinie einige Male durchlaufen wird, und daß das Ausgangssignal des Ionendetektors synchron mit der Zuführungssequenz gemessen und das Ergebnis dieser Messung im Speicher den verschiedenen Massenspektren zugeordnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitabschnitte der sequentiellen Zuführung für die verschiedenen lonenquellen unterschiedlich lang sind.

3. Vorrichtung zur sequentiellen Zuführung von Ionenstrahlen zu einem massenanalysierenden Feld und zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung Ablenkplatten (20, 22) enthält, die paarweise jeder Ionenquelle zugeordnet sind, daß eine Ablenkplatte jedes Paares ständig mit Masse verbunden ist, während die andere Ablenkplatte jedes Paares mit Hilfe eines Schalters (26) entweder an Masse oder an eine Spannungsquelle (24) so anschließbar ist, daß beim Anschluß der Ablenkplatte an Masse deren Ionenstrahl in das massenanalysierende Feld (12) gerichtet ist, dagegen beim Anschluß der Ablenkplatte an die Spannungsquelle (24) deren Ionenstrahl auf eine geerdete Schutzblende (28) gelenkt wird, und daß die Ionenstrahlen von nicht auf der Eingangsachse des massenanalysierenden Feldes (12) liegenden lonenquellen durch einen Ablenker (30) in dieser umgelenkt werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenker (30) aus zwei gekrümmten Platten besteht, zwischen denen der Ionenstrahl mit Hilfe eines elektrostatischen Feldes hindurchgeführt ist, und daß eine der Platten einen Spalt (40) aufweist, durch den ein anderer Ionenstrahl zu dem massenanalysierenden Feld (12) gelangt, wenn das Feld des Ablenkers abgeschaltet ist