DE2245395C3 - Vorrichtung zur Bestimmung und Anzeige von Massenzahlen in einem Massenspektrometer - Google Patents
Vorrichtung zur Bestimmung und Anzeige von Massenzahlen in einem MassenspektrometerInfo
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
- H01J49/28—Static spectrometers
- H01J49/30—Static spectrometers using magnetic analysers, e.g. Dempster spectrometer
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Description
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Vorrich- KmIe)1KmIe)2 = 12/386]
tung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Elektromagnet oder ein Meß- auf etwa 1/32 der maximalen Spannung erniedrigt wermagnet, der in Serie oder parallel zum Elektromagne- 50 den müßte. Die Ionenausbeute, welche sich etwa proten geschaltet ist, zwei gelenkig miteinander verbun- portional mit der Beschleunigungsspannung ändert, dene Eisenkreisglieder aufweist, zwischen deren Enden würde bei den hohen Massenzahlen in diesem Fall zu ein Luftspalt liegt, und daß in oder parallel zu dem gering sein.
tung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Elektromagnet oder ein Meß- auf etwa 1/32 der maximalen Spannung erniedrigt wermagnet, der in Serie oder parallel zum Elektromagne- 50 den müßte. Die Ionenausbeute, welche sich etwa proten geschaltet ist, zwei gelenkig miteinander verbun- portional mit der Beschleunigungsspannung ändert, dene Eisenkreisglieder aufweist, zwischen deren Enden würde bei den hohen Massenzahlen in diesem Fall zu ein Luftspalt liegt, und daß in oder parallel zu dem gering sein.
Spalt kraftschlüssig mit den Enden der Magnetjoch- Bei der Aufzeichnung von Massenspektra ist es
glieder eine Kraftmeßeinrichtung verbunden ist, 55 wichtig, daß jedes Molekül und jeder Bruchteil eines
die in Abhängigkeit von der auf sie einwirkenden Kraft Ions auf Grund einer Massenzahl gleich identifiziert
ein elektrisches Ausgangssignal liefert. werden kann. Wenn nun im Massenspektrometer der
An Hand der Figuren soll an einem Ausführungsbei- Radius für die Ionen, welche den Detektorspalt treffen,
spiel die Erfindung erläutert werden. Es zeigt vorgegeben ist und die Beschleunigungsspannung be-
F i g. 1 ein Massenspektrum, 60 kannt ist, können die Massenzahlen der in Frage
F i g. 2 den prinzipiellen Aufbau eines Massen- kommenden Ionen durch folgende Beziehung ausge-
spektrometers in der Ansicht von oben, drückt werden:
F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsge- mje = k Βηυ. (Gleichung 2)
mäßen Vorrichtung und
mäßen Vorrichtung und
F i g. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin- 65 Gemäß der Erfindung ist das Quadrat des Magnetdungsgemäßen
Vorrichtung. feldes, welches die Ionen ablenkt oder das Quadrat
Im allgemeinen wird bei der Massenspektroskopie eines Magnetfeldes, welche zu diesem proportional ist,
(s. F i g. 2) ein Gas, welches die Substanzen, die zu bestimmt durch die Messung der Kraft, welche durch
das in Rede stehende Magnetfeld erzeugt wird. Die Kraftmessung erfolgt in geeigneter Weise durch Widerstands-Dehnungsmeßstreifen
und durch Umwandlung des Meßergebnisses in elektrische Signale, gegebenenfalls über Widerstandsänderungen in den Widerstands-Dehnungsmeßstreifen.
Die F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung im einzelnen. D.as Magnetjoch enthält zwei Glieder 7 und 8, welche gelenkig miteinander
verbunden sind. Diese Verbindung wird erzielt durch einen Vorsprung 9, welcher am Glied 8 vorgesehen
ist. Der Vorsprung 9 befindet sich in einer Aussparung des Gliedes 7. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispisl
ist der Radius der Aussparung 10 größer als der Radius des Vorsprungs 9.
Mit 11 sind Magnetspulen bezeichnet und mit 12 ein Luftspalt zwischen den Polen der Magnetspulen.
An die Jochglieder 7 und 8 sind Befestigungsmittel 13 und 14 befestigt. Diese Befestigungsmittel bilden einen
Luftspalt 15. Im Luftspalt 15 ist eine Meßvorrichtung so 16 angeordnet.
Der Ionenstrom tritt durch den Luftspalt 12 hindurch. Das Magnetfeld, welches vom Magneten erzeugt
wird und welches zur Ablenkung des Ionenstroms dient, erzeugt eine Kraft zwischen den Jochgliedern
7 und 8 über den Luftspalt 12 hin. Da die Befestigungsmittel 13 und 14 fest mit den Gliedern 7 und
8 verbunden sind, wirkt über den Luftspalt 15 hin ebenfalls eine Kraft F', welche proportional ist zur Kraft F,
welche über den Luftspalt 12 hin wirkt. Die Kraft F' über den Luftspalt 15 wird mittels der Vorrichtung 16
gemessen. Die Vorrichtung 16 ist bevorzugt ein Widerstands-Dehnungsmeßstreifen, welcher seinen Widerstand
linear zur Belastung ändert.
Auf Grund der bekannten Beziehung, daß die Kraft F, die über den Luftspalt 12 des Magneten hin
wirkt, proportional ist zum Quadrat der magnetischen Feldstärke, ergibt sich die nachstehende Beziehung,
welche aufgestellt werden kann, um die Massenzahlen der Ionen, welche in 'den Detektor gelangen, ermitteln
zu können. Δ R ist hierbei die Widerstandsänderung in der Meßvorrichtung und Ar,, Ar3, Ar6, Ar7 und A8 bedeuten
Koeffizienten.
Gleichung 2 m/e = Ar2 · B2J(J
Gleichung 5 F = A3- B1
Gleichung 8 F' = Ar6 · F { Gleichung 10
Gleichung 9 Δ R = Ar7 · F
8 Ar3-Ar6-Ar7J
In F i g. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Erfindung dargestellt. Diese Ausführungsform kann in den Fällen benutzt werden, wenn die Messung nicht
direkt am Hauptmagneten des Massenspektrometers vorgenommen werden kann. In der Figur ist ein Hauptmagnet
17 des Massenspektrometers dargestellt. Dieser Hauptmagnet weist einen Luftspalt 18 auf, durch
welchen der Ionensirom des Massenspektrometers hindurchfließt und abgelenkt wird. Weiterhin ist ein
Meßmagnet 19 vorgesehen, welcher in Sene oder parallel <:um Hauptmagneten 17 geschaltet ist. Mit 20 ist eine
Meßvorrichtung bezeichnet. Der Meßmagnet weist bevorzugt die gleichen magetischen Eigenschaften auf
wie der Hauptmagnet. Der Meßmagnet ist in bevorzugter Weise so ausgestaltet, wie es die Vorrichtung in
F i g. 3 zeigt. Der Meßmagnet kann auch so aufgebaut sein, daß die Meßvorrichtung im Luftspalt 12 angeordnet
ist. Die erfindungsgemäße Anordnungsoll nun nicht nur allein auf die Verwendung eines Widerstands-Dehnungsmeßstreifens
zwischen den Magnetjochgliedern beschränkt sein. Diese Kraft kann durch jedes geeignete
Kraftmeßgerät, welches die Kraft in ein elektrisches Ausgangssignal umwandelt, gemessen werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Vorrichtung zur Bestimmung und Anzeige von nigt und °'dTCb j[ ein Magnetfeld;
Massenzahlen in einem Massenspektrometer mit 5 gelangen dann ure .. Ladung
Massenzahlen in einem Massenspektrometer mit 5 gelangen dann ure .. Ladung
einem Elektromagneten zur Erzeugung eines chend ihrer Masse u »„!„„„Hfr^rmili'
Magnetfeldes für die Ablenkung des Ionenstroms, Die Trennung erfolgt nach folgender Formel.
dadurch gekennzeichnet, daß der , = k -(U■ mle)llslB (Gleichung 1)
Elektromagnet oder ein Meßmagnet, der in Serie ·
oder parallel zum Elektromagneten geschaltet ist, i· ^^ y
zwei gelenkig miteinander verbundene Magnet- In dieser rormei u*u » „„u™
jochglieder (7, 8) aufweist, zwischen deren Enden faktor, r den Radius; des Weges den die Ionen nehmen, ein Luftspalt liegt, und daß in oder parallel zu dem B die magnetische Feldstarke m de Masseae La-Spalt kraftschlüssig mit den Endender Magnet- dung, m/e die Massenzahl und I/ die Beschleunigung, jochglieder eine Kraftmeßeinrichtung (16) ver- xs spannung. Die voneinander getrennten Ionen, welche bunden ist, die in Abhängigkeit von der auf sie in den Detektorspalt 4 treffen wurden mit einem bewirkenden Kraft ein elektrisches Ausgangssignal stimmten Rad.us abgelenkt der spezifisch ist fur das liefert Massenspektrometer. Nachdem die Ionen durch das
zwei gelenkig miteinander verbundene Magnet- In dieser rormei u*u » „„u™
jochglieder (7, 8) aufweist, zwischen deren Enden faktor, r den Radius; des Weges den die Ionen nehmen, ein Luftspalt liegt, und daß in oder parallel zu dem B die magnetische Feldstarke m de Masseae La-Spalt kraftschlüssig mit den Endender Magnet- dung, m/e die Massenzahl und I/ die Beschleunigung, jochglieder eine Kraftmeßeinrichtung (16) ver- xs spannung. Die voneinander getrennten Ionen, welche bunden ist, die in Abhängigkeit von der auf sie in den Detektorspalt 4 treffen wurden mit einem bewirkenden Kraft ein elektrisches Ausgangssignal stimmten Rad.us abgelenkt der spezifisch ist fur das liefert Massenspektrometer. Nachdem die Ionen durch das
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Magnetfeld und den Detektorspalt hindurchgetreten
kennzeichnet, daß die Kraftmeßeinrichtung (16) *° sind, werden sie in einem sogenannten Abschirmkafig
einen Widerstands-Dehnungsstreifen enthält. eingefangen, oder sie treffen auf die erste Sekundaremis-
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- sionskathode eines Elektronenvemelfachers,5. Der
kennzeichnet, daß der Meßmagnet im wesentlichen Ausgang des Elektronenvervielfachers ist mit einem
die gleichen magnetischen Eigenschaften aufweist Aufzeichnungsgerät verbunden. Wenn die Probe
wie der Elektromagnet *5 ionisiert ist, wird ein Teil des Ionengesamtstromes
mittels einer Elektrode 6, weiche mit einem Verstärker
und einem Kompensationsschreiber verbunden ist,
angezeigt. Die Aufzeichnung des Massenspektrums beginnt dann, wenn der Ionenstrom einen Maximalwert
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestim- 30 erreicht, Während der Analyse kann die Beschleuni-
mung und Anzeige von Massenzahlen in einem Mas- gungsspannung oder der magnetische Strom, d. h. die
senspektrometer mit einem Elektromagneten zur Er- Magnetfeldstärke, fortlaufend geändert werden, so daß
zeugung eines Magnetfeldes für die Ablenkung des eine Abtastung erfolgt.
Ionenstromes. Das Massenspektrum kann relativ kompliziert sein
Solche Vorrichtungen sind bekannt; vgl. die USA.- 35 auf Grund der vielen Spitzen für jede organische VerPatentschrift
3 469 092. bindung. Das Massenspektrum kann gegebenenfalls
Massenspektrometer werden seit langer Zeit zur so in Erscheinung treten, wie es aus F i g. 1 ersichtlich
Analyse organischer Verbindungen zur Bestimmung ist. Die F i g. 1 zeigt ein Massenspektrum für Cholesteder
Anreicherung von stabilen Isotopen und zur exak- rien. Bei der Aufnahme dieses Spektrums wurde der
ten Bestimmung von Molekulargewichten usw. ver- 40 das Magnetfeld erzeugende Strom fortlaufend gewendet.
Die Verfahren, welche zur Bestimmung von ändert.
Massenzahlen in einem Massenspektrometer zur An- Ein derart großer Bereich von Massenzahlen, wie er
wendung kommen, sind jedoch relativ aufwendig. in F i g. 1 dargestellt ist (m/e — 12-386), kann jedoch
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine einfache nicht durch Änderung der Beschleunigungsspannung
Vorrichtung zu schaffen, mit der wirkungsvoll die 45 erfaßt werden, da letztere bei der niedrigsten Massen-Massenzahlen
bestimmt werden können. zahl
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE1172571A SE358254B (de) | 1971-09-15 | 1971-09-15 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2245395A1 DE2245395A1 (de) | 1973-03-29 |
DE2245395B2 DE2245395B2 (de) | 1974-01-03 |
DE2245395C3 true DE2245395C3 (de) | 1974-08-08 |
Family
ID=20294499
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19722245395 Expired DE2245395C3 (de) | 1971-09-15 | 1972-09-15 | Vorrichtung zur Bestimmung und Anzeige von Massenzahlen in einem Massenspektrometer |
Country Status (5)
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---|---|
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DE (1) | DE2245395C3 (de) |
FR (1) | FR2154020A5 (de) |
GB (1) | GB1396937A (de) |
SE (1) | SE358254B (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4931793B2 (ja) | 2004-03-05 | 2012-05-16 | オイ コーポレイション | 質量分析計の焦点面検出器アセンブリ |
EP1730765A2 (de) * | 2004-03-31 | 2006-12-13 | Oi Corporation | Stabilisierung eines magnetischen teils eines massenspektrometers |
-
1971
- 1971-09-15 SE SE1172571A patent/SE358254B/xx unknown
-
1972
- 1972-09-14 FR FR7232596A patent/FR2154020A5/fr not_active Expired
- 1972-09-15 GB GB4301072A patent/GB1396937A/en not_active Expired
- 1972-09-15 DE DE19722245395 patent/DE2245395C3/de not_active Expired
- 1972-09-15 JP JP9314872A patent/JPS4857691A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS4857691A (de) | 1973-08-13 |
DE2245395A1 (de) | 1973-03-29 |
SE358254B (de) | 1973-07-23 |
FR2154020A5 (de) | 1973-05-04 |
GB1396937A (en) | 1975-06-11 |
DE2245395B2 (de) | 1974-01-03 |
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