DE2550002A1

DE2550002A1 - METHOD AND DEVICE FOR MASS ANALYSIS USING A QUADRUPOL MASS FILTER

Info

Publication number: DE2550002A1
Application number: DE19752550002
Authority: DE
Inventors: Wade Lanford Fite
Original assignee: Extrel CMS LLC
Current assignee: Extrel CMS LLC
Priority date: 1974-12-10
Filing date: 1975-11-07
Publication date: 1976-06-16
Also published as: JPS5168887A; JPS587227B2; GB1515406A; FR2294541B2; CA1048164A; FR2294541A2

Description

Pcriteniufüwälf#Pcriteniufüwälf #

Dr.-Ing. Wilhelm Reiche!
Dipl-Ing. Woligang ReicheiDr.-Ing. Wilhelm Reiche!
Dipl-Ing. Woligang Reichei

6 Frankfurt a. M. 1
Parksiiaße 136 Frankfurt a. M. 1
Park street 13

82908290

EXTRAMJCLEAR LABORATORIES, INC.., Pittsburgh, PA, VStAEXTRAMJCLEAR LABORATORIES, INC .., Pittsburgh, PA, VStA

Verfahren und Vorrichtung zur Massenanalyse unter Verwendung eines Guadrupol-MassenfiltersMethod and apparatus for mass analysis using a guadrupole mass filter

Die Erfindung bezieht sich auf.. Verfahren und Vorrichtungen zur Massenanalyse unter Verwendung von Quadrupol-Massenfiltern. The invention relates to ... methods and devices for mass analysis using quadrupole mass filters.

Ein Verfahren zur Massenanalyse unter Verwendung eines Guadrupol-Massenfilters ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß von einer Ionenquelle mit einem elektrischen Potential von U^ positive Ionen mit einer kinatischen Anfangsenergie von E^ erzeugt werden, daß diese Ionen in den Raum zwischen den Polen des Quadrupol-Massenfilters eingebracht werden, daß an die Pole solche Wechsel- und Gleichpotentiale gelegt werden, daß bei einem elektrischen Potential von U,,. längs der Achse der Pole nur die Ionen mit einem ausgewählten Masse/Ladung-Verhältnis durch den Raum zwischen den Polen weitergeleitet werden, daß wenigstens amA method of mass analysis using a guadrupole mass filter is characterized in accordance with the invention characterized in that from an ion source with an electrical potential of U ^ positive ions with a kinatic Initial energy generated by E ^ that these ions be introduced into the space between the poles of the quadrupole mass filter that such alternating and Equal potentials are placed that at an electrical potential of U ,,. along the axis of the poles only the ions with a selected mass / charge ratio can be passed through the space between the poles that at least am

60982b/064 1 ofUGINAL INSPECTED60982b / 064 1 ofUGINAL INSPECTED

einen Ende der Pole eine selektive Abschirmung mit einem elektrischen Potential von UU vorgesehen wird, die gegenüber den im wesentlichen als Gleichfelder anzusehenden Feldern vor allem wie ein Leiter und gegenüber den Wechselfeldern vor allem wie ein Dielektrikum wirkt und daß das Potential U_E niedriger als das Potential U-^ und das Potential U^,. niedriger als ein Potential(u_s + E./e)gehalten wird, wobei e die Ionenladung ist.a selective shield with an electrical potential of UU is provided at one end of the poles, which acts primarily like a conductor in relation to the fields, which are essentially to be regarded as constant fields, and primarily as a dielectric material in relation to the alternating fields, and the potential U _{E is} lower than the potential U- ^ and the potential U ^ ,. is kept lower than a potential (u _s + E./e), where e is the ion charge.

Ferner ist ein Verfahren zur Massenanalyse unter Verwendung eines Quadrupol-Massenfilters nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß von einer Ionenquelle mit einem elektrischen Potential von Ug negative Ionen mit einer kinetischen Anfangsenergie von E. erzeugt werden, daß diese Ionen in den Raum zwischen den Polen des Quadrupol-Massenfilters eingebracht werden, daß an die Pole solche Wechsel- und Gleichpotentiale gelegt werden, daß bei einem elektrischen Potential von U^ längs der Achse der Pole nur die Ionen mit einem ausgewählten Masse/Ladung-Verhältnis durch den Raum zwischen den Polen weitergeleitet werden, daß wenigstens am einen Ende der Pole eine selektive Abschrimung mit einem elektrischen Potential von' U- vorgesehen wird, die gegenüber den im wesentlichen als Gleichfelder anzusehenden Feldern vor allem wie ein Leiter und gegenüber den Wechselfeldern vor allem wie ein Dielektrikum wirkt,und daß im negativen Ladungssinn das Potential U_E kleiner als das Potential U^₁ und das Potential V^ kleiner als ein Potential (Ug + E^/e) gehalten wird, wobei e die Ionenladung ist. . „Furthermore, a method for mass analysis using a quadrupole mass filter according to the invention is characterized in that negative ions with an initial kinetic energy of E. are generated by an ion source with an electrical potential of Ug, that these ions are in the space between the poles of the Quadrupole mass filter are introduced that such alternating and direct potentials are applied to the poles that at an electrical potential of U ^ along the axis of the poles only the ions with a selected mass / charge ratio are passed through the space between the poles that at least at one end of the poles a selective shielding with an electrical potential of 'U- is provided, which acts above all as a conductor in relation to the fields to be regarded as essentially constant fields and above all as a dielectric medium in relation to the alternating fields, and that in the negative sense of charge the potential U _E smaller than the potential U ^ ₁ and the potential V ^ is kept smaller than a potential (Ug + E ^ / e), where e is the ion charge. . "

Eine Vorrichtung zum Verbessern der Effizienz der Injektion und bzw. oder Transmission von Ionen, die durch ein Quadrupol-Massenfilter laufen, ist nach der Erfindung gekennzeichnet durch eine Ionenquelle, durch Mittel zum Erregen der Ionenquelle mit einem elektrischen Potential U₀ A device for improving the efficiency of the injection and / or transmission of ions passing through a quadrupole mass filter is characterized according to the invention by an ion source, by means for exciting the ion source with an electrical potential U ₀

609825/064 1609825/064 1

2550QQ22550QQ2

zwecks Erzeugung von Ionen mit einer kinetischen Anfangsenergie von E_i# durch wenigstens am einen Ende der Pole des Quadrupol-Massenfilters vorgesehene selektive Abschirmungsmittel, die derart ausgebildet sind, daß sie von den Ionen durchlaufen werden können und gegenüber den im wesentlichen als Gleichfelder anzusehenden Feldern vor allem wie ein Leiter und gegenüber den Wechselfeldern vor allem wie ein Dielektrikum wirken, wena diese Gleich- und Wechselfelder beim Betrieb aufgrund der Erregung der Pole durch Gleich- und Wechselpotentiale erzeugt werden, durch Mittel zum Anlegen an die Abschirmungsmittel ein Potential von U_E und durch Mittel zum Aufrechterhalten eines elektrischen Potentials von U-M längs der Achse der Pole, wobei die Werte von U_E und U^ derart gewählt sind, daß die Polarität von(Ug -U-z-t) der Polarität der Ionen entgegengesetzt ist, und die Werte von U^₁ und (ü_g + E₁Ze) derart gewählt sind, daß die Polarität von ^z-J-(Ug ⁺ ^4/^e) ^er Polarität der Ionen entgegengesetzt ist, wobei e die Ionenladung ist.for the purpose of generating ions with an initial kinetic energy of E _{i #} by selective shielding means provided at least at one end of the poles of the quadrupole mass filter, which are designed in such a way that the ions can pass through them and in front of the fields which are to be regarded as essentially constant fields especially like a conductor and with respect to the alternating fields mainly act like a dielectric, if these direct and alternating fields are generated during operation due to the excitation of the poles by direct and alternating potentials, by means of applying to the shielding means a potential of U _E and by Means for maintaining an electrical potential of UM along the axis of the poles, the values of U _E and U ^ being chosen such that the polarity of (Ug -Uzt) is opposite to the polarity of the ions, and the values of U ^ ₁ and (ü _g + E ₁ Ze) are chosen such that the polarity of ^ zJ- (Ug ⁺ ^ 4 / ^e ) ^ er polarity of the ions is opposite e is set, where e is the ionic charge.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Massenanalyse, die unter Verwendung eines Quadrupol-Massenfilters von der Erfindung Gebrauch machen, werden beispielshalber an Hand einer Zeichnung erläutert. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer solchen Vorrichtung zusammen mit den elektrischen Verbindungen dargestellt.A method and apparatus for mass analysis performed using a quadrupole mass filter from the Make use of the invention are explained by way of example with reference to a drawing. In the drawing is an exemplary embodiment such a device is shown together with the electrical connections.

Ein Guadrupol-Massenfilter von der in der zu beschreibenden Vorrichtung verwendeten Art weist im wesentlichen parallele Elektroden auf, die symmetrisch um eine Achse angeordnet sind. Einander gegenüberstehende Elektroden sind elektrisch miteinander verbunden. An das eine Paar von elektrisch miteinander verbundenen, einander gegenüberstehend angeordneten Elektroden sind eine Gleichspannung und eine Wechselspannung gelegt. An das andere Paar von elektrisch miteinander verbundenen, einander gegenüberstehend angeordneten Elektroden sind gleiche Spannungen gelegt, die jedoch von entgegengesetzter elektrischer Polarität als die Span-A guadrupole mass filter of the type used in the apparatus to be described essentially has parallel electrodes arranged symmetrically about an axis are. Opposing electrodes are electrically connected to one another. The one pair of electric interconnected, oppositely arranged electrodes are a DC voltage and a AC voltage applied. To the other pair of electrically interconnected, oppositely disposed Electrodes are applied with the same voltages, but of opposite electrical polarity than the voltage

609826/0641609826/0641

nungen am ersten Elektrodenpaar sind. Bei geeigneten Einstellungen der Gleichspannungen und der Amplitude der WechselSpannungen haben Ionen mit einem vorgegebenen Ladung/Masse-Verhältnis stabile Flugbahnen und oszillieren um die Achse, ohne mit den Elektroden zu kollidieren. Ionen mit einem anderen als dem vorgegebenen Lade/Masse-Verhältnis laufen auf unstabilen Flugbahnen und treffen auf die Elektroden. Wenn Ionen längs der Achse der Elektrodenanordnung injiziert oder eingeschossen werden, treffen die Ionen mit dem vorgegebenen Ladung/Masse-Verhältnis nicht auf die Elektroden und treten an dem entgegengesetzten Ende aus der Elektrodenanordnung aus. Ionen mit einem anderen als dem vorgegebenen Ladung/Masse-Verhältnis werden in Querrichtungen beschleunigt, so daß sie auf die Elektroden treffen und daher aus dem entgegengesetzten Ende der Elektrodenanordnung nicht austreten. Die beschriebene Elektrodenanordnung arbeitet daher wie ein Massehfilter für Ionen.voltages on the first pair of electrodes. With suitable settings of the DC voltages and the amplitude of the AC voltages have ions with a given charge / mass ratio stable trajectories and oscillate around the axis without colliding with the electrodes. Ions with a charge / mass ratio other than the specified run on unstable trajectories and hit on the electrodes. When ions are injected or shot along the axis of the electrode assembly, hit the ions with the given charge / mass ratio do not hit the electrodes and occur at the opposite one End from the electrode assembly. Ions with a different charge / mass ratio than the specified are in Transverse directions accelerated so that they hit the electrodes and therefore from the opposite end of the electrode assembly do not emerge. The electrode arrangement described therefore works like a mass filter for ions.

In der Figur ist ein Rohr 17 dargestellt, bei dem es sich um eine selektive Abschirmeinrichtung für elektrische Felder handelt. Das Rohr 17 besteht aus einem Material,, das für elektrische Gleichfelder und für elektrische Wechselfelder niedriger Frequenz einen Leiter und für elektrische Wechselfelder hoher Frequenz ein Dielektrikum darstellt. Solche Abschirmeinrichtungen sind im einzelnen in der älteren DT-OS 24 14 259 beschrieben. Das eine Ende des Rohres 17 ragt ein kurzes Stück in den Raum zwischen den vier Stäben oder den hyperbolischen Flächen eines Quadrupol-Massenfliters. Die beiden vorderen Stäbe sind mit »11+ bzw. 12- und die beiden hinteren Stäbe mit 13+ bzw. 14- bezeichnet. Das andere Ende des Rohres 17 ist an einer Stirnplatte 18 angebracht, die elektrisch leitend ist und in elektrischem Gleichstromkontakt mit dem Rohr 17 an den Verbindungsstellen zwischen diesen beiden Teilen steht.In the figure, a tube 17 is shown, which is a selective shielding device for electrical Fields. The tube 17 is made of a material that a conductor for electric constant fields and for electric alternating fields of low frequency and for electric fields Alternating fields of high frequency represents a dielectric. Such shielding devices are in detail in older DT-OS 24 14 259. One end of the Tube 17 protrudes a short distance into the space between the four rods or the hyperbolic surfaces of a quadrupole mass filter. The two front bars are labeled "11+" and "12-" and the two rear bars "13+" and "14" respectively. The other end of the tube 17 is attached to an end plate 18 which is electrically conductive and in electrical There is direct current contact with the tube 17 at the junctions between these two parts.

609825/0641609825/0641

_ 5 —_ 5 -

In der genannten DT-OS 24 15 259 wird gelehrt, daß man vorteilhafte Wirkungen dadurch erzielen kann, daß Randwechselfelder hoher Frequenz von Randwechselfeldern niedriger Frequenz sowie von Randgleichfeldern getrennt werden können, und zwar dadurch, daß ein Rohr oder ein anderer in geeigneter Weise ausgebildeter Körper geometrischer Gestalt nahe bei einem Ende oder bei den Enden eines Quadrupol-Massenfilters angeordnet wird und das Rohr bzw. der Körper aus einem Material besteht, das für die Randwechselfelder hoher Frequenz wie ein Dielektrikum und für die Randwechselfelder niedriger Frequenz einschließlich von Randgleichfeldern wie ein Leiter wirkt.In the above-mentioned DT-OS 24 15 259 it is taught that advantageous effects can be achieved by changing edge fields high frequency can be separated from edge alternating fields of low frequency as well as from edge constant fields, namely by the fact that a pipe or another suitably designed body is close to a geometric shape at one end or at the ends of a quadrupole mass filter is arranged and the tube or the body consists of a material that is higher for the alternating edge fields Frequency like a dielectric and for the edge alternating fields of low frequency including edge equal fields such as a leader works.

Materialien mit den dafür erforderlichen physikalischen Eigenschaften sind vorhanden und in der genannten DT-OS angegeben. Unter diesen Materialien befindet sich auch ein Nickel-Zink-Ferrit, hergestellt'von Stackpole Carbon Company of St.Mary¹S, Pennsylvania, VStA, bekannt als "Ceramag C/12". Dieses Material hat bei 25 ⁰C einen spezifischen Durchgangswiderstand von etwa 3 x 10 ^cm und eine Dielektrizitätskonstante von etwa 10 bei 1,0 MHz. Ein anderes verwendbares Niekel-Zink-Ferrit, hergestellt von Stackpole Carbon Company, als "Ceramag C/11" bekannt, hat einen spezifischen Durchgangswiderstand von 2x10 & Ein weiteres Material, das geprüft und als geeignet befunden wurde, ist Schiefer. Eine Schieferprobe wies längs von zwei Achsen einen spezifischen Durchgangswiderstand von 1,0 χ 10 0 cm und längs der dritten Achse von 2,2 χ 10 Dem auf. Die Dielektrizitätskonstante von Schiefer beträgt 6,0 bis 7,5.Materials with the necessary physical properties are available and specified in the DT-OS mentioned. Among these materials, also a nickel-zinc ferrite, hergestellt'von Stackpole Carbon Company of St. Mary is ¹ S, Pennsylvania, VStA, known as "Ceramag C / 12". ^{At 25 °} C., this material has a volume resistivity of approximately 3 × 10 −4 cm and a dielectric constant of approximately 10 at 1.0 MHz. Another useful Niekel zinc ferrite manufactured by Stackpole Carbon Company known as "Ceramag C / 11" has a volume resistivity of 2x10 & Another material that has been tested and found to be suitable is slate. A slate sample had a volume resistivity of 1.0 10 0 cm along two axes and 2.2 χ 10 Dem along the third axis. The dielectric constant of slate is 6.0 to 7.5.

Die Abschirmeinrichtung soll für Wechselfelder hoher Frequenz als Dielektrikum und für Wechselfelder niedriger Frequenz einschließlich der Frequenz Null als Leiter wirken. Für Frequenzen in der Größenordnung von 1 MHz muß daher derThe shielding device should act as a dielectric for alternating fields of high frequency and lower for alternating fields Frequency including the frequency zero act as a conductor. For frequencies in the order of 1 MHz, the

609825/0641609825/0641

spezifische Durchgangswiderstand beträchtlich größer als 10 Π cm sein. Die zum Abschirmen benutzten Materialien müssen allerdings guten Dielektrika gegenübergestellt werden, die spezifische Durchgangswiderstände von 10 ** cm und mehr aufweisen. Es ist wichtig, daß der spezifische Durchgangswiderstand des Materials nicht so hoch ist, daß ein wirksames Ableiten von Strömen unmöglich gemacht wird, die von Ionen oder Elektronen hervorgerufen werden, die auf das Material während ihrer Transmission oder Aufnahme darin auf treffen. Weiterhin gibt es für den spezifischen Durchgangswiderstand praktische obere Grenzen, die grundsätzlich mit der Ablenk- oder Abtastgeschwindigkeit in Beziehung zu setzen sind, die für das Quadrupol-Massenfilter verwendet wird. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß die wesentlichen Gleichfelder in einem Massenfilter Felder bis zu etwa 100 Hz sein können, da dies etwa die Grenze der Ablenkgeschwindigkeit des Quadrupol-Massenfilters ist. Es ist daher erwünscht, daß das Material bis zu einer Frequenz von 1000 Hz als Leiter, jedoch bei einer Frequenz von 1 MHz als Dielektrikum wirkt. Von der praktischen Seite her gesehen können Materialien mit einem spezifischen Durchgangswiderstand von etwa 10 Ω cm selbst mit der maximalen Ablenkgeschwindigkeit betrieben werden. Durch Herabsetzen der Ablenkgeschwindigkeit kann man Materialien mit einem spezifischen Widerstand bis zu etwa 10 **cm verwenden, insbesondere wenn man bedenkt, daß bei vielen Anwendungen die Ablenkgeschwindigkeit bis auf etwa 10 Hz vermindert werden kann. Es sind auch noch Anwendungen mit einem spezi-specific volume resistance can be considerably greater than 10 Π cm. The materials used for shielding However, good dielectrics must be compared with the specific volume resistances of 10 ** cm and have more. It is important that the volume resistivity of the material is not so high that an effective dissipation of currents is made impossible, which are caused by ions or electrons, the encounter the material during its transmission or recording therein. Furthermore there is for the specific Volume resistance practical upper limits, which are basically related to the deflection or scanning speed used for the quadrupole mass filter. In this context it should be noted that the essential constant fields in a mass filter can be fields up to about 100 Hz, since this is about the The limit of the deflection speed of the quadrupole mass filter is. It is therefore desirable that the material be up to one Frequency of 1000 Hz as a conductor, but acts as a dielectric at a frequency of 1 MHz. From the practical side From a point of view, materials with a specific volume resistance of about 10 Ω cm can even with the maximum Deflection speed are operated. By reducing the deflection speed, you can move materials with a use resistivity up to about 10 ** cm, especially when one considers that in many applications the deflection speed is reduced to about 10 Hz can be. There are also applications with a special

11
fischen Widerstand bis zu etwa 10 O cm denkbar. Ein spezifischer Durchgangswiderstand bis zu etwa 10 Q,cm führt jedoch bei den meisten Anwendungen eines Quadrupol-Massenfilters zu Verbesserungen.11
Fishing resistance of up to about 10 O cm is conceivable. However, a volume resistivity of up to about 10Ω, cm leads to improvements in most applications of a quadrupole mass filter.

Auf die in der Figur dargestellte Vorrichtung soll nun im einzelnen Bezug genommen werden.Reference will now be made in detail to the device shown in the figure.

9825/06419825/0641

In einer Ionenquelle 21 erzeugte Ionen werden aus der Ionenquelle 21 gezogen, laufen durch eine Öffnung 20 in der Abschluß- oder Stirnplatte 18 und treten in das Innere des Rohres 17 ein. Wenn das Rohr 17 aus einem Material besteht, das ein geeignetes Verhältnis zwischen der elektrischen Leitfähigkeit und der Dielektrizitätskonstanten aufweist, wie es oben und in der genannten DT-OS beschrieben ist, folgen einige der Ionen dargestellten Flugbahnen 19a und treten in das Massenfilter ein. Bei diesen Ionen handelt es sich um solche, deren Massen etwa 0,77mal größer als die Masse der Ionen ist, die durch das Massenfilter bei irgendeiner vorgegebenen Einstellung seiner Felder geleitet werden sollen. Ionen mit Massen von weniger als etwa dem 0,77fachen der Masse von Ionen, die von dem Massenfilter durchgelassen werden sollen, (und irgendwelche diese Ionen begleitende Elektronen) werden von den Wechselfeldern innerhalb des Inneren des Rohres 17 veranlaßt, auf die Innenwandung des Rohres zu treffen. Diese Ionen haben beispielsweise Flugbahnen 19b und 19c.Ions generated in an ion source 21 are drawn from the ion source 21, pass through an opening 20 in the end or end plate 18 and enter the interior of the tube 17. If the tube 17 is made of a material exists that has a suitable ratio between the electrical conductivity and the dielectric constant, As described above and in the aforementioned DT-OS, some of the ions follow illustrated trajectories 19a and enter the mass filter. These ions are those whose masses are about 0.77 times greater is than the mass of ions passed through the mass filter at any given setting of its fields should be. Ions with masses less than about 0.77 times the mass of ions passed by the mass filter to be transmitted (and any electrons accompanying these ions) are controlled by the alternating fields inside the interior of the tube 17 caused to hit the inner wall of the tube. Have these ions for example trajectories 19b and 19c.

Insofern als das Rohr 17 aus einem Material hergestellt ist, das einen hohen spezifischen Widerstand innerhalb eines Bereiches von mehr als 6 χ 10 bis weniger als 10 Qcm mit einem typischen Wert in der Größenordnung von 10 Qci aufweist, hat das Rohr 17 einen elektrischen Widerstand. Die Ionen und bzw. oder Elektronen, die auf die Innenwandung des Rohres 17 auftreffen, rufen somit elektrische Ströme hervor, die durch den Werkstoff des Rohres selbst zu einem gemeinsamen Schaltungspunkt 30 abgeleitet werden, bei dem es sich vorzugsweise um Masse handelt. Typische Abmessungen für das Rohr 17 sind eine Länge von etwa 1 bis 2 cm, ein Innendurchmesser von etwa 2 bis 6 mm und eine Wanddicke von etwa 2 bis 3 mm. Der Gesamtwiderstand des Rohres beträgt einige 10 Megohm und erreicht Werte bis zu einer Größenordnung von 10 ft. Wenn somit dieInasmuch as the tube 17 is made of a material that has a high specific resistance within a range from more than 6 χ 10 to less than 10 Ωcm with a typical value on the order of 10 has Qci, the pipe 17 has an electrical resistance. The ions and / or electrons that hit the inner wall of the pipe 17 impinge, thus call electrical Currents derived from the material of the pipe itself to a common circuit point 30 which is preferably mass. Typical dimensions for the tube 17 are a length of about 1 to 2 cm, an inside diameter of about 2 to 6 mm and a wall thickness of about 2 to 3 mm. The total resistance of the pipe is a few tens of megohms and can reach values of up to 10 feet

609825/0641609825/0641

Innenwandung des Rohres Ströme erreichen, die "bis zuInner wall of the pipe can achieve currents that "up to

-8
einigen 10 A hoch sind, fallen am Rohr 17 Spannungen in einem Bereich von einigen Volt ab.-8th
a few 10 A are high, voltages drop across the tube 17 in a range of a few volts.

Wenn innerhalb der Ionenquelle 21 positive Ionen mit einem Potential von U₃ gegenüber dem Potential am gemeinsamen Schaltungspunkt 30 erzeugt werden, haben diese Ionen eine kinetische Energie von β·υ_σ + E., und zwar an irgendeiner Stelle, wo das existierende Potential dasjenige des gemeinsamen Schaltungspunkts 30 ist. Dabei ist e der Wert der Ladung des Ions und E- die kinetische Energie, mit der das Ion anfangs erzeugt wird. Wenn das von einer in der Figur eingezeichneten Gleichspannungsquelle gegenüber dem gemeinsamen Schaltungspunkt 30 erzeugte Potential Ug den Wert Null hat, haben die Ionen beim Durchtritt durch die Öffnung 20 in der Stirnplatte 18 eine kinetische Energie von eUg + E.. Die unter diesen Bedingungen auf der Innenwand des Rohres 17 auftreffenden positiven Ionen erzeugen dort in Längsrichtung des sich in das Massenfilter erstreckenden Rohres 17 positive Gleichspannungen. Diese Spannungen, wenn sie klein sind, veranlassen das Rohr wie eine unerwünschte Linse zu wirken, die den Ionenstrahl in unerwünschte Richtungen streut. Wenn die Ionenströme hinreichend groß werden, können die Potentiale innerhalb des Rohres 17 sich sogar auf den Wert von Ug erhöhen. In diesem Fall verlieren die Ionen, die normalerweise einer der Flugbahn 19a entsprechenden Bahn folgen, ihre kinetische Energie innerhalb des Rohres und werden daher nicht weitergeleitet. Die beschriebene Situation kann entstehen, wenn sich die Stirnplatte 18 auf dem Potential des gemeinsamen Schaltungspunkts 30 bzw. auf Massepotential befindet .If positive ions with a potential of U ₃ compared to the potential at the common circuit point 30 are generated _{within the ion source 21, these ions have a kinetic energy of β · υ σ} + E., at any point where the existing potential is that of common node 30 is. Here, e is the value of the ion's charge and E- is the kinetic energy with which the ion is initially generated. If the potential Ug generated by a DC voltage source in relation to the common circuit point 30 has the value zero, the ions have a kinetic energy of eUg + E when passing through the opening 20 in the end plate 18 Positive ions impinging on the inner wall of the tube 17 generate positive DC voltages there in the longitudinal direction of the tube 17 extending into the mass filter. These voltages, when small, cause the tube to act like an undesirable lens, scattering the ion beam in undesirable directions. If the ion currents become sufficiently large, the potentials within the tube 17 can even increase to the value of Ug. In this case the ions, which normally follow a path corresponding to the trajectory 19a, lose their kinetic energy within the tube and are therefore not passed on. The situation described can arise when the end plate 18 is at the potential of the common circuit point 30 or at ground potential.

609826/0641609826/0641

2 ^ ζ O Q η"?2 ^ ζ O Q η "?

Eine Lösung für die beschriebene Schwierigkeit besteht darin, den Wert von Ug so weit zu erhöhen, daß die kinetische Energie der Ionen notwendigerweise größer als das Produkt aus dem Maximalstrom von der Ionenquelle und dem Widerstand des Rohres 17 dividiert durch die Ladung der Ionen ist. Für Ionenquellen, die Ionenströine von mehrOne solution to the problem described is to increase the value of Ug to such an extent that the kinetic energy of the ions necessarily greater than the product of the maximum current from the ion source and is the resistance of tube 17 divided by the charge on the ions. For ion sources, the ion currents of more

—8
als 10 A erzeugen, führt diese Lösung zu schwerwiegenden Nachteilen, die im einzelnen erläutert werden sollen.-8th
than 10 A, this solution leads to serious disadvantages, which will be explained in detail.

Das Guadrupol-Massenfilter wird dadurch betrieben, daß an es eine Kombination von hochfrequenten Wechselspannungen, die von einer in der Figur dargestellten Spannungsquelle V erzeugt werden, und von Gleichspannungen gelegt wird, die in der Figur durch die Gleichspannungsquellen U angedeutet sind. Sperrkondensatoren C₁ und C₂ und Hochfrequenzdrosselspulen RFC₁ und RFC₂ verhindern, daß sich die Wechsel- und die Gleichspannungsquellen gegenseitig kurzschließen. Auf diese Weise ist es möglich, an die vier Stäbe 11+, 12-, 13+ und 14- sowohl Wechsel- als auch Gleichspannungen zu legen.The guadrupole mass filter is operated by applying a combination of high-frequency alternating voltages generated by a voltage source V shown in the figure and direct voltages indicated by the direct voltage sources U in the figure. Blocking capacitors C ₁ and C ₂ and high-frequency inductors RFC ₁ and RFC ₂ prevent the AC and DC voltage sources from shorting out each other. In this way it is possible to apply both AC and DC voltages to the four bars 11+, 12-, 13+ and 14-.

Die beiden Spannungsquellen U mit gleichen Spannungswerten sind zu den beiden Seiten eines Verbindungspunktes 31 vorgesehen. Dadurch wird sichergestellt, daß das Gleichspannungspotential auf der Achse des Massenfilters mit dem Potential U,* am Verbindungspunkt 31 übereinstimmt.The two voltage sources U with the same voltage values are provided on both sides of a connection point 31. This will ensure that the DC voltage potential on the axis of the mass filter coincides with the potential U, * at connection point 31.

Die kinetische Energie der Ionen v/ährend ihres Durchtritts durch das Massenfilter ist gegeben durch E. plus der Ionenladung e multipliziert mit (Ug- U^). Die beiden Potentiale Ug und U^₁ sind auf den gemeinsamen Schaltungspunkt bezogen. Wenn man U_g auf übermäßig hohe Werte bringt, wird die ionenkinetische Energie während des Durchtritts durch das Massenfilter, die gleich U_g + E./e - U^ ist, so weit erhöht, daß das Ion zu wenige Schwingungen bei der Wechselfrequenz innerhalb des Massenfilters ausführt, um es dem Massen-The kinetic energy of the ions v / uring their passage through the mass filter is given by E. plus the ion charge e multiplied by (Ug- U ^). The two potentials Ug and U ^ ₁ are related to the common circuit point. If U _{g is brought} to excessively high values, the ion kinetic energy during passage through the mass filter, which is equal to U _g + E./e - U ^, is increased to such an extent that the ion has too few oscillations at the alternating frequency within the Mass filter to make it the mass

609825/0641609825/0641

filter zu gestatten, für eine gute Massenauflösung zu sorgen. ¥enn man also das Potential Ug auf Werte bringt, die erforderlich sind, um im Falle von großen Ionenströmen die Spannungen am Rohr 17 zu überwinden, erhält man bei den normalen Betriebsbedingungen eine übermäßig hohe Ionenenergie innerhalb des Massenfilters.filter to allow for good mass resolution. If you bring the potential Ug to values that are required in the case of large ion currents Overcoming stresses on tube 17 results in excessively high ion energy under normal operating conditions inside the mass filter.

Es soll bemerkt werden, daß bei der obigen Erläuterung E^ die kinetische Energie ist, mit der ein Ion ohne Anwendung von irgendwelchen Beschleunigungsfeldern in einem Vorgang erzeugt wird, der Elektronenstoßionisation, Fotoionisation oder andere Arten von Ionisation umfaßt. Während diese kinetische Anfangsenergie gerade der kinetischen Wärmeenergie des Moleküls entspricht, bevor es ionisiert wird, so daß diese Energie effektiv Null ist, können bei Ionisationsvorgängen, bei denen ein Elektron einfach entfernt wird, kinetische Anfangsenergien bis zu einigen tausend Elektronenvolt auftreten, falls das Ion ein Fragmention von einem schwereren Muttermolekül ist, das durch einen dissoziativen lonisationsprozeß erzeugt worden ist.It should be noted that in the above explanation, E ^ is the kinetic energy with which an ion is unapplied generated by any acceleration fields in a process, electron impact ionization, photo ionization or other types of ionization. While this initial kinetic energy is precisely the kinetic heat energy of the molecule before it is ionized, so that this energy is effectively zero, kinetic processes can occur in ionization processes in which an electron is simply removed Initial energies up to a few thousand electron volts occur if the ion is a fragment ion of one is heavier parent molecule that has been generated by a dissociative ionization process.

Unter Bezugnahme auf die obige" Erläuterung werden jetzt zwei verbesserte Lösungsmöglichkeiten beschrieben.With reference to the above "explanation, two improved possible solutions will now be described.

Die erste Lösung besteht darin, die Stirnplatte 18 nicht auf das Potential des gemeinsamen Schaltungspunktes zu legen, sondern auf ein niedrigeres Gleichspannungspotential U^₁, wie es in der Figur durch eine entsprechende Batterie dargestellt ist. Da es lediglich die Potentialdifferenz U_g - Ug ist, die bestimmt, ob Ionen durch das Rohr 17 treten, kann man die Differenz durch Erhöhen von U„ größer machen, während U_s auf einem hinreichend niedrigen Wert gehalten wird, um den Ionen die zum Durchtritt durch das Massenfilter erforderliche niedrige Energie zu geben. Diese Lösung ist geeignet, wenn das in die Figur eingezeichnete Stabpotential Up = gehalten wird, so daß das Potential der Massenfilterachse,The first solution consists in not placing the end plate 18 on the potential of the common circuit point, but on a lower direct voltage potential U ^ ₁ , as shown in the figure by a corresponding battery. Since it is only the potential difference U _g - Ug that determines whether ions pass through the pipe 17, the difference can be made larger by increasing U ", while U _{s is kept} at a sufficiently low value to allow the ions to pass through the pipe 17 Passing through the mass filter to give required low energy. This solution is suitable if the rod potential Up = drawn in the figure is kept, so that the potential of the mass filter axis,

609825/064609825/064

das mit U^₁ bezeichnet ist, gleich dem Potential des gemeinsamen Schaltungspunkts 30 ist.which is denoted by U ^ ₁ , is equal to the potential of the common node 30.

Eine zweite Lösung besteht darin, das Potential an der Stirnplatte 18 auf demjenigen des gemeinsamen Schaltungspunkts zu lassen, indem für U„ der Wert Null gewählt wird. Das bedeutet, daß der Wert von Ug verhältnismäßig hoch sein muß, damit die Ionen in der Lage sind, durch das Rohr 17 zu laufen. Wenn man nun das Potential U_p geringfügig kleiner als das Potential Ug wählt, werden die Ionen verlangsamt und nehmen eine niedrige kinetische Energie e(U„ - U_p) für ihren Durchtritt durch das Massenfilter an, die hinreichend niedrig sein kann, um eine gute Auflösung in dem Massenfilter zu erzielen. A second solution consists in leaving the potential at the end plate 18 at that of the common circuit point by choosing the value zero for U ". This means that the value of Ug must be relatively high so that the ions are able to pass through the tube 17. If the potential U _{p is now chosen to be} slightly smaller than the potential Ug, the ions are slowed down and assume a low kinetic energy e (U "- U _p ) for their passage through the mass filter, which can be sufficiently low to be good To achieve resolution in the mass filter.

Die beiden Lösungen allein oder in Kombination haben sich als erfolgreich erwiesen.The two solutions alone or in combination have proven successful.

Wenn es sich anstelle von negativen um positive Ionen handelt, kann das Problem mit den gleichen Lösungsmitteln beseitigt werden, allerdings mit umgekehrten Vorzeichen für die Potentiale TJ„, U„ und U_D.If the ions are positive instead of negative, the problem can be eliminated with the same solvents, but with opposite signs for the potentials TJ ", U" and U _D.

O Xj JTO Xj JT

Mit einem Quadrupol-Massenfilter, Extranuclear Laboratories, Model 324-9 mit einem Durchmesser der Stäbe von 1,91 cm wurden Versuche durchgeführt. Ein Rohr 17 aus Ceramag C/12 mit einer Länge von 1,5 cm, einem Außendurchmesser von 1,2 cm und einem Innendurchmesser von 0,6 cm sowie einem Widerstand überUsing a quadrupole mass filter, Extranuclear Laboratories, Tests were carried out on Model 324-9 with a diameter of the rods of 1.91 cm. A tube 17 made of Ceramag C / 12 with a length of 1.5 cm, an outer diameter of 1.2 cm and an inner diameter of 0.6 cm and a resistance above

rrrr

die gesamte Länge von 6 χ 10 Q wurde an einer Stirnplatte 18 aus nicht rostendem Stahl angebracht, und zwar durdh Einpressen des Rohres 17 in eine in die Stirnplatte 18 eingeschnittene Vertiefung. Zum Erzeugen von positiven und negativen Ionen wurde eine Elektronstoßionisationsquelle, Extranuclear Laboratories, Model 041-1, verwendet. Die von dieser Ionisationsquelle erzeugten positiven Ionenströme betrugen mehr als 10 mA pro Torr des ionisierten Gases, so daß bei einem Betriebsvakuumthe entire length of 6 χ 10 Q was attached to an end plate 18 made of stainless steel, by pressing the tube 17 into a cut into the end plate 18 Deepening. An electron impact ionization source, Extranuclear Laboratories, was used to generate positive and negative ions. Model 041-1, used. The positive ion currents generated by this ionization source were more than 10 mA per torr of ionized gas, so that at an operating vacuum

-5 -7-5 -7

von 10 Torr ein Strom von 10 A durch das Rohr 17 tritt. Derof 10 Torr, a current of 10 A passes through the pipe 17. Of the

609826/0641609826/0641

Γ C p. Γ, Π .j O L.; J UΓ C p. Γ, Π .j O L .; J U

größte Anteil dieses Stroms ist von Ionen von geringer Masse von 12 bis 18 atomaren Kasseneinheiten (amu) (Kohlenstoffionen bis Wasserionen) und von 28 bis 44 atomaren Masseneinheiten (Stickstoffkohlenstoffdioxid)» Wenn das Massenfilter zur Untersuchung von Ionen mit höheren Massen eingestellt ist, beispielsweise zur Untersuchung von Quecksilberionen bei 200 atomaren Masseneinheiten, veranlassen die Wechselfelder innerhalb des Rohres 17, daß die leichteren Ionen, die nahezu den gesamten Ionenstrom von 10 A der Ionisationsquelle bilden, auf der Innenwandung des Rohres 17 auftreffen. Dieser Strom wird durch das Material des Rohres zur Stirnplatte geleitet und ruft theoretisch eine Zunahme des Potentials innerhalb des Rohres auf etwa 6 χ 10"⁷Ox 10~⁷ A bzw. 6 V hervor.The largest proportion of this flow is from ions of low mass from 12 to 18 atomic cash units (amu) (carbon ions to water ions) and from 28 to 44 atomic mass units (nitrogen-carbon dioxide) »If the mass filter is set to examine ions with higher masses, for example for Investigation of mercury ions at 200 atomic mass units, cause the alternating fields within the tube 17 that the lighter ions, which form almost the entire ion current of 10 A of the ionization source, strike the inner wall of the tube 17. This current is passed through the material of the tube to the end plate and gets theoretically an increase in the potential within the tube to approximately 6 χ 10 ^"7 Ox 10 ^-7 A or 6 V out.

Bei dem ersten Versuch wurde sowohl das Potential der Stirnplatte 18 als auch das Potential der Massenfilterachse auf Massepotential gehalten, indem der gemeinsame Schaltungspunkt geerdet und Ug = Up = 0 gesetzt wurden. Es wurde gefunden, daß das Potential U_g der Ionenquelle auf mehr als 8 V eingestellt werden mußte, damit überhaupt irgendwelche Ionen durch das Massenfilter gelangten. Durch Herabsetzen des von der Quelle kommenden gesamten Ionenstroms infolge Verwendung eines herabgesetzten Elektronenstroms wurde der Gesamtstrom an Ionen vermindert, die das Innere des Rohres 17 erreichten. In diesem Falle wurde gefunden, daß Ug bis auf 1 V herabgesetzt werden konnte und dennoch Ionen durch das Massenfilter gelangten. Unter Bezugnahme auf die zuerst genannten Bedingungen kann errechnet v/erden, daß von der erforderlichen Minimal spannung von 8 V etwa 2 V zur Kompensation einer Elektronenraumladung innerhalb der lonisationsquelle benötigt werden und die restlichen 6 V auf den Aufbau von Spannungen innerhalb des Rohres 17 entfallen, die durch die Innenwandung des Rohres erreichende Ionenströme hervorgerufen werden.In the first experiment, both the potential of the end plate 18 and the potential of the mass filter axis were kept at ground potential by grounding the common circuit point and setting Ug = Up = 0. It was found that the potential U _{g of} the ion source had to be set to more than 8 V in order for any ions to pass through the mass filter at all. By decreasing the total ion current from the source by using a decreased electron current, the total current of ions that reached the interior of the tube 17 was decreased. In this case it was found that Ug could be reduced to 1 V and still ions passed through the mass filter. With reference to the first-mentioned conditions, it can be calculated that about 2 V of the required minimum voltage of 8 V are required to compensate for an electron space charge within the ionization source and the remaining 6 V are used to build up voltages within the tube 17, the ion currents reaching through the inner wall of the tube are caused.

609825/0641609825/0641

9 Κ !; Γ; Ί.-p 4, -.ι \J ..' ^ ν' --9 Κ!; Γ; Ί.-p 4, -.ι \ J .. ' ^ ν' -

Weiterhin wurde bei einem Wert für Ug von 8 V festgestellt, daß die Form der Massanspitzen und ihre Auflösung typische Effekte zeigten, die auf eine übermäßig hohe Ionenenergie zur Transmission durch das Massenfilter hervorgerufen wurden.Furthermore, it was found with a value for Ug of 8 V, that the shape of the mass peaks and their dissolution showed typical effects on an excessively high ion energy for transmission through the mass filter.

Es wurden dann zwei weitere Versuche durchgeführt. Beim ersten dieser Versuche wurde das Potential der Achse des Massenfilters durch Anlegen eines positiven Potentials Up erhöht. Es hat sich gezeigt, daß Up ohne einen beträchtlichen Verlust an Ionenstrom auf etwa 6 V erhöht werden konnte. Diese Erhöhung verbesserte die Form der Massenspitzen und die Auflösung.Two more attempts were then made. In the first of these attempts, the potential of the axis of the mass filter is increased by applying a positive potential Up. It has been shown that up without a sizeable Loss of ion current could be increased to about 6 V. This increase improved the shape of the mass peaks and the resolution.

Bei dem zweiten dieser weiteren Versuche wurde die Achse des Massenfil-cers wieder auf Massepotential gehalten, also Up = 0, und das Potential Ug der Ionenquelle wurde auf 2 V eingestellt. In diesem Fall wurde an die Stirnplatte 19 ein negatives Potential Ug gelegt. Es hat sich gezeigt, daß es zum Durchleiten von lonenstrom durch das Massenfilter erforderlich war, den Wert von Ug auf mindestens -6 V einzustellen. Unter diesen Bedingungen zeigten die.Massenspitzen sowohl eine gute Form als auch eine gute Auflösung, wie es bei einer niedrigen Energie der Ionen während des Durchtritts durch das Massenfilter der Fall ist. Wenn' man den Betrag von Ur, um weniger als 6 V gegenüber dem Massepotential ändert, wird der durchgelassene Ionenstrom beträchtlich herabgesetzt. Eine Erhöhung von U„ um mehr als 6 V gegenüber Masse hat nur geringe Wirkungen auf den Ionenstrom und scheinbar keinen Einfluß auf die Form der Massenspitzen und der Auflösung des Massenfilters. Diese Beobachtungen können dahingehend interpretiert werden, daß sie die oben aufgestellte Theorie unterstützen. In the second of these further attempts, the axis of the mass filter was again held at ground potential, So Up = 0, and the potential Ug of the ion source was on 2 V set. In this case, a negative potential Ug was applied to the end plate 19. It has been shown that it is required to pass ion stream through the mass filter was to set the value of Ug to at least -6 V. Under these conditions, the mass peaks showed both good shape and good resolution, like that is the case with a low energy of the ions during the passage through the mass filter. If 'you get the amount of Ur, changes by less than 6 V compared to the ground potential, the transmitted ion current is considerably reduced. An increase in U "by more than 6 V compared to ground has only little effects on the ion current and apparently no effect on the shape of the mass peaks and the resolution of the mass filter. These observations can be interpreted to support the theory set out above.

Bei einer zweiten Gruppe von Versuchen wurden mit der Ionisationsquelle negative Ionen erzeugt. Das untersuch-In a second group of experiments negative ions were generated with the ionization source. The investigating

0 9825/0640 9825/064

2550 0 0?2550 0 0?

te negative Ion war 0", das durch dissoziative Anhaftung von Elektronen an 0_?-Molekülen erzeugt wurde. Dieses Verfahren bringt einen maximalen Wirkungsquerschnitt bei einer Elektronenenergie von etwa 6,5 eV. Diese Energie der Elektronen wurde für die Versuche benutzt. Bei dieser niedrigen Energie veranlassen die Beschleunigungsfelder der Ionisationsquelle, die zur Extraktion der negativen Ionen verwendet werden, daß auch einige der Elektronen aus der Quelle herausgezogen werden, so daß der dem Massenfilter dargebotene Strahl ein Gemisch aus negativen Ionen und Elektronen darstellt, wobei der größte Anteil der Teilchen Elektronen sind.The te negative ion was 0 ", which was generated by dissociative attachment of electrons to 0 _? Energy cause the acceleration fields of the ionization source, which are used to extract the negative ions, that some of the electrons are also pulled out of the source, so that the beam presented to the mass filter is a mixture of negative ions and electrons, the majority of the particles being electrons are.

Es stellte sich heraus, daß es bei Massepotential an der Massenfilterach.se und bei an Masse angeschlossener Stirnplatte 18 unter gewissen ionenoptischen Abstimmbedingungen erforderlich war, das Potential Ug der Ionenquelle auf einen Wert von -20 V anzuheben, um einen Durchtritt von Ionen durch das Massenfilter zu bewerkstelligen. Bei diesem Potential wurden die Formen der Massenspitzen und der Massenauflösung der austretenden Ionen ernsthaft verzerrt, und zwar in einer Weise, die für überschüssige Ionenenergie charakteristisch ist. Durch Anlegen eines Potentials U_p von -15 V konnten die Formen der Massenspitzen und die Auflösung ohne Verlust an O~-Ionenstrom in Übereinstimmung mit der angegebenen Theorie beträchtlich verbessert werden.It turned out that with ground potential at the mass filter axis and with the front plate 18 connected to ground, it was necessary under certain ion-optical tuning conditions to raise the potential Ug of the ion source to a value of -20 V in order for ions to pass through the mass filter to accomplish. At this potential, the shapes of the mass peaks and mass resolution of the exiting ions were seriously distorted, in a manner characteristic of excess ion energy. By applying a potential U _p of -15 V, the shapes of the mass peaks and the resolution without loss of O ~ ion current could be improved considerably in accordance with the stated theory.

titi

60982b/06460982b / 064

Claims

1 , 1 method of mass analysis using a quadrupole mass filter,

characterized in that positive ions with an initial kinetic energy of E. are generated by an ion source with an electrical potential of Ug, that these ions are introduced into the space between the poles of the quadrupole mass filter, that such alternating and direct potentials are applied to the poles laid v / ground that at an electrical potential of Uz .. along the axis of the poles only the ions with a selected mass / charge ratio are passed through the space between the poles, that at least one end of the poles with selective shielding An electrical potential of U _{F is} provided, which acts primarily like a conductor in relation to the fields, which are essentially to be regarded as constant fields, and primarily as a dielectric, in relation to the alternating fields, and that the potential U "is lower than the potential U, ^ and the potential υ,., is held lower than a potential (u _g + E. / e), where e is the ionic charge.

2, method according to claim 1,
characterized,

that the potential U ^ along the mass filter axis on the Cash potential is held and that with respect to the ground potential, the potential Ug is negative and the potential + E./e) is held positive.

3. The method according to claim 1,
characterized,

that the potential U "is kept at ground potential and that with respect to the ground potential, the two potentials + E./e) and U ^ are kept positive.

609825/0641

4. method for mass analysis using a guadrupole mass filter,

characterized in that negative ions with an initial kinetic energy of E. are generated by an ion source with an electrical potential of Ug, that these ions are introduced into the space between the poles of the quadrupole mass filter, that such alternating and direct potentials are applied to the poles that at an electrical potential of U ^ ₁ along the axis of the poles only the ions with a selected mass / charge ratio are passed through the space between the poles so that at least one end of the poles is selectively shielded an electrical potential of U _{E is} provided, which acts primarily like a conductor in relation to the fields, which are essentially to be regarded as constant fields, and primarily as a dielectric, in relation to the alternating fields, and that in the negative sense of charge the potential U "is smaller than the potential υ · ™ and the potential U ,,. is kept smaller than a potential Qjg + E./e), where e is the ion charge

5. The method according to claim 4,
characterized in that the potential U ^ is kept at ground potential along the mass filter axis and that, with respect to the ground potential, the potential ü "is kept positive and the potential (Ug + E _i / e) is kept negative.

6. The method according to claim 4,
characterized in that the potential U ™ is held at the ground potential and that the two potentials fUg + E./e) and U ,,. be kept negative.

60982 & / 0641

ο DU j U /. - 17 -

7 «Method according to one of the preceding claims, characterized in that that the ions are initially generated in the quiescent state, so that E. = 0.

8. The method according to claim 7,
characterized in that the ions are generated by electron impact ionization.

9. The method according to claim 7,
characterized in that the ions are generated by photoionization.

10. Device for improving the efficiency of the injection and / or transmission of ions passing through a quadrupole mass filter,
characterized byan ion source, by means for exciting the ion source with an electrical potential Ug for the purpose of generating ions with an initial kinetic energy of E., by selective shielding means provided at least at one end of the poles of the quadrupole mass filter, which are designed such that they are of the ions can pass through and act primarily like a conductor in relation to the fields, which are essentially to be regarded as constant fields, and above all as a dielectric, in relation to the alternating fields, if these constant and alternating fields are generated during operation due to the excitation of the poles by direct and alternating potentials , by means for applying to the shielding means a potential of Ug and by means for maintaining an electrical potential of U ^ along the axis of the poles, the values of U _£ and U _{31 being} chosen such that the polarity of (Ug - U ₃₁ ) the polarity of the ions is opposite, and the values of U ₃₁ and (U ₃ + E ^ / e) are chosen such that the polarity of U ₃₁ - (Ug + E _± / e) is opposite to the polarity of the ions, where e is the ion charge.

60982S/Q64160982S / Q641

11. device according to claim 10,
thereby g ekennzeich.net that the ion source generates positive ions and that in the positive sense the potential U _{E is} smaller than the potential U -, .. and the potential U ,,. is smaller than the potential (Ug + E ₁ Ze).

12. The device according to claim 11,
characterized in that the potential U, - is equal to the ground potential and that, with respect to the ground potential, the biasing means keep the potential U "negative and the potential (Ug + E./e) positive.

13. Apparatus according to claim 11,
characterized in that the biasing means hold the potential Ug at ground potential and hold the two potentials (Ug + E ^ / e) and U-2.J at positive potentials with respect to the ground potential.

14. The apparatus of claim 10,. characterized · that the ion source generates negative ions and that the biasing means keep _{the potential U "lower than the potential U 31} and the potential U ^ lower than the potential (U _q + E ^ / e) in the negative sense.

15. Apparatus according to claim 14,
characterized in that the potential U ^ _{1 is set} to the ground potential and that the biasing means _{keep the two potentials U-, and (U g} + E- / e) at negative potentials with respect to the ground potential.

609825/0641609825/0641

25500C

16. The device according to claim 14, characterized in that the biasing means _{keep the potential U E} at ground potential and the two potentials (Ug + E./e) and U · ^ with respect to the ground potential at negative potentials.

17. Device according to one of claims 10 to 16, characterized in that the means for generating the ions hold the ions at rest so that E ^ = 0.

18. The device according to claim 17, characterized in that that electron impact ionization devices are provided for generating the ions.

19o device according to claim 17, characterized in that photoionization devices are provided for generating the ions.

60982b / Ub4

Blank page