DE2739827C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Flugzeitrohr für die Flug­ zeit-Massenspektroskopie nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solches Flugzeitrohr ist aus der US-PS 33 94 252 bekannt.

Bei der Flugzeit-Massenspektroskopie werden die bezüglich ihrer Masse zu untersuchenden Ionen von ihrem Entstehungsort aus mit einer festen Beschleunigungsspannung in Richtung eines Flugzeit­ rohres oder Driftrohres beschleunigt. Je nach Masse erhalten die Ionen unterschiedliche Geschwindigkeiten und benötigen deshalb zum Durchfliegen des feldfreien Driftrohres unterschiedliche Zeiten. Am Ausgang des Flugzeitrohres befindet sich ein Detektor, z. B. ein offener Sekundär-Elektronen-Vervielfacher, mit dem die nacheinander dort ankommenden Teilchen nach ihrer Masse getrennt registriert werden. Die mit Hilfe des Detektors erzeugten Spannungsimpulse werden von sich daran anschließenden Elektronik­ einheiten verarbeitet. Diese Elektronik muß ausreichend schnell sein, damit die Impulse nebeneinanderliegender Massen aufgelöst werden können. Da der zeitliche Abstand solcher Impulse durch Verlängerung des Driftrohres vergrößert werden kann, werden häufig bis zu zwei Meter lange Flugzeitrohre verwendet.

Flugzeitrohre der eingangs genannten bekannten Art weisen folgenden Aufbau auf:

In einem äußeren Metallrohr ist mittels Isolatoren das eigent­ liche elektrisch leitfähige Driftrohr (z. B. aus Edelstahl oder Kupfer) gehaltert, so daß es für die Umgebung gefahrlos mit einem Hochspannungspotential versorgt werden kann. Je länger ein in dieser Weise aufgebautes Rohr ist, desto langwieriger ist der Evakuierungsprozeß. Die Forderung nach möglichst langen Flugzeitrohren schließt aber die Forderung nach immer geringeren Drücken im Flugzeitrohr ein, damit möglichst wenig der zu re­ gistrierenden Ionen durch Zusammenstoß mit Restmolekülen verloren gehen. Die Flugzeitrohre der vorbekannten Art weisen wegen der Vielzahl der darin enthaltenen Bauteile große Oberflächen und viele enge Spalten auf, die lange nachgasen, so daß der gewünschte Enddruck häufig erst nach langer Zeit erreicht wird. Dieser Nach­ teil verstärkt sich bei steigender Länge der Rohre und ist insbe­ sondere dann gravierend, wenn das Driftrohr z. B. für einen Proben­ wechsel häufig belüftet werden muß.

Aus der DE-AS 15 98 069 ist ein Flugzeitmassenspektrometer bekannt, bei dem das eigentliche Flugzeitrohr aus leitfähigem Material besteht (z. B. Stahl) welches aus einen strahlformenden Teil angesetzt ist, der aus einem Isolierrohr mit einem Widerstandsbelag besteht, der eine elektrostatische Linse bildet.

Aus der DE-OS 17 73 194 ist ein Quadrupolmassenfilter bekannt, das ein elektrisch isolierendes Trägerrohr aufweist, auf dem sich axial erstreckende elektrisch leitende Schichtabschnitte befinden. Das Trägerrohr kann einen Teil des Vacuumgefäßes bilden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flug­ zeitrohr für die Flugzeitmassenspektroskopie zu schaffen, bei dem die geschilderten Schwierigkeiten bei der Vakuumerzeugung auch dann vermieden sind, wenn das Flugzeitrohr mit mehreren metallischen Schichtabschnitten versehen ist. Außerdem soll es in einfacher Weise und damit kostensparend herstellbar sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die übrigen Patentansprüche 2 bis 6 beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Ein in dieser Weise ausgebildetes Flugzeitrohr weist ein Minimum an Oberfläche und Spalten auf, so daß bei der Evakuierung eines solchen Rohres der gewünschte Druck wesentlich früher erreicht werden kann als bei den bisher gebräuchlichen Flugzeitrohren. Der Aufbau eines solchen Rohres ist einfach. Es kann kosten­ günstig hergestellt werden, selbst wenn es mit einem äußeren Schutz­ gitter umgeben werden muß.

Die die Innen- oder Außenwand des Rohres bedeckende leitfähige Materialschicht, die von einem nichtoxidierenden Metall, wie Gold oder Edelstahl gebildet wird, kann in beliebiger Weise, vorzugsweise durch Bedampfen oder durch Ein­ brennen einer streichförmigen Paste, aufgebracht sein. Es besteht auch die Möglichkeit, daß sie von einem dem isolierenden Rohr dicht anliegenden Metallrohr, Metallgitter oder Metallgewebe gebildet wird. Wird die Schicht von einem Metallrohr gebildet, dann liegt diese zweckmäßig dem Glas- oder Keramikrohr von außen an, damit im Innern nachgasende Spalten vermieden sind. Metallgitter oder -gewebe können aber auch - wenn sie ausreichend grobmaschig sind - innen angeordnet sein, ohne die Pumpzeiten wesentlich zu verlängern.

Einer der Schicht­ abschnitte kann auch - vor­ zugsweise im Zusammenwirken mit einem überlagerten Magnetfeld als Eichelektrode ausgebildet sein. Die Erfindung ermöglicht es, selbst diese Ausführungsform in kostensparender Weise herzustellen. Bei der Herstellung der Schichtabschnitte durch Bedampfen können z. B. in einfacher Weise Masken verwendet werden.

Auf dem Keramik- oder Glasrohr kann außen eine durchgehende leitfähige, auf Erdpotential gelegte Schicht vorhanden sein, während die inneren Schichtab­ schnitte auf Hochspannung gelegt sind.

In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel für ein Flugzeitrohr nach der Erfindung schematisch dargestellt.

Es umfaßt das äußere Rohr 1, das aus Glas oder Keramik besteht. An beiden Enden des Rohres sind Flansche 2 und 3 zum Anschluß an die weiteren Einrichtungen eines Flugzeit­ massenspektrometers vorgesehen. Beim dargestellten Ausführungs­ beispiel ist die Innenwandung des Rohres 1 mit einer leit­ fähigen Schicht 4 und weiteren Schichtabschnitten 5 und 6 be­ legt. Die leitfähige Schicht 4 sorgt für einen feldfreien Raum innerhalb des Driftrohres. Mit Hilfe der benachbarten Schichtabschnittenden der Schichten 4, 5 und 6 können elektro­ statische Linsen erzeugt werden. Ein Schichtabschnitt 5 oder 6 oder ein weiterer Abschnitt kann aber auch vorzugsweise mit einem überlagerten Magnetfeld als Eichelektrode dienen. Elektro­ nische Versorgungsanschlüsse sind nicht dargestellt.

Claims (6)

1. Flugzeitrohr für die Flugzeitmassenspektroskopie, welche an beiden Enden mit Flanschen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Flugzeitrohr (1) als Ganzes aus elektrisch isolierendem Material besteht, und daß es mit mehreren, elektrostatische Linsen bildenden zylindrischen Schichtabschnitten (4, 5, 6) aus einem nichtoxidierenden Metall, wie Gold oder Edelstahl, versehen ist, welche auf seiner Innen- oder Außenseite dicht aufliegen.

2. Flugzeitrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtabschnitte (4, 5, 6) durch Aufdampfen oder Einbrennen einer streichfähigen Paste aufgebracht sind.

3. Flugzeitrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtabschnitte (4, 5, 6) von dem als elektrisch isolierendem Material bestehenden Rohr dicht anliegenden Metallrohrabschnitten oder von Metallgittern oder -gewebeabschnitten gebildet werden.

4. Flugzeitrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine Eichelektrode bildender Schicht­ abschnitt vorgesehen ist.

5. Flugzeitrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ein umgebendes Schutzgitter aufweist.

6. Flugzeitrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß es sowohl innen als auch außen Schichtabschnitte (4, 5, 6) aufweist.