DE3238474A1

DE3238474A1 - Hybrid-massenspektrometer

Info

Publication number: DE3238474A1
Application number: DE19823238474
Authority: DE
Inventors: Graham Dr. 47096 West Lafayette Ind. Cooks; Peter Dr. 2800 Bremen Dobberstein; Gerhard Dr. 2870 Delmenhorst Jung; Michael S. 95030 Los Gatos Story
Original assignee: Finnigan MAT GmbH
Current assignee: Finnigan MAT GmbH
Priority date: 1982-10-16
Filing date: 1982-10-16
Publication date: 1984-04-19
Also published as: GB2129607A; GB2129607B; DE3238474C2; GB8326612D0; US4536652A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hybrid-Massenspektrometer zur Massenanalyse von Tochterionen mit einer Ionenquelle, einer ersten elektrischen und/oder magnetischen Stufe, einer Einrichtung zum Aufspalten der Ionen in Tochterionen, einer Linsenanordnung und einer zweiten Stufe mit mindestens einem Analysator.

Stand der Technik:

1. R.G. Cooks und G.L. Glish, Chemical and Engineering News, Nov. 30, 1981 .-^okti■ ■·■

Konten: Bremer Bank, (BLZ 290 800 10) Nr. 2 310 028 · Die Sparkasse in Bremen (BLZ 290 501 01) Nr. 104 5855 Postscheckkonto: Hamburg (BLZ 200 100 20) 339 52-202

ίο 15

30 35

2. R.A. Yost et al., Int. J-. Mass Spectrom, Ion Phys., 3_0, 1979, S. 127

3. S.A. McLuckey, 6.L. Glish and R.G. Cooks, Int.J. Mass Sepctrom. Ion Phys., 3J9 1981, S. 219

4. M.S. Kim and F.W. McLafferty, J. Am. Chem. Soc. 10£, 1978, p. 3279

5. E. Harting and F.H. Read, Electrostatic Lenses, Elsevier Scientific Publishing Go., 1976

6. G.L. Glish and P.J. Todd, Anal . . Chem...-!54, 1982, S. 842

7. I.W. Griffiths et al., Int. J. Mass Spectrom. Ion Phys. 3£, 1981, p.

8. G.J. Louter, A.J.H. Boerboom, et al., Int. J. Mass Spectrom. Ion Phys., 3_3_, 1980, S. 335 ff.

9. M.G. Gross et al., Intern, J. Mass Spectrom. Ion Phys., 42, 1982, S. 243 ff.

10. Firmenprospekt der Firma Finnigan MAT GmbH "Modell 8200-QQ, MS/MS-System", Aug. 1982.

Das Massenspektrometer der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der oben erwähnten Druckschrift 8 bekannt.

Generell dienen Hybrid-Massenspektrometer, auch Tandem-Massenspektrometer oder Massenspektrometer/Massenspektrometer (abgekürzt: MS/MS) dazu, zusätzliche Informationen über die Struktur von Molekülen zu erhalten '» einschließlich solcher, die in komplexen Mischungen vorhanden sind, und Ionen-Molekül-Reaktionen zu studieren. Ein MS/MS-Instrument besteht aus drei Hauptkomponenten: einem ersten Massenspektrometer bzw. Massenanalysator, der einen Strahl sogenannter "Mutter-Ionen" erzeigt; einer sogenannten CID-Einrichtung (kol1isions-induzierte Aufspaltungs-Einrichtung), die die Mutter-Ionen in Fragmente (sogenannte Tochter-Ionen) aufspaltet und einen zweiten Analysator, der die Tochter-Ionen hinsichtlich Masse oder Energie unterscheidet.

Unter der Vielzahl von MS/MS-Instrumenten haben die

BADORiGINAL ■:'-·■* ^s?

Hybrid-Massenspektrometer in den letzten Jahren zunehmende Bedeutung erlangt. Sie kombinieren verschiedene Prinzipien der Massen- (und Energie)Analyse, nämlich magnetische (B) und elektrische (E) Sektorfelder und Quadrupole (Q). Ein bevorzugtes' Ausführungsbeispiel der Erfindung bezieht sich hierbei auf ein Hybrid-Massenspektrometer des Typs BEQQ, was soviel bedeutet, daß hintereinander ein magnetischer Sektor, ein elektrischer Sektor und zwei

₁₍3 Quadrupole angeordnet sind. (Vgl. die unter Nr. 1 und 10 der obigen Literaturauflistung beschriebenen Systeme.) Die Abschnitte zwischen der Ionenquelle und dem magnetischen Sektor, dem magnetischen Sektor und dem elektrischen Sektor, dem elektrischen Sektor

l§ und dem Analysator-Quadrupol werden als erste, zweite bzw. dritte feldfreie Zonen bezeichnet.

Die existierenden Hybrid-Massenspektrometer dieses Aufbaus verwenden Hochenergie-CID-Einrichtungen zum Aufspalten der Moleküle lediglich, in.den ersten und zweiten feldfreien Zonen. In der Literaturstelle 2 ist eine CID-Einrichtung auch in der dritten feldfreien Zone angeordnet, wobei diese Einrichtung ein Quadruppl ist, der in einer Betriebsart als Breitbandfilter arbeitet. Diese Einrichtung ist allerdings auf CID-Prozesse beschränkt, die bei niedrigen Energiepegeln, vorzugsweise 2 bis 100 eV auftreten.
Die fokussierende Eigenschaft des CID-Quadrupols ist bei hohen Energien unwirksam wegen der prinzipiellen Bedingung, daß die Ionen mehrere
Hochfrequenz-Zyklen durchlaufen müssen, um gut fokussiert zu werden.

In den Literaturstellen 8 und 9 ist die Hochenergie-Stoßkammer in ein reines Sektorfeld-Gerät vom Typ EBE eingebaut. Der Nachteil dieser Anordnung ist das geringe Auflösungsvermögen für die Tochter-Ionen, das nur etwa 50 beträgt. Das Auflösungsvermögen für die Mutter-Ionen, d.h. vor der Stoßkammer ist dagegen

35 recht hoch und beträgt ca. 100.000.

>~>ργν T| BAD

Kurz zusammengefaßt haben die bekannten Systeme des Typs EBE oder BEB zwar Hochenergie-Stoßkammern, jedoch nur ein geringes Auflösungsvermögen für die Tochter-Ionen. Die bekannten Systeme des Typs BEQQ, beispielsweise nach Literaturstelle 10 haben eine Nieder-Energiestoßkammer mit hohem Auflösungsvermögen für die Tochter-Ionen. Allerdings weist diese Niederenergie-Stoßkammer wesentliche Einschränkungen im Vergleich zu Hochenergie-Stoßkammern auf, da Hybrid-Massenspektrometer mit CID bei höheren Energien ^zusätzlⁱ ₁ ^cn£_iteraturst Informationen im Tochter-Ionenspektrum liefert 'und deutliche Vorteile bei Molekülen mit höheren Molekulargewichten mit sich bringt (vgl. Literaturstelle 4). Eine Hochenergie-Stoßkammer erlaubt außerdem wirksamen Ladungsaustausch von negativ geladenen Ionen (vgl. Literatur stelle Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Hybrid-Massenspektrometer der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß ein besserer Wirkungsgrad bei hohem Auflösungsvermögen sowohl für die Tochterais auch die Mutter-Ionen erhalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Hochenergie-Stoßkammer vorgesehen ist, die in einer feldfreien Zone angeordnet ist, welche in Laufrichtung der Ionen hinter der ersten Stufe liegt und daß die Linsenanordnung zur Verzögerung von Tochter-Ionen unterschiedliche Energie auf eine festgelegte Energie dient.

Bei der Erfindung wird somit' eine an sich bekannte Hochenergie-Stoßkammer nunmehr in einer feldfreien Zone angeordnet, die hinter der ersten Stufe des Massenspektrometer angeordnet ist. (Bei den bisher bekannten Systemen war die Hochenergie-Stoßkammer stets innerhalb der ersten Stufe angeordnet). Wird die Erfindung bei einem Hybrid-Massenspektrometer

des Typs BEQQ angewandt, so liegt die Hochenergie-Stoßkammer also in der oben definierten dritten feldfreien Zone. Damit die in der Hochenergie-Stoßkammer erzeugten Tochter-Ionen und auch die Mutter-Ionen einwandfrei zu· dem Quadrupol-Analysator übertragen werden, ist eine Linsenanordnung elektrostatischer Linsen vorgesehen, die die Ionen-Energie verändert. Nach einer Weiterbildung der Erfindung dient diese Linsenanordnung zusätzlich auch noch dazu, den Querschnitt des Ionenstrahls zu formen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Überlegung zu-J gründe, daß Moleküle mit großer Massenzahl, d.h. also große Moleküle, nur schwer in ihre Bruchstücke zerlegt werden, wenn sie geringe kinetische Energien haben. Mit der Hochenergie-Stoßkammer der Erfindung

bleibt die Energie der Moleküle vor ihrer Aufspaltung in Tochter-Ionen im keV-Bereich,, wodurch die Aufspaltung verbessert wird und zusätzliche Reaktionsmechanismen untersucht werden können.

20

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Die im Anspruch 12 erwähnte Hochenergie-Stoßkammer mit einer Nadel ist in der Literaturstelle 6 beschrie-

?\ _9R ben. Auch sie eignet sich gut für die Zwecke der ·

vorliegenden Erfindung. Die Verwendung eines Laser-Strahls
anstelle der Hochenergie-Stoßkammer wird in Literaturstelle 7 beschrieben.

Generell arbeitet die CID-Einrichtung der Erfindung mit sehr hohen Ionen-Energien, die etwa zwischen 3 und 10 keV liegen.

Zwischen der Energie der Tochter-Ionen E. und der der Mutter-Ionen E_Q besteht folgende Beziehung:

^Ei " ^E0 · - '

-'■** -'■ *"'.-^:- 3238A7A

wobei m die Masse der Mutter-Ionen und m. die Masse

P ^d

der Tochter-Ionen ist. Da das Quadrupol-Massenfilter, das die Tochter-Ionen analysiert mit niedrigen und nahezu konstanten Ionen-Energien von üblicherweise 5 bis 20 eV arbeitet, wird eine spezielle Linsenanordnung verwendet, um die Ionen auf eine Energie zu verzögern, die für die Betriebsweise des Quadrupol -Analysators geeignet ist, wobei zusätzlich der Ionenstrahl von einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt von normalerweise 0,2 bis 0,02 mm Breite und 3 bis 10 mm Höhe am Austrittsschlitz des ersten Analysators zu einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt von etwa 3 bis 8 mm Durchmesser am Eingang des Quadrupol-Analysators verändert wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlich erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Hybrid-Massenspektrometers des Typs BEQQ, bei welchem die Erfindung angewandt ist;

Fig. 2 eine vereinfachte Ansicht eines Teiles der · Fig. 1 zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 3 eine vereinfachte Schnittansicht längs der Linie I'-I" der Fig. 2; und

Fig. 4 eine vereinfachte Darstellung des Ausschnittes

der Fig. 2, bei der der Querschnitt des Ionenstrahls in der X-Z- und der Y-Z-Ebene dargestellt ist, wobei die Abbildung in x- und y-Richtung (jedoch nicht in z-Richtung) um den Faktor 4 vergrößert ist.

Fig. 1 zeigt ein Hybrid-Massenspektrometer des Typs BEQQ. Von einer Ionenquelle 1 gelangen die Ionen durch einen Eintrittsschlitz 2 hindurch in eine erste feldfreie Zone 3 und von dort über einen magnetischen Sektor 4, eine zweite feldfreie Zone 5 zu einem elektrischen Sektor 6 und einem Austrittsschlitz 7. Bis hierhin handelt es sich um ein herkömmliches doppelt fokussierendes Massenspektrometer mit umgekehrter Geometrie (BE). Nach Austritt aus dem Austrittsschlitz 7 gelangen die Ionen in eine Hochenergie-Stoßkammer 8, welche in einer dritten feldfreien ^. Zone 12 hinter dem Austrittsschlitz 7 angeordnet ist. Die Energie dieser Ionen (Mutter-Ionen), die in die Hochenergie-Stoßkammer 8 eintreten, ist im wesentlichen gleich der Beschleunigungsspannung der ersten Stufe, die in der Größenordnung von 3 keV bis 10 keV liegt. Sie kann hiervon abweichen, liegt aber noch im keV-Bereich. ! Die Energie der Tochter-Ionen, die die Hochenergie-Stoßkammer 8 verlassen, kann aus der oben angegebenen Beziehung ermittelt werden, woraus folgt, daß sie in einem relativ großen Bereich streut.

Die aus der Hochenergie-Stoßkammer 8 austretenden j) 25 Ionen gelangen zu einer Linsenanordnung 9, deren Aufbau im Zusammenhang mit den Fig. 2 bis 4 detaillierter beschrieben wird. Diese Linsenanordnung dient zwei Zwecken: Zum einen verzögert sie die Mutter-Ionen und alle Tochter-Ionen mit unterschiedlicher Energie auf eine konstante Energie am Eintritt einer nachfolgenden CID-Einrichtung 10. Dies geschieht durch synchrone Variation der an die Linsenanordnung angelegten Spannungen während eines des Zyklus des Quadrupol-Analysators 13. Es sei darauf hingewiesen, daß die Niederenergie-CID-Einrichtung 10 bei der

vorliegenden Erfindung nicht mit Kollisionsgas gefüllt ist, so daß sie die Ionen ohne weitere Wechselwirkungen zu dem Quadrupol-Analysator 13 weiterleitet. Der zweite Zweck der Linsenanordnung 9 liegt darin, den Ionenstrahl von einem rechteckigen Querschnitt am Austrittsschlitz zu einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt in den nachfolgenden Quadrupolen 10 und 13 zu formen.

Nach Austritt aus der Linsenanordnung 9 gelangt der Ionenstrahl in die erwähnte Niederenergie-CID-Einrichtung 10 und von dort über eine weitere Linsenan-Ordnung 11 in den Quadrupol analysator 13 und von dort schließlich in einen Detektor 14. Der Ionenweg

15 ist durch die gestrichelte Linie 15 angedeutet.

Die Wirkung der Niederenergie-CID-Einrichtung 10 und des Quadrupol-Analysators 13 (Quadrupol-Massenfilter) entspricht im wesentlichen der der letzten beiden Abschnitte eines Tandem-Quadrupol-Massen-Spektrometers (vgl. die Literaturstelle Z).

Fig. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung den Austrittsschlitz 7, die Hochenergie-Stoßkammer 8, die Linsenanordnung 9 und einen Abschnitt der Niederenergie-CID-Anordnung 10. Gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnen gleiche Teile. Nachdem der Ionenstrahl auf dem Ionenweg 15 den Austrittsschlitz 7 passiert hat, gelangt er in die Hochenergie-Stoß kammer 8, welche aus zwei ineinander geschachtelten Gehäusen 18 und 19 besteht. Beide Gehäuse 18 und 19 weisen je eine Eintrittsöffnung 16 bzw. 20 und eine Austrittsöffnung 17 bzw. 21 auf. Alle diese Öffnungen sind exakt ausgefluchtet. Die Öffnungen 20 und 21 des inneren Gehäuses 19 haben eine Höhe

von 3 mm und eine Breite von 0,5 mm. Die Eintritts-Öffnung 16 des äußeren Gehäuses 18 ist 3 mm hoch und 0,5 mm breit, während die Austrittsöffnung 17 des äußeren Gehäuses 18 3 mm hoch und 1 mm breit

5 ist.

Das innere Gehäuse 19 ist mit einem Kollisionsgas wie z.B. Argon gefüllt, das auf einem Druck von ungefähr 0,1 mbar mittels nicht dargestellter Pumpen IQ gehalten wird. Das äußere Gehäuse 18 ist durch eine ebenfalls nicht dargestellte Hochvakuumpumpe evakuiert, welche eine Pumpenleistung von ungefähr 40 l/s hat. Diese Pumpe evakuiert das äußere Gehäuse

_ 2
18 auf einen Druck von ca. 10 mbar. Beide Gehäuse sind vorzugsweise aus Edelstahl hergestellt. Die Ladeleitung der Hochenergie-Stoßkammer 8 (die aus Gründen der Übersichtlichkeit in Fig. 2 nicht dargestellt ist) wird mittels einer (nicht dargestellten) Hochvakuumpumpe mit einer Leistung von ca. 200 l/s evakuiert, was im Bereich außerhalb der Stoßkammer zu einem Druck von ca. 3.10 mbar führt.

Statt einer solchen Hochenergie-Stoßkammer können auch andere bekannte Hochenergie-Stoßkammern verwendet

^₂B werden, beispielsweise die in der Literaturstelle 6 beschriebene Hochenergie-Stoßkammer mit einer Nadel.

Die Linsenanordnung 9, die die oben beschriebenen Aufgaben hat, ist wie folgt aufgebaut. Auf eine erste "Einzel "-Linse mit den einzelnen Blenden 26, 27 und 28 folgt eine Quadrupol-Linse mit Quadrupol-Stäben bzw. Elektroden 24 und darauf eine zweite "Einzel"-Linse mit den einzelnen Blenden 29, 30 und 31. Alle Linsenelemente, d.h. die Blenden 26 bis 31 sowie blendenförmige Halteelemente 23 zu beiden Seiten

der Quadrupol-Stäbe 24 besitzen ein mittiges kreisförmiges Loch mit einem Durchmesser von ca. 15 mm. Die einzelnen Blenden sind vorzugsweise aus Edelstahlplatten von 1 mm Dicke, die durch isolierende Ringe 22 gehalten werden. Diese Ringe sind vorzugsweise aus Kunststoff wie z.B. Lexan. Die vier Quadrupolstäbe 24 sind gegenüber den Halteelementen 23 über Saphir-Kugeln 25 isoliert gehalten. Nach Durchtritt durch die Linsenanordnung 9 gelangen die Ionen durch !O eine Eintrittsöffnung 32 zu der CID-Einrichtung 10, welche Quadrupol-Stäbe 33 aufweist.

Die erste "Einzel "-Linse (Blenden 26, 27 und 28) hat die Funktion einer elektrostatischen Zoom-Linse,

!5 d.h. sie verzögert oder beschleunigt die Mutter-Ionen und die in der Hochenergie-Stoßkammer 8 erzeugten Tochter-Ionen auf eine festgelegte Ionenenergie am Eintritt des Quadrupols, d.h. der CID-Einrichtung 10. Diese Energie beträgt typischerweise 200 V. Die einzelnen Blenden sind bei den "Einzel"-Linsen mit unterschiedlichen Spannungen beaufschlagt, wie sich aus der nachfolgenden Tabelle 1 ergibt. Dort sind auch repräsentative Werte für die Energien der Mutter- und Tochter-Ionen angegeben.

0 25

Die Spalte 1 der Tabelle 1 enthält das Massenverhältnis der Masse der Tochter-Ionen zur Masse der Mutter-Ionen. Die Tabelle zeigt lediglich einige diskrete Werte, wobei Zwischenwerte durch Interpolation erhal- QQ ten werden können. Spalte 2 gibt die Ionenart, d.h. Mutter- oder Tochter-Ionen an.

Spalte 3 zeigt die Energie der Mutter- oder Tochter-Ionen beim Eintritt in die Linsenanordnung. Die Werte sind gemäß der oben angegebenen Formel berechnet unter der Annahme, daß die Energie der Mutter-Ionen

- 14 -

bei 3000 eV liegt. Die Spalten 4 bis 9 zeigen die Potentiale bzw. elektrischen Spannungen der einzelnen Blenden 26, 27, 28, 29, 30 bzw. 31 der Fig. 2 bezogen auf Masse an. Diese Potentiale sind aus den in der Literaturstelle 5 angegebenen Tabellen berechnet. Lediglich die Spannung U (27), d.h. die Spannung an der Blende 27 ist eine kompliziertere Funktion der Ionenenergie, die nicht durch einen geschlossenen Ausdruck darstellbar ist, während die übrigen Potentiale einfache Funktionen der Ionen-Energie sind, gemäß folgender Gleichung:

U (L_n) = 1 E₁ + U_n n= 3 ... 6 e

wobei

^U3 *	-214	V
^U4 =	-214	V
^U5 ⁼	-360	V
^U6 ⁼	- 20	V

wobei U (L_n) die Spannung an der entsprechenden Blende ist.

Die Quadrupol stäbe 24 beeinflussen die Ionenenergie nicht; sie dienen lediglich der Formung des Ionenstrahls.

Die zweite "Einzel"-Linse (Blenden 29, 30, 31) fokus-

3Q siert das durch die erste "Einzel "-Linse und den Quadrupol erzeugte Bild zur Eintrittsöffnung zur Eintrittsöffnung der Niederenergie-CID-Einrichtung 10 und verzögert die Ionen von 200 eV auf 20 eV.

Die Spannungsdifferenz zwischen den Blenden 29 bis

_g5 31 wird konstant gehalten, wenn ein Tochter-Ionen-

Spektrum gemessen wird, wobei allerdings die Spannungen gegenüber Masse aller Elemente mit Ausnahme der Blenden 26 und 27 mit einer sehr linearen gezahnten Spannung variiert werden, welche proportional der Tochter-Ionenmasse ist. Gleiches gilt für die Niederenergie-CID-Einrichtung 10 und den Quadrupol-Massenanalysator 13.

Als Alternative zum oben Erwähnten ist es möglich, den Niederenergie-CID-Quadrupol und/oder die Potentiale des Analysator-Quadrupole gegenüber Masse zur weiteren Verzögerung zu benutzen. Zum Beispiel könnte das Linsensystem zur Verzögerung auf 200 eV verwendet werden und die restlichen 180 eV Verzögerung, die benötigt werden, um die Ionen bei beispielsweise 2Oe V zu transmittieren, könnten erhalten werden, indem diese Quadrupole auf ein entsprechendes Potential gegenüber Masse hochgelegt werden, oder diese Potentialdifferenz sich zwischen beiden Quadrupolen befindet.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt längs der Linie I'-I" der Fig. 2. Jeweils einander gegenüberliegende Quadrupolstäbe sind über Leitungen 34 bzw. 35 elektrisch miteinander verbunden, wobei diese Leitungen jeweils über Schrauben 36 mit dem zugeordneten Quadrupolstab 24 verbunden sind. Für positive Ionen wird die Leitung 35 mit positivem Potential beaufschlagt, während die Leitung 34 mit negativem Potential bezogen auf ein mittleres Potential beaufschlagt wird, welches an die Haltelemente 23 angelegt ist und welches der Spannung U (28) der Tabelle 1 entspricht. Die Potenti aldifferenz zwischen den Leitungen 34 und 35 liegt für eine Ionenenergie von 200 eV typischerweise bei

40 V.

Fig. 4 zeigt eine in der y-z- und der x-z-Ebene (jedoch nicht in Z-Richtung) verzerrte Ansicht der Linsenanordnung 8. Gleiche Teile wie in den Fig. 1 bis 3 bezeichnen auch hier gleiche Teile. Der Oberteil der Zeichnung zeigt die y-Z-Ebene 37, die parallel zum Austrittsschlitz liegt, während der untere Teil der Zeichnung die χ-Z-Ebene 38 zeigt, die senkrecht zum Austrittsschlitz liegt. Aus den schraffierten Bereichen ist der Einfluß der Linsenanordnung auf den Ionenstrahl zu erkennen.

Sämtliche in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dargestellten Einzelheiten können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Meissner & Bolte
Patentanwälte

TABELLE 1

^md^/mp	Typ	^ui
		(eV)
1	Mutter	3000
0,71	Tochter	2140
0,36	Il	1070
0,14	Il	428
0,071	Il	214
0,035	Il	107
0,014	Il	43
0,007	Il	21
0,006	Il	18

4 U (26)

(V)

5
U (27)

(V)

6 7

U (28) U (29)

(V)

8
U (30)

(V)

9 U (31)

(V)

430	2786	2786	2640	2980
-860	1926	1926	1780	2120
-2144	856	856	710	1050
-2143	214	214	68	408
-1498	0	0	-146	194
-1072	-107	-107	-253	87
-512	-171	-171	-317	23
-214	-193	-193	-339	1
-125	-196	-197	-342	-2

CO NJ CaJ OD

"4/

Anmelder:

Finnigan MAT GmbH Barkhausenstraße 2

D-2800 Bremen 14

Bremen, den 14. Oktober 1982/9318

Hybrid-Massenspektrometer

Bezugszeichen

1 Ionenquelle

2 Eintritts-Schlitz

3 erste feldfreie Zone

4 magnetischer Sektor (B)

5 zweite feldfreie Zone

6 elektrischer Sektor (E)

7 Austritts-Schlitz

8 Hochenergie-Stoßkammer

9 Linsenanordnung

10 CID-Einrichtung (Q)

11 Linsen-anordnung

12 dritte feldfreie Zone

13 Quadrupol-Analysator (Q)

14 Detektor

15 Ionen-Weg

16 Eintrittsöffnung (von 18)

17 Austrittsöffnung (von 18)

18 äußeres Gehäuse

19 inneres Gehäuse

20 Eintrittsöffnung (von 19)

21 Austrittsöffnung (von 19)

22 isolierende Ringe

23 Haltelemente

24 Quadrupolstäbe

25 Saphirkugeln

26 Linsenelement 27

31 Linsenelement

32 Eintrittsöffnung

33 Quadrupolstäbe (CID)

34 el. Leitung

35 el. Lei tung

36 Schrauben

37 y-z-Ebene

38 x-z-Ebene

-13-■

Leerseite

Claims

Patentansprüche

Hybridmassenspektrometer zur Massenanalyse von Tochterionen mit einer Ionenquelle, einer ersten elektrischen und/oder magnetischen Stufe, einer Einrichtung zum Aufspalten der Ionen in Tochterionen, einer Linsenanordnung und einer zweiten Stufe mit mindestens einem Analysator, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hochenergie-Stoßkammer (8) vorgesehen ist, daß die Hochenergie-Stoßkammer (8) in einer feldfreien Zone (12) angeordnet ist, welche in Laufrichtung der Ionen hinter der ersten Stufe (4, 6) liegt, und daß die Linsenanordnung (9) zur Verzögerung von Tochterionen unterschiedlicher Energie auf eine festgelegte Energie dient.
2. Hybrid-Massenspektrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsenanordnung (9) zusätzlich auch zur Formung des Ionenstrahls dient.
3. Hybrid-Massenspektrometer nach Anspruch 1 oder 2 mit einem BEQQ-Aufbau (magnetischer Sektor(B); elektrischer Sektor (E); erster Quadrupol (Q)), mit einer ersten feldfreien Zone zwischen der Ionenquelle und dem magnetischen Sektor, einer zweiten feldfreien Zone zwischen dem magnetischen und dem elektrischen Sektor und einer dritten feldfreien Zone zwischen dem elektrischen Sektor und dem ersten Quadrupol, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochenergie-Stoßkammer (8) in der dritten feldfreien Zone (12) angeordnet ist.
4. Hybrid-Massenspektrometer nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochenergie-Stoßkammer (8) aus zwei ineinanderliegenden Gehäusen (18, 19) mit ausgefluchteten Eintritts- (16; 20) und Austrittsöffnungen (17, 21) besteht, deren. Inneres (19) mit Stoßgas gefüllt ist und deren äußeres (18) evakuiert ist.
5. Hybrid-Massenspektrometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in dem inneren Gehäuse (19) ca. 0,1 mbar und der in

dem äußeren Gehäuse ca. TO mbar beträgt.
6. Hybrid-Massenspektrometer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck außerhalb der Hochenergie-Stoßkammer (8) ca. 3.10 mbar beträgt.
7. Hybrid-Massenspektrometer nach einem

der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe einen EB-Aufbau aufweist, d.h., daß auf einen elektrischen Sektor (E) ein magnetischer

5 Sektor (B) folgt.
8. Hybrid-Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe nur einen magnetischen Sektor (B)

IO enthält.
9. Hybrid-Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochenergie-Stoßkammer (8) mit einer Energie arbeitet, die der Energie der ersten Stufe entspricht.
10. Hybrid-Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochenergie-Stoßkammer (8) mit einer Energie arbeitet, die von der Energie der ersten Stufe verschieden ist.
11. Hybrid-Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet,

daß das Massenspektrometer einen BEQ-Aufbau (magnetischer Sektor (B); elektrischer Sektor (E); Quadrupol (Q)) hat.
12. Hybrid-Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 7 bis' 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochenergie-Stoßkammer (8) einen an sich bekannten Aufbau mit einer Nadel hat.
13. Hybrid-Massenspektrometer nach einem der Ansprüche

1 bis 4 oder 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochenergie-Stoßkammer (8) fehlt und an dieser Stelle ein Laser-Strahl mit dem Ionenstrahl in an sich bekannter Weise in Wechselwirkung treten kann.

Meissner & Bolte Patentanwälte