DE4329221A1

DE4329221A1 - Vorrichtung zum Einstellen von Spaltweiten im Strahlengang von Spektrometern

Info

Publication number: DE4329221A1
Application number: DE4329221A
Authority: DE
Inventors: Bernd Laser
Original assignee: Finnigan MAT GmbH
Current assignee: Finnigan MAT GmbH
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1993-08-31
Publication date: 1995-03-02
Also published as: GB9416713D0; GB2281438B; US5451780A; GB2281438A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen der Spaltweiten von Spalteinrichtungen im Strahlengang von Spektrometern, insbesondere Massenspektrometern, mit einem in der Weite veränderbaren Spalt oder mit wahlweise ein stellbaren Spalten unterschiedlicher Weiten- und mit einem Getriebe oder dergleichen zur Bewegung der Spalte oder zum Einstellen derselben.

Im Strahlengang eines Spektrometers zur Analyse organischer oder anorganischer Substanzen, insbesondere in einem Massen spektrometer, ist üblicherweise eine Spalteinrichtung ange ordnet. Diese stellt eine definierte Begrenzung für den Strahl dar und soll einen Teil des Strahls ausblenden. Für unterschiedliche Analysezwecke ist eine Veränderung der Spaltweite oder generell eine Anpassung des Spalts erforder lich. Derartige Anpassungen erfolgen über den Austausch der Spalte oder durch die Veränderung der Spaltweite. Bei letzterem wird wird eine seitliche Begrenzung des Spalts, eine Spaltbacke (oder beide) verstellt.

Bekannte Verstellmechanismen arbeiten beispielweise mit einer manuell oder elektromotorisch drehbaren Gewindestange zur Bewegung einer Spaltbacke. Ebenso bekannt ist die Spalt weiteneinstellung durch Längenänderung eines stromdurch flossenen und dadurch seine Temperatur ändernden Drahtes, vgl. DE-OS 18 12 625. Auch wurde bereits die Spaltverstel lung durch piezoelektrische Elemente durchgeführt, etwa in der DE-OS 33 32 949. Die Tendenz geht zu technisch aufwendi gen und anfälligen Lösungen. Jede der bekannten Lösungen weist charakteristische Nachteile auf. Die Verstellung mittels einer Gewindestange ist problematisch, da die Spalt einrichtung im laufenden Betrieb unter Vakuumbedingungen arbeitet. Es ergeben sich somit Abdichtungsprobleme. Die Verstellung durch einen stormdurchflossenen und sich erwärmenden Draht erfolgt nur langsam und ist nicht stabil genug. Die piezoelektrische Verstellung ist aufwendig und erfordert äußerst stabile Spannungen.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache und robuste Verstellmöglichkeit zur Einstel lung von Spalteinrichtungen zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß dem Getriebe ein pneumatisch betätigbares Stellorgan zugeordnet ist. Die hierfür erforderliche Technologie ist bekannt und ausgereift. Es können definierte Verstellwege in kürzester Zeit erzielt werden. Die Anordnung pneumatischer Elemente im Vakuum ist unproblematisch.

Besonders vorteilhaft ist die Verstellung der Spalteinrich tung mit Hilfe eines Bourdonrohres. Vorzugsweise ist ein hieran angelenkter Hebel zwischen Anschlägen hin- und her bewegbar. Dabei kann der Hebel zugleich Träger von Spalten mit unterschiedlichen Weiten sein oder aber eine Spaltbacke bewegen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den einzel nen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Bourdonrohr in der Draufsicht,

Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einer verdrehten Position,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Möglichkeit zur Ansteuerung der erfindungsgemäßen Vorrich tung, und

Fig. 4 eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 3.

Ein Spaltträger 10 ist als runde Platte ausgebildet und im Strahlengang eines Massenspektrometers angeordnet. Hierauf fest montiert ist ein Anschlußstück 11 zum Anschluß an eine Druckluftversorgung.

Mit dem Anschlußstück 11 verbunden ist ein als Stellorgan wirkendes Bourdonrohr 12. Ein freies Ende 13 desselben ist an einem als Getriebe wirkenden Hebel 14 angelenkt, und zwar im Bereich eines Hebelendes 15. Der Hebel 14 ist auf dem Spaltträger 10 bzw. auf einer mit dem Spaltträger 10 verbundenen Platte 16 über ein Lager 17 drehbar gehalten.

Der Hebel 14 ist im vorliegenden Fall als zweiarmiger Hebel ausgebildet. Ein dem Hebelende 15 gegenüberliegendes Hebel ende 18 ist weiter vom Lager 17 entfernt als ersteres und trägt zudem drei Spalte 19, 20, 21 mit unterschiedlichen Spaltweiten.

Auf der Platte 16 sind Anschläge 22, 23 zur Begrenzung der Bewegung des Hebels 14 angeordnet.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende:

Das Bourdonrohr 12 ist ein einseitig offenes, gebogenes Rohr und für die Herstellung von Manometern bekannt. Bei zunehmendem Druck im Bourdonrohr vergrößert dieses die vom Rohrbogen eingeschlossene Fläche. Im vorliegenden Fall sind das Bourdonrohr 12, Hebel 14, Anschläge 22, 23 und Anschluß stück 11 so auf dem Spaltträger 10 angeordnet, daß bei Atmosphärendruck im Bourdonrohr und bei Vakuum um dieses herum die in der Fig. 1 gezeigte Stellung vorliegt und das Hebelende 18 am linken Anschlag 22 anliegt. Der Spaltträger 10 ist im Strahlengang (Punkt P, Fig. 2) so positioniert, daß der rechte Spalt 21 genau im Strahlengang liegt. Bei nachlassendem Druck im Bourdonrohr 12 federt dieses wieder zurück.

Der Spalt 21 kann gegenüber dem Strahl im Spektrometer ver dreht sein. Zur Justierung ist der Spaltträger 10 um die Strahlachse, das heißt in der Bildebene verdrehbar gehalten. Die Fig. 2 zeigt eine entsprechend verdrehte Position des Spaltträgers 10 nach einer Drehung in Richtung des Pfeils 24. Der Drehpunkt P ist nur in der Fig. 2 einge zeichnet und liegt im Schnittpunkt der beiden Linien 25, 26 im Strahlengang des Spektrometers und somit genau im Spalt 21 - bei Anlage des Hebelendes 18 am gegenüberliegenden Anschlag 22.

Bei zunehmendem Druck im Bourdonrohr 12 biegt dieses auf unter Vergrößerung der eingeschlossenen Fläche und unter Bewegung des Hebelendes 15 in Richtung des Pfeils 24. Je nach anstehendem Druck kommt der mittlere Spalt 20 im Strahlengang zu liegen oder sogar der linke Spalt 19. Die exakte Positionierung des linken Spalts 19 wird sicher gestellt durch den rechten Anschlag 23, an dem das Hebel ende 18 bei hohem Druck zu liegen kommt.

Fig. 3 zeigt eine Möglichkeit zur Ansteuerung der Spaltein richtung. Hierzu ist das Anschlußstück 11 an ein Druckluft system 27 angeschlossen. Eine Druckluftversorgung erfolgt über die Leitung 28. Hiervon abgehende Leitungen 29, 30 sind mit Drosseln 31, 32 versehen, so daß an einem Ventil 33 (Leitung 29) ein mittlerer Gasdruck und am Stellventil 34 ein maximaler Gasdruck ansteht. Ausgangsseitig der Ventile 33, 34 führen die Leitungen 29, 30 zu einem Knoten punkt 35 zusammen, der über eine Leitung 36 und ein ent sprechendes Stellventil 37 mit der Außenluft und über eine Leitung 38 mit dem Anschlußstück 11 verbunden ist. Die Stellventile 33, 34, 37 werden von einem Computer 39 über ein Interface 40 angesteuert. Entsprechende Steuerleitungen sind mit 41, 42 und 43 bezeichnet.

Bei geöffnetem Ventil 37 und geschlossenen Ventilen 33, 34 stellt sich die Position gemäß den Fig. 1 und 2 ein, das heißt, der rechte Spalt 21 steht im Strahlengang. Bei geschlossenen Ventilen 33, 37 und geöffnetem Ventil 34 liegt das Hebelende 18 am Anschlag 23 an und der linke Spalt 19 steht im Strahlengang. Der mittlere Spalt 20 ist wirksam, sobald die Ventile 37 und 34 geschlossen sind und über das Ventil 33 ein entsprechender mittlerer Gasdruck das Bourdonrohr 12 beaufschlagt.

Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der zuvor beschriebenen Spalt einrichtung. Es ist hier ein einzelner Spalt 44 vorgesehen, dessen Weite durch eine Außenkante 45 des Hebels 14 ein stellbar ist. Der Hebel 14 hat damit nicht die Funktion eines Trägers mehrerer Spalte, sondern fungiert als ver stellbare Spaltbacke. Der Spalt 44 ist beispielsweise in der in der Fig. 4 nicht eingezeichneten Platte des Spalt trägers 10 angeordnet. Bei einer dosierbaren Druckluftver sorgung ist mit dieser Ausführungsform eine kontinuierliche und verzögerungsfreie Veränderung der Spaltweite möglich.

Bezugszeichenliste

10 Spaltträger
11 Anschlußstück
12 Bourdonrohr
13 freies Ende
14 Hebel
15 Hebelende
16 Platte
17 Lager
18 Hebelende
19 Spalt
20 Spalt
21 Spalt
22 Anschlag
23 Anschlag
24 Pfeil
25 Gerade
26 Gerade
27 Druckluftsystem
28 Leitung
29 Leitung
30 Leitung
31 Drossel
32 Drossel
33 Stellventil
34 Stellventil
35 Knotenpunkt
36 Leitung
37 Stellventil
38 Leitung
39 Computer
40 Interface
41 Steuerleitung
42 Steuerleitung
43 Steuerleitung
44 Spalt
45 Kante
P Drehpunkt.

Claims

1. Vorrichtung zum Einstellen der Spaltweiten von Spalt einrichtungen im Strahlengang von Spektrometern, insbeson dere Massenspektrometern, mit einem in der Weite veränder baren Spalt (44) oder mit wahlweise einstellbaren Spalten (19, 20, 21) unterschiedlicher Weiten, und mit einem Getriebe oder dergleichen zur Bewegung der Spalte oder zum Einstellen derselben, dadurch gekennzeich net, daß dem Getriebe ein pneumatisch betätigbares Stell organ (12) zugeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stellorgan (12) ein Federmittel gegen den pneu matischen Druck wirkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß sich der mit dem Stellorgan (12) erzielbare Verstellweg in Abhängigkeit vom außerhalb des Stellorgans wirksamen Druck (Außendruck) einstellt.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (12) einen unter Druck seine Gestalt ändernden Hohlkörper, ins besondere ein Bourdonrohr (12), mit einem entsprechenden Anschlußstück (11) zur Zufuhr von Druckluft aufweist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe Anschläge (22, 23) zur Definition bestimmter Spaltpositionen oder -weiten aufweist, zwischen denen Getriebeglieder (14) hin- und herbewegbar sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (12) mit einem Spaltträger (10) verbunden ist, der zugleich Halter für das Getriebe (14) ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe als Hebel (14) ausgebildet ist, dessen eines Ende (18) insbesondere Spalte (19, 20, 21) mit unterschiedlichen Spaltweiten auf weist oder eine Begrenzung (Kante 45) eines Spalts (44) trägt und dessen anderes Ende (15) von dem Stellorgan (12) beaufschlagbar ist, und daß der Hebel (14) vorzugsweise auf dem Spaltträger (10) insbesondere zwischen Anschlägen (22, 23) beweglich gelagert ist, so daß bei Anlage des Hebels (14) oder anderer Getriebeglieder an einem Anschlag ein bestimmter Spalt im Strahlengang liegt oder eine bestimmte Spaltweite eingestellt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn zeichnet, daß der im Strahlengang des Spektrometers angeord nete Spaltträger (10) in einer Ebene quer zum Strahlengang drehbar ist, insbesondere mit einem Drehpunkt (P) im Strahlengang.