DE485412T1

DE485412T1 - Massenspektometrie mit plasma-quelle.

Info

Publication number: DE485412T1
Application number: DE1990910833
Authority: DE
Inventors: Neil Edward Sandiway Cheshire Cw8 2Jt Sanderson; Christopher Thomas Cheadle Cheshire Sk8 3Ej Tye
Original assignee: Fisons Ltd
Current assignee: Fisons Ltd
Priority date: 1989-08-01
Filing date: 1990-07-17
Publication date: 1992-09-24

Claims

Pater.icnweite

Dipl.-!nq. H. Weidmann, Dipl.-Fhvs. Dr. K Finde 3 Q, Mäi'Z

DipL-liu. F. A. Weidmann, Dipi.-Chirr 3. '.-!über Dr.-Ing. H. Liska. Dipl.-Phys. Dr. J. Frechtel n/.pC/ 4

Diol.-Chein. Dr. B. B5:;m1 W*rüU^|

hg Kopernikus'straBe 9 · 3000 München 80

DEU 2336

Übersetzung der ursprünglich
eingereichten Patentansprüche
der PCT-Anmeldung PCT/GB90/01100

Fisons plc,
Fison House,

Princes Street,
Ipswich
IPl IQH,
England

Plasmaquellen-Massenspektroskopie

Patentansprüche

1. Verfahren zur inassenspektroskopischen Analyse einer Probe, umfassend: Induzieren eines Plasmas (15) in einem Gas bei im wesentlichen Atmosphärendruck; Einführen der Probe in das Plasma und damit Ionisieren wenigstens eines Teils der Probe zur Bildung von Probenionen (17) ; überfüh-

OQ ren wenigstens einiger der Probenionen in eine evakuierte Kammer (24) mit einem darin angeordneten Massenfilter (26), und Auswählen von Probenionen innerhalb eines ausgewählten Massenbereichs mittels des Massenfilters; Erfassen, im wesentlichen ohne Ladungsvervielfachung wenigstens einiger

der nach Masse ausgewählten Ionen mittels eines einen Ionenkollektor (59,70,37) umfassenden Ionendetektors (58, 69,27); und Verhindern, daß der Ionendetektor auf elektrisch neutrale Teilchen anspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1 und umfassend: Anlegen einer Elektronen abstoßenden Spannung an eine Entstör-Elektrode (63,74,41), die ein Teil des Detektors (58,69,27) ist, und hierdurch Rückführen aller daraus durch Teilchenstöße freigesetzten Elektronen zu dem Kollektor und Schützen der Entstör-Elektrode vor den neutralen Teilchen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 und weiter umfassend Ablenken der nach Masse ausgewählten Ionen zu dem Kollektor (70,53) hin.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche und weiter umfassend Erzeugen eines radialen elektrischen Feldes, um Ionen von einer Achse (40) des Detektors (27) weg zu einer um die Achse herum angeordneten, Ionen-sammelnden Fläche (53) hin zu beschleunigen.
5. Massenspektrometer, umfassend Mittel (16) zur Erzeugung eines Plasmas (15) in einem Gas bei im wesentlichen Atmosphärendruck; Mittel (4) zum Einführen einer Probe in das Plasma, wobei die Probe zur Bildung von Probenionen (17) ionisiert wird; Mittel (19,23) zum Überführen der Ionen aus dem Plasma in eine evakuierte Kammer (24) ; einen in der evakuierten Kammer angeordneten Massenfilter (26), und einen im wesentlichen nicht vervielfältigenden, einen Ionenkollektor (59,70,37) umfassenden Ionendetektor (58,69, 27), wobei der Detektor auf die Ladung wenigstens einiger der durch den Massenfilter hindurchgehenden Probenionen anspricht; und Mittel, um das Ansprechen des Detektors auf elektrisch neutrale Teilchen zu verhindern.
6. Massenspektrometer nach Anspruch 5 und umfassend: ein Entstörglied (63,74,41) und Mittel (64,75,42), um das Entstörglied relativ zum Kollektor mit einer negativen Entstör-Spannung vorzuspannen, um davon abgegebene Sekundär-Elektronen zum Kollektor hin zu reflektieren; und eine Blende (61,73,100), die zum Schutz des Entstörglieds vor den neutralen Teilchen angeordnet ist.
7. Massenspektrometer nach Anspruch 5, bei welchem der Detektor (58) eine zu dem Kollektor (59) führende Achse (96) aufweist und umfaßt: eine ringförmige Entstör-Elektrode (63), die eine im wesentlichen auf der Achse zentrierte Öffnung (93) festlegt; und eine ringförmige Blenden-Elektrode (61), die eine ebenfalls im wesentlichen auf der Achse zentrierte Öffnung (92) festlegt; bei welchem die Entstör-Elektrode axial zwischen dem Kollektor und der Blenden-Elektrode angeordnet ist, wobei die Blenden-Elektrode zum Schutz der Entstör-Elektrode vor den neutralen Teilchen angeordnet ist; und das Spektrometer weiter Mittel (64) umfaßt, um das Entstörglied relativ zum Kollektor mit einer negativen Entstör-Spannung vorzuspannen, um davon abgegebene Sekundär-Elektronen zum Kollektor hin zu reflektieren.
8. Massenspektrometer nach Anspruch 7, bei welchem: die Achse (96) eine im wesentlichen lineare Achse zylinderförmiger Symmetrie ist; der Kollektor (59) allgemein Topfförmig ist, im wesentlichen auf der Achse ausgerichtet ist und einen im wesentlichen kreisförmigen, auf der Detektorachse angeordneten Eingang (67) aufweist zur Aufnahme der Probenionen von dem Massenfilter (26) ; die Entstör-Elektrode axial zwischen dem Eingang und der Blenden-Elektrode angeordnet ist; und die Öffnung (92) der Blenden-Elektrode einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als jener der öffnung (93) der Entstör-Elektrode.
9. Massenspektrometer nach Anspruch 7 oder Anspruch 8 und weiter umfassend eine dritte ringförmige Abschirm-Elektrode (62), die axial zwischen dem Eingang (67) und der Entstör-Elektrode (63) angeordnet ist und eine dritte auf der Achse zentrierte öffnung (94) festlegt, und bei welchem die Blende (61), der Kollektor (59) und die dritte Elektrode (62) im wesentlichen auf dem gleichen Potential zueinander gehalten sind.
10. Massenspektrometer nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, bei welchem der Detektor (27) eine Achse (40) im wesentlichen zylinderförmiger Symmetrie aufweist und bei welchem der Detektor umfaßt: den Kollektor (37) in der Form eines an den Enden offenen, auf der Detektorachse zentrierten Hohlzylinders, eine im wesentlichen zylinderförmige, mit Löchern versehene, innere Entstör-Elektrode (41), die koaxial innerhalb des Kollektors angeordnet ist; und das Spektrometer Mittel (42) aufweist, um die Entstör-Elektrode (41) mit einer Entstör-Spannung relativ zum Kollektor (37) negativ vorzuspannen.
11. Massenspektrometer nach Anspruch "10 und umfassend eine ringförmige Blenden-Elektrode (100), die in der Nähe eines Eingangs (38) des Kollektors angeordnet ist, eine im wesentlichen auf der Detektorachse (40) zentrierte öffnung festlegt und durch die die Ionen hindurchtreten können, und zum Schutz der Entstör-Elektrode (41) vor den neutralen Teilchen.
12. Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 5 bis 11 und mit einer Achse (32), auf welcher wenigstens der Massenfilter (26) ausgerichtet ist, und bei welchem der Detektor (58,27) eine Achse (96,40) aufweist, entlang der und um die herum die nach Masse ausgewählten Ionen auf ihrem Weg zu dem Kollektor (59,37) vorbeilaufen, wobei die Achse des Detektors im wesentlichen zur Spektrometerachse (32) ausgerichtet ist.
13. Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 5 bis 11 und mit einer Achse (32), auf der der Massenfilter (26) ausgerichtet ist, bei welchem der Ionenkollektor (70,37) von der Spektrometerachse (32) beabstandet ist, und das Spektrometer Mittel (77,41) umfaßt zum Ablenken von Ionen zu dem Kollektor hin.
14. Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 6 bis 13, bei welchem die Kollektor-Elektrode (59,70,37) und die
Blenden-Elektrode (61,73,100) jeweils im wesentlichen auf Massepotential sind und die Entstör-Spannung im wesentlichen im Bereich von -50V bis -500V liegt.
15. Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 5 bis 14
und weiter umfassend im wesentlichen geerdete, elektrostatische Abschirm-Mittel (60,71,99), die um wenigstens

einen Teil des Kollektors herum angeordnet sind.
16. Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 5 bis 15, bei welchem der Massenfilter (26) einen Quadrupolfilter
(33,34,35,36) umfaßt.
17. Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 5 bis 16, bei welchem sich Ionen von dem Plasma zu dem Kollektor entlang einer im wesentlichen ungestörten Flugbahn bewegen.
18. Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 5 bis 17, bei welchem keine geradlinige Bahn vorhanden ist, entlang der sich die Ionen von dem Plasma zu dem Detektor bewegen können, und umfassend Mittel zum Ablenken der Probenionen von dem Massenfilter zu dem Kollektor hin.
19. Detektor (27) für aus einem Quadrupol-Massenfilter (26) kommende Ionen, wobei der Detektor eine Achse (40) im wesentlichen zylinderförmiger Symmetrie aufweist und umfassend: einen Ionenkollektor (37) in der Form eines an den

Enden offnenen, auf der Achse (40) zentrierten Hohlzylinders, eine im wesentlichen zylinderförmige mit Löchern
versehene, innere Entstör-Elektrode (41), die koaxial
innerhalb des Kollektors angeordnet ist; wobei die innere Elektrode relativ zum Kollektor negativ vorgespannt sein

kann.
20. Detektor nach Anspruch 19 und weiter umfassend Mittel (100) zum Schutz der Entstör-Elektrode (41) vor neutralen von dem Massenfilter (26) kommenden Teilchen.