DE9422275U1 - Anordnung zur Filterung von Ionen - Google Patents

Anordnung zur Filterung von Ionen

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Claims (38)

1. Anordnung zur Filterung von Ionen eines bestimmten Massenbereichs aus einem Ionenstrom, der von einer Ionenquelle ausgeht und durch ein Extraktionssystem geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
  • 1. der Ionenstrom durch parallel zueinander geführte Kanäle geführt wird, die in einzelne Abschnitte unterteilt sind und innerhalb der Abschnitte aus kanalformenden Elementen sowie zwischen diesen Elementen befindlichen Abständen bestehen, die mindestens 5% der jeweiligen Kanalquerabmessungen betragen,
  • 2. an die Elemente mindestens eine Hochfrequenzspannung und eine dieser Hochfrequenzspannung überlagerte Gleichspannung angelegt sind und
  • 3. die Längen der Elemente und die Abstände auf die angelegten Spannungen abgestimmt sind.
2. Anordnung zur Filterung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle untereinander und über ihre gesamte Länge gleiche Querabmessungen aufweisen.
3. Anordnung zur Filterung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querabmessungen der Kanäle mit zunehmender Kanallänge größer oder kleiner werden.
4. Anordnung zur Filterung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längen der Kanalabschnitte im wesentlichen gleich den, vorzugsweise größer als die Kanalquerabmessungen sind.
5. Anordnung zur Filterung gemäß der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle in jedem Abschnitt durch Ausneh­ mungen einer Platte gebildet sind.
6. Anordnung zur Filterung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen zylindrisch ausgebildet sind.
7. Anordnung zur Filterung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen kegelstumpfförmig ausgebildet sind.
8. Anordnung zur Filterung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen doppelkegelstumpfförmig gestaltet sind, deren kleinere Kegelstumpfbegrenzungsflächen sich im Inneren der Ausneh­ mungen befinden.
9. Anordnung zur Filterung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen quadratischen Querschnitt haben.
10. Anordnung zur Filterung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Ausnehmungen mit Fasen ver­ sehen sind.
11. Anordnung zur Filterung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Element aus zwei Platten besteht, die ein elektrisches Feld quer zur Ionenflugrichtung bilden.
12. Anordnung zur Filterung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die Platten in radialer Richtung ringförmig gestaltet und ineinander geschachtelt sind.
13. Anordnung zur Filterung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß ebene Ablenkplatten quer zum Ionenstrahl und parallel zueinander angeordnet sind.
14. Anordnung zur Filterung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kanäle in den Abschnitten in axialer Richtung gekrümmt sind.
15. Anordnung zur Filterung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kanäle in axialer Richtung eine alternierende Krümmungsrichtung aufweisen.
16. Anordnung zur Filterung gemäß Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle eine gleichsinnige Krümmung auf­ weisen.
17. Anordnung zur Filterung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintritts- und Austrittsquerschnitt jedes Kanals senkrecht zur Flugrichtung der auszufilternden Ionen gerichtet ist.
18. Anordnung zur Filterung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Element aus vier Bauteilen besteht, die ein Quadrupolfeld quer zur Ionenflugrichtung bilden.
19. Anordnung zur Filterung gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bauteile als Stäbe ausgebildet sind.
20. Anordnung zur Filterung gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bauteile als Platten ausgebildet sind.
21. Anordnung zur Filterung gemäß Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile gekrümmt ausgebildet sind.
22. Anordnung zur Filterung gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bauteile hyperbelförmig quer zur Ionenflugrichtung gekrümmt sind.
23. Anordnung zur Filterung gemäß einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile kammartig ineinander greifen und in Richtung senkrecht zum Ionenstrahl ein alternierendes Quadrupolfeld erzeugen.
24. Anordnung zur Filterung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, 11 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Elemente ein HF-Feld in im wesentlichen axialer Richtung gelegt ist.
25. Anordnung zur Filterung gemäß Anspruch 24, dadurch gekennzeich­ net, daß in abwechselnder Reihenfolge über eine Potentialklemm­ schaltung je ein Element an Masse und ein Element an die HF- Spannung angeschlossen ist.
26. Anordnung zur Filterung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, 11 oder 18 und 24, dadurch gekennzeichnet, daß an die Elemente zusätzlich zum axialen HF-Feld ein vorgegebenes Gleichspannungspotential gelegt ist.
27. Anordnung zur Filterung gemäß Anspruch 26, dadurch gekennzeich­ net, daß der Gleichspannungspotentialverlauf an den Elementen in vorgebbarer Weise ansteigend oder abfallend ist.
28. Anordnung zur Filterung gemäß Anspruch 26, dadurch gekennzeich­ net, daß der Gleichspannungspotentialverlauf von Element zu Element moduliert ist.
29. Anordnung zur Filterung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, 11 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß an die spaltbildenden oder quadrupolerzeugenden Elemente eine zweite HF-Spannung angelegt ist, die bezüglich der ersten HF-Spannung eine abweichende Ampli­ tude und Phasenlage bei gleicher Frequenz hat, wobei das elektrische Feld der zweiten HF-Spannung im wesentlichen in lateraler Richtung wirkt.
30. Anordnung zur Filterung gemäß einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die lateral wirkende HF-Spannung symmetrisch zu den axial angelegten Gleichspannungen und HF- Spannungen addiert und an die Spalt- bzw. Quadrupolelemente gelegt ist.
31. Anordnung zur Filterung gemäß Anspruch 24 und 26, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Gleichspannungen einschließlich der Spannungen am Extraktionssystem Rechteckspannungen mit einstell­ barem Tastverhältnis verwendet werden, deren Frequenz klein gegen die verwendete Hochfrequenz ist.
32. Anordnung zur Filterung gemäß Anspruch 24 und 26, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten HF-Spannungen sinusförmig oder rechteckförmig mit einstellbarem Tastverhältnis sind.
33. Anordnung zur Filterung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, 11 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß durch den insgesamt in einem Kanal in axialer Richtung bestehenden Gleichspannungspotentialverlauf ein ionenbremsendes Gegenfeld von maximal W0/e + n.Ua erzeugt wird, wobei W0 die Energie der Ionen nach dem Extraktionssystem, n die Anzahl der Elemente und Ua die Amplitude der HF-Beschleunigungs­ spannung bedeuten.
34. Anordnung zur Filterung gemäß Anspruch 33, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gegenfeld gleichmäßig auf alle Elemente verteilt ist.
35. Anordnung zur Filterung gemäß Anspruch 33, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gegenfeld auf einen Teil der Elemente verteilt ist.
36. Anordnung zur Filterung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Nachbeschleunigung oder Nach­ fokussierung des Ionenstrahls vorgesehen sind.
37. Anordnung zur Filterung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle mit mindestens zwei Ummantelungen versehen sind, die einer unterschiedlichen Vakuum­ erzeugung entsprechend den Kanalabschnitten dienen.
38. Anordnung zur Filterung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der HF-Spannung über einen, einem bestimmten Massenbereich entsprechenden Bereich geregelt wird und daß der den Filter verlassende Ionenstrahl auf ein den Ionenstrom registrierendes Gerät geleitet und dort gemessen wird.
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