EP0023826B1

EP0023826B1 - Tandem-Quadrupol-Massenspektrometersystem

Info

Publication number: EP0023826B1
Application number: EP19800302635
Authority: EP
Inventors: John Barry French; Peter Henry Dawson
Original assignee: Canadian Patents and Development Ltd
Current assignee: Nordion Inc
Priority date: 1979-08-03
Filing date: 1980-08-01
Publication date: 1984-03-07
Also published as: EP0023826A1; DE3066835D1; CA1134957A

Claims

1. Tandem-Quadrupolmassenspektrometersystem mit einem ersten und einem zweiten Quadrupolabschnitt (4, 6), die einen jeweiligen ersten und zweiten Satz (10, 14) von langgestreckten Stäben in einem jeweiligen Vakuumbereich aufweisen, wobei die Stäbe jedes Satzes in der Querrichtung voneinander beabstandet sind, um zwischen sich einen in der Längsrichtung langgestreckten Raum für einen Durchgang von Ionen zu begrenzen, die Sätze von Stäben derart angeordnet sind, daß ein Ion durch die beiden Räume hindurchzugehen vermag und eine Einrichtung zum Anlegen von Spannungen an die Sätze von Stäben vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Satz (10, 14) in derselben Vakuumkammer (2) angeordnet ist und der erste Satz (10) von Stäben und der zweite Satz (14) von Stäben mit den Enden einander gegenüberstehend angeordnet sind, so daß die dem lonendurchgang dienenden Räume geradlinig miteinander fluchten, die Stäbe des ersten Satzes von den Stäben des zweiten Satzes elektrisch gleichspannungsisoliert sind, durch die zum Anlegen der Spannung dienende Einrichtung an die Stäbe des zweiten Satzes ausschließlich eine Wechselspannung anlegbar ist und an die Stäbe des ersten Satzes sowohl eine Wechselspannung als auch eine Gleichspannung anlegbar ist und die Wechselspannung an jeden der Sätze von Stäben frequenzsynchron un gegeneinander um einen mit seinem Absolutwert zwischen 0 und 0,1 Perioden liegenden Betrag phasenverschoben anlegbar ist, die Enden der Stäbe des ersten Satzes in der Längsrichtung in derart enger Nachbarschaft zu den Stäben des zweiten Satzes angeordnet sind, daß im Gebrauch die Wechselspannungen ein sich längs den beiden Sätzen von Stäben erstreckendes Hochfrequenzfeld erzeugen, das sich mit- nennenswerter Amplitude in die Lücken zwischen den Enden der beiden Sätze von Stäben fortsetzt, und eine Einrichtung zur Änderung der Amplitude der an den ersten Satz angelegten Wechselspannung unabhängig von der Amplitude der an den zweiten Satz angelegten Wechselspannung vorgesehen ist.

2. System nach Anspruch 1 mit einer Einrichtung (29) für einen Einlaß eines Gases in den zwischen den Stäben des zweiten Satzes vorgesehenen Raum und eine Einrichtung (38) zur Entfernung des Gases aus der Kammer.

3. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sowohl der erste als auch der zweite Satz von Stäben jeweils aus vier Stäben besteht und jeder Stab des ersten Satzes (10) mit einem entsprechenden Stab des zweiten Satzes (14) fluchtet.

4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem einen dritten Satz von Stäben (12) in der Kammer (2) aufweisenden dritten Quadrupolabschnitt (8), wobei die Stäbe des dritten Satzes (12) in der Querrichtung voneinander beabstandet sind, um zwischen sich einen in der Längsrichtung langgestreckten Raum für einen Durchgang von Ionen zu begrenzen, der dritte Satz von Stäben (12) und der zweite Satz von Stäben (14) mit den Enden einander gegenüberstehend angeordnet sind, so daß der zweite Satz von Stäben (14) zwischen dem ersten und dem dritten Satz angeordnet ist und so daß die zwischen sämtlichen drei Sätzen begrenzten Räume für einen Durchgang von Ionen durch alle drei Räume geradlinig miteinander fluchtend angeordnet sind, die Enden der Stäbe des dritten Satzes (12) in der Längsrichtung in enger Nachbarschaft zu den Enden der Stäbe des zweiten Satzes (14) angeordnet sind, die Stäbe des dritten Satzes (12) von den Stäben des ersten und des zweiten Satzes elektrisch gleichspannungsisoliert sind, und eine Einrichtung zum Anlegen sowohl einer Wechselspannung als einer Gleichspannung an die Stäbe des dritten Satzes vorgesehen ist, durch die die Wechselspannung an den dritten Satz (12) frequenzsynchron zu der an den ersten und zweiten Satz und in bezug auf die sowohl an den ersten als an den zweiten Satz angelegte Wechselspannung um einen mit seinem Absolutwert zwischen 0 und 0,1 Perioden liegenden Betrag phasenverschoben anlegbar ist.

5. System nach Anspruch 4, bei dem im Gebrauch ein kontinuierliches Hochfrequenzfeld erzeugt wird, das sich ohne nennenswerte Unterbrechung längs der Länge der drei Sätze von Stäben erstreckt.

6. System nach Anspruch 4 oder Anspruch 5 soweit in Abhängigkeit von Anspruch 3, bei dem der dritte Satz von Stäben aus vier Stäben besteht und jeder Stab des dritten Satzes mit einem entsprechenden Stab des zweiten Satzes fluchtend angeordnet ist.

7. System nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem der Raum zwischen den Stäben des ersten Satzes den Radius r_01' der Raum zwischen den Stäben des zweiten Satzes den Radius ro2, der Raum zwischen den Stäben des dritten Satzes den Radius r_o3 aufweist, und der longitudinale Zwischenraum zwischen den Stäben des ersten und zweiten Satzes und zwischen den Stäben des zweiten und dritten Satzes nicht größer ist als der kleinste der Radien r₀₁, ^r _o2, ^r _o3.

8. System nach Anspruch 7, bei dem die Räume zwischen den Stäben jedes Satzes jeweils denselben Radius r_o aufweisen und der longitudinale Zwischenraum zwischen den Stäben des ersten und zweiten Satzes und zwischen den Stäben des zweiten und dritten Satzes nicht größer ist als rp.

9. Tandem-Quadrupolmassenspektrometersystem mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Quadrupolabschnitt (4, 6, 8), die einen jeweiligen ersten, zweiten und dritten Satz (10, 14, 12) von langgestreckten Stäben in jeweiligen Vakuumbereichen aufweisen, wobei die jeweiligen Stäbe in der Querrichtung voneinander beabstandet sind, um zwischen sich einen in der Längsrichtung langgestreckten Raum für einen Durchgang von Ionen zu begrenzen, die Sätze von Stäben derart angeordnet sind, daß ein Ion durch sämtliche drei Räume hindurchzugehen vermag, und eine Einrichtung zum Anlegen von Spannungen an die Sätze von Stäben vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, zweite und dritte Satz (10, 14, 12) in derselben Vakuumkammer (2) angeordnet ist sowie der erste Satz (10) und der zweite Satz (14) mit den Enden einander gegenüberstehend angeordnet sind und der dritte Satz (12) und der zweite Satz (14) mit den Enden einander gegenüberstehend angeordnet sind, so daß der zweite Satz (14) derart zwischen dem ersten und dem dritten Satz (10, 12) liegt, daß sämtliche dem lonendurchgang dienenden Räume geradlinig miteinander fluchten, die Stäbe des ersten Satzes von den Stäben des zweiten Satzes elektrisch gleichspannungsisoliert sind, die Stäbe des dritten Satzes von den Stäben des zweiten Satzes elektrisch gleichspannungsisoliert sind, eine Einrichtung zum Einführen von Ionen in den sich in der Längsrichtung erstreckenden Raum des ersten Satzes, durch die Einrichtung zum Anlegen von Spannungen sowohl Wechselspannungen als auch Gleichspannungen an die Stäbe des ersten Satzes anlegbar sind, damit dieser erste Satz als ein Massenfilter wirkt, im wesentlichen eine auschließliche Wechselspannung an die Stäbe des zweiten Satzes anlegbar ist, damit der zweite Satz als eine lonenführung wirkt und an die Stäbe des dritten Satzes sowohl eine Wechselspannung als auch eine Gleichspannung anlegbar ist, damit der dritte Satz als ein Massenfilter wirkt und diese Wechselspannungen an jeden der Sätze von Stäben frequenzsynchron und in bezug auf einen der Sätze von Stäben hinsichtlich der an die anderen Sätze von Stäben angelegten Wechselspannungen um einen mit seinem Absolutwert zwischen 0 und im wesentlichen 0,1 Perioden liegenden Betrag phasenverschoben anlegbar sind, eine Einrichtung zum Einführen eines Targetgases in den zwischen den Stäben des zweiten Satzes vorgesehenen Raum und eine Einrichtung zur Entfernung des Gases aus der Kammer, wodurch das Gas eine Dissoziation der Ionen hervorruft, die Enden der Stäbe des ersten Satzes in der Längsrichtung in enger Nachbarschaft zu den Enden der Stäbe des zweiten Satzes und die Enden der Stäbe des zweiten Satzes in der Längsrichtung in enger Nachbarschaft zu den Enden der Stäbe des dritten Satzes angeordnet sind, so daß die an die drei Sätze von Stäben angelegten Wechselspannungen ein sich längs der Länge der drei Stäbesätze erstreckendes Hochfrequenzfeld erzeugen, das sich mit nennenswerter Amplitude in die jeweiligen Lücken zwischen den Enden der Stäbe der drei Stäbesätze fortsetzt, eine Einrichtung zur unabhängigen Veränderung der Amplitude der an den ersten Stäbesatz angelegten Wechselspannung und eine Einrichtung zur unabhängigen Veränderung der Amplitude der an den dritten Stäbesatz angelegten Wechselspannung.

10. System nach Anspruch 9, bei dem der Raum zwischen den Stäben des ersten Satzes den Radius r₀₁, der Raum zwischen den Stäben des zweiten Satzes den Radius r₀₂, der Raum zwischen den Stäben des dritten Satzes den Radius r₀₃ aufweist und der longitudinale Zwischenraum zwischen den Stäben des ersten und zweiten Satzes und zwischen den Stäben des zweiten und dritten Satzes nicht größer ist als der kleinste der Radien r₀₁, r₀₂, r₀₃.

11. System nach Anspruch 10, bei dem die Zwischenräume zwischen den Stäben jedes Satzes jeweils denselben Radius r_. aufweisen und der longitudinale Zwischenraum zwischen den Stäben des ersten und des zweiten Satzes und zwischen den Stäben des zweiten und des dritten Satzes nicht größer ist als r_o.

12. Verfahren zum Betreiben eines Tandem-Quadrupolmassenspektrometersystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die an den ersten und den zweiten Satz von Stäben angelegten Wechselspannungen in der Frequenz synchronisiert und gegenseitig in der Phase um einen mit seinem Absolutwert zwischen 0 und 0,1 Perioden liegenden Betrag verschoben sind.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Absolutwert zwischen 0 und 0,03 Perioden liegt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Absolutwert im wesentlichen gleich Null ist.

15. Verfahren nach Anspruch 12 zum Betrieb eines Systems nach einem der Ansprüche 4 bis 11, bei dem die an den dritten Satz von Stäben angelegte Wechselspannung in der Frequenz mit der an den ersten und den zweiten Satz angelegten synchronisiert und in der Phase in bezug auf die an sowohl den ersten als auch den zweiten Satz angelegte Wechselspannung um einen mit seinem Absolutwert zwischen 0 und 0,1 Perioden liegenden Betrag verschoben ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Absolutwert der Phasenverschiebung der an den dritten Satz angelegten Wechselspannung zwischen 0 und 0,03 Perioden liegt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem der Absolutwert der Phasenverschiebung der an den dritten Satz angelegten Wechselspannung im wesentlichen gleich Null ist.