EP1200984B1 - Procede et dispositif de fragmentation d'agglomerats - Google Patents

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EP1200984B1
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03H—PRODUCING A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03H1/00—Using plasma to produce a reactive propulsive thrust
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J27/00—Ion beam tubes
    • H01J27/02—Ion sources; Ion guns
    • H01J27/026—Cluster ion sources
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/04—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components
    • H01J49/0459—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components for solid samples
    • H01J49/0463—Desorption by laser or particle beam, followed by ionisation as a separate step
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H3/00—Production or acceleration of neutral particle beams, e.g. molecular or atomic beams
    • H05H3/02—Molecular or atomic beam generation

Definitions

  • a well-known method for the transfer of large molecules into the Gas phase represents the MALDI method (matrix assisted laser distortion ionizaton) (e.g., U.S. Patent No. 5,828,063).
  • MALDI method matrix assisted laser distortion ionizaton
  • U.S. Patent No. 5,828,063 matrix assisted laser distortion ionizaton
  • the invention will now be described by way of example with reference to FIG the collision of clusters with solid, flat substrate surfaces explained.
  • the invention is correspondingly at Collisions at gas phase / liquid interfaces and / or otherwise shaped interfaces or with radiation-induced Fragmentation applicable.
  • the figures show only schematic, enlarged illustrations of clusters and cluster fragments, while dimensions and compositions according to the principles explained below depending on the application to get voted.
  • Fig. 2 illustrates at the same time the application of the invention Cluster fragmentation for quantification and analysis of clusters and aerosol particles, in particular of natural origin.
  • the incident particle 10 a cluster or aerosol particle with possibly unknown Composition, which by suitable devices transferred from a sample space in the cluster fragmentation space has been.
  • the cluster or aerosol particle 10 is before the Fragmentation fed to a reactant, which is responsible for formation of charge carrier pairs in the cluster or aerosol particles 10 leads.
  • the feeder can, as shown, in the push with a Reactionpartnerbedeckten surface done.

Claims (22)

  1. Procédé de fragmentation d'agglomérats de molécules comprenant les étapes de :
    génération d'au moins un agglomérat de molécules neutres (2, 10, 20, 30, 40), qui contient un entraíneur, et
    fragmentation de l'agglomérat de molécules en fragments d'agglomérats de molécules chargés positivement et négativement (5, 6, 7, 13, 14, 15, 25, 26, 27),
       caractérisé en ce que
       un des agglomérats de molécules neutres (2, 10, 20, 30, 40), avant la fragmentation, est chargé d'au moins un réactif (11, 22, 32, 42, 43), qui est chimiquement différent de l'entraíneur et forme avec l'entraíneur dans l'agglomérat de molécules, spontanément ou en étant excité de l'extérieur, une paire de porteurs de charge (3, 4, 23, 24) présentant une charge électrique différente, deux fragments d'agglomérats de molécules présentant une charge électrique différente (5, 6, 7, 13, 14, 15, 25, 26, 27) sont formés pendant la fragmentation, et après la fragmentation, un des réactifs fait partie d'au moins un fragment d'agglomérat de molécules et les fragments d'agglomérat de molécules (5, 6, 7, 13, 14, 15, 25, 26, 27) sont séparés dans l'espace de façon permanente.
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'agglomérat de molécules (20, 30, 40) est chargé en plus d'une molécule électriquement neutre (22, 32, 42, 43).
  3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel, pour manipuler les molécules neutres (22, 32, 42, 43), celles-ci sont appliquées en tant que revêtement d'adsorbat sur la surface d'un corps solide et transportées depuis la surface du corps solide (21, 31, 41) dans un fragment d'agglomérat de molécules chargé.
  4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la fragmentation d'un agglomérat de molécules s'effectue par collision de l'agglomérat de molécules (5, 6, 7, 13, 14, 15, 25, 26, 27) avec une interface mobile ou stationnaire (1, 21, 31, 41, 62, 72) ou en amenant directement de l'énergie.
  5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel l'interface (1, 21, 31, 41, 62, 72) est une interface phase gazeuse/phase liquide ou phase gazeuse/phase solide.
  6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel l'interface (1, 21, 31, 41, 62, 72) est formée par une surface d'un corps solide en métal, en semi-conducteur ou en diélectrique.
  7. Procédé selon la revendication 5, dans lequel l'interface est revêtue d'adsorbats de réactifs (22, 32, 42, 43) présentant une densité superficielle qui possède en moyenne une valeur prédéfinie.
  8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le chargement avec le réactif pendant la génération de l'agglomérat de molécules s'effectue pendant le déplacement d'agglomérat de molécules vers l'interface par interaction avec au moins une particule en phase gazeuse du réactif et/ou pendant la collision avec l'interface par réception des adsorbats de réactifs dans l'agglomérat de molécules (2, 10, 20, 30, 40).
  9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel des molécules ou des groupes de molécules polaires sont utilisé(e)s comme entraíneur.
  10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la formation de la paire de porteurs de charge (3, 4, 23, 24) présentant une charge électrique différente se base sur un transfert d'électrons.
  11. Procédé selon la revendication 10, une émission électronique spontanée d'un atome alcalin s'effectuant à l'occasion du transfert d'électrons.
  12. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la formation d'une paire de porteurs de charge (3, 4, 23, 24) présentant une charge électrique différente se base sur un transfert de protons dans des ponts d'hydrogène.
  13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une pluralité d'agglomérats de molécules destinés à être fragmentés par expansion supersonique d'un gaz et/ou d'un mélange de gaz au moyen d'un ensemble de buses.
  14. Procédé selon la revendication 3, dans lequel les agglomérats de molécules générés sont soumis à une limitation géométrique de radiation (63) destinée à irradier une interface (62) en fonction d'un modèle prédéfini.
  15. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'énergie cinétique des fragments d'agglomérats de molécules chargés est influencée par des champs électriques et/ou magnétiques et les fragments d'agglomérat de molécules sont soumis à une autre fragmentation.
  16. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les fragments d'agglomérats de molécules sont soumis à un comptage, un examen spectroscopique de masse ou une analyse de matière.
  17. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la fragmentation de l'agglomérat de molécules (2, 10, 20, 30, 40) s'effectue par incidence rasante de l'agglomérat de molécules sur une interface.
  18. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'entraíneur est constitué d'un composé chimique qui possède une affinité électronique si peu élevée que les électrons ne sont pas liés de façon stable sur un fragment d'agglomérats de molécules.
  19. Utilisation d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes :
    pour recevoir des adsorbats superficiels (11, 22, 32, 42, 43) depuis une surface qui sera soumise à une analyse,
    pour recevoir les impuretés des surfaces d'un corps solide afin de les nettoyer, ou
    pour générer des fragments d'agglomérats de molécules chargés (5, 6, 7, 13, 14, 15, 25, 26) composés d'agglomérats de molécules et d'aérosols, qui seront soumis à une intégration ou à une analyse spectrométrique de masse.
  20. Procédé de fonctionnement d'un moteur-fusée ionique, dans lequel les particules chargées destinées à réaliser la poussée du moteur-fusée sont formées par des fragments d'agglomérats de molécules qui ont été générés après un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15.
  21. Source d'ions (7), qui comporte :
    un système de génération d'agglomérats de molécules (70, 71), qui est destiné à générer une pluralité d'agglomérats de molécules neutres et à régler la taille des agglomérats de molécules,
    un système de fragmentation d'agglomérats de molécules (72, 73), qui sert à charger les agglomérats de molécules neutres avec au moins un réactif et à fragmenter les agglomérats de molécules chargés en fragments d'agglomérats de molécules séparés dans l'espace comprenant des charges électriques différentes, et
    un système d'accélération (76, 77) destiné à accélérer les fragments d'agglomérats de molécules.
  22. Moteur-fusée ionique, qui comporte :
    une source d'ions selon la revendication 21, et
    des systèmes de commande et de direction (74, 75), qui servent à séparer dans l'espace les fragments d'agglomérats de molécules chargés positivement et négativement et à les diriger magnétiquement et/ou électriquement dans des directions différentes,
    le système d'accélération (76, 77) comportant des tubes d'électrodes (76) et des grilles de sortie (77), les tubes d'électrodes (76) pouvant être commandés de sorte qu'après que les fragments d'agglomérats de molécules ont pénétré dans les tubes d'électrode (76), une accélération dépendant de la polarité s'effectue jusqu'à la grille de sortie (77), et les fragments d'agglomérats de molécules positifs et négatifs sont utilisés pour générer la poussée.
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