Vorrichtung und Verfahren zur Ionisation eines Analyten sowie Vorrichtung und Verfahren zur Analyse eines ionisierten Analyten Apparatus and method for ionizing an analyte and apparatus and method for analyzing an ionized analyte
Die Erfindung betrifft das technische Gebiet der Ionisierung eines Analyten, speziell die Ionisierung oder Ionisation eines Stoffes in einem Trägergas als Vorbereitung zu dessen Analyse. The invention relates to the technical field of ionization of an analyte, especially the ionization or ionization of a substance in a carrier gas in preparation for its analysis.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene lonisierungsvorrichtungen auf Grundlage einer dielektrischen Barriereentladung bekannt, die in verschiedenen Verfahren zur Ionisierung eingesetzt werden. Nach der Ionisierung eines Analyten kann dieser analysiert werden. Various dielectric barrier discharge ionization devices known in the art are known in various ionization processes. After ionizing an analyte, it can be analyzed.
Aus US 2012 02 92 526 AI ist eine lonisierungsvorrichtung bekannt, bei der eine From US 2012 02 92 526 AI an ionization device is known in which a
Probendüse, eine lonenversorgungsröhre, die zu einem Analyseapparat führt, und eine Röhre für eine dielektrische Barriereentladung mit einer T-förmigen Röhre verbunden sind. Sample nozzle, an ion supply tube, which leads to an analysis apparatus, and a tube for a dielectric barrier discharge are connected to a T-shaped tube.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren weisen jedoch oft eine relativ geringe Sensitivität auf, fragmentieren den Analyten (wodurch durch eine nachfolgende Analyse erstellte Spektren schwierig zu interpretieren sind) und sind konstruktiv aufwendig. However, the prior art devices and methods often have relatively low sensitivity, fragment the analyte (making spectra created by subsequent analysis difficult to interpret), and are structurally expensive.
Die Erfindung steht vor der Aufgabe eine Vorrichtung bereitzustellen, durch die im The object of the invention is to provide a device by which in
Durchfluss ein Entladungsgas und ein Analyt ionisierbar ist und den Analyten größtenteils nicht oder nur in geringem Maße fragmentiert, zur Vermeidung eines hohen konstruktiven und apparativen Aufwands unter Umgebungsbedingungen anwendbar ist und bei einer möglichen Analyse eines ionisierten Stoffes eine hohe Sensitivität gewährleistet. Flow is a discharge gas and an analyte is ionizable and the analyte largely not or only to a small extent fragmented, to avoid a high constructional and equipment expense is applicable under ambient conditions and ensures a high sensitivity in a possible analysis of an ionized substance.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine lonisierungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1, 14, 26, 38, 81 und durch ein Verfahren nach den Ansprüchen 8, 19, 31, 48, 89 sowie durch eine Analysevorrichtung nach den Ansprüchen 54, 71 und durch ein Verfahren nach den The object is achieved by a lonisierungsvorrichtung according to claims 1, 14, 26, 38, 81 and by a method according to claims 8, 19, 31, 48, 89 and by an analysis device according to claims 54, 71 and by a method according to the
Ansprüchen 65, 76. Claims 65, 76.
Die Erfindung kann eine Durchflussionisierung eines Analyten erreichen, insbesondere zur Analyse. Dabei kann eine sogenannte "softe" Ionisierung angewendet werden, die Moleküle größtenteils nicht zerstört oder fragmentiert, sondern durch Protonierungs- und The invention can achieve flow-through ionization of an analyte, especially for analysis. In this case, a so-called "soft" ionization can be used, the molecules largely not destroyed or fragmented, but by protonation and
Ladungstransferrekationen zu quasimolekularen Ionen führt. Speziell in Verbindung mit (hochauflösender) Massenspektrometrie kann hiermit eine direkte Identifizierung der Substanz über ihre Elementzusammensetzung erfolgen. Durch die erfindungsgemäße
Ausgestaltung der lonisierungsvorrichtungen und der lonisierungsverfahren sowie der Analysevorrichtung und des Analyseverfahrens, kann bei einer anschließenden Analyse eine sehr hohe Sensitivität im niedrigen Femto- bis Attogrammbereich erreicht werden. Charge transfer recombination leads to quasimolecular ions. Especially in connection with (high-resolution) mass spectrometry, this allows a direct identification of the substance via its elemental composition. By the invention Configuration of the ionization devices and the ionization method as well as the analysis device and the analysis method, a very high sensitivity in the low Femto- to Attogrambereich can be achieved in a subsequent analysis.
Die Erfindung liefert hoch effiziente lonisierungsvorrichtungen (mit zugehörigem Verfahren) und eine Analysevorrichtung (mit zugehörigem Verfahren), die in Kombination mit The invention provides highly efficient ionization devices (with associated method) and an analysis device (with associated method), which are used in combination with
Massenspektrometrie oder lonenmobilitätsspektrometrie eine hoch sensitive "elektronische Nase" (in einem Analyseverfahren) bereitstellen kann, die eine direkte chemische Analyse von Molekülen in der Gasphase erlaubt. Mass spectrometry or ion mobility spectrometry can provide a highly sensitive "electronic nose" (in an analytical method) that allows for direct chemical analysis of molecules in the gas phase.
Anwendungsmöglichkeiten hierfür sind neben klassischer Kombinationen mit Applications for this are in addition to classic combinations with
chromatographischen Verfahren (GC, HPLC, Nano-LC) auch direkte Screeninganalysen, z.B. direkte Pestizidanalyse auf Obst- oder Gemüseoberflächen. chromatographic methods (GC, HPLC, Nano-LC) also include direct screening analyzes, e.g. direct pesticide analysis on fruit or vegetable surfaces.
Militärisch oder im Zivilschutz kann die Technik zum Nachweis giftiger Verbindungen oder Kampfstoffe eingesetzt werden. Insbesondere bei chemischen Kampfstoffen ist eine sehr hohe Sensitivität notwendig, da diese schon in kleinsten Konzentrationen zu Military or civil defense, the technique can be used to detect toxic compounds or warfare agents. Especially with chemical warfare agents a very high sensitivity is necessary, since this even in the smallest concentrations too
lebensgefährlichen Vergiftungen führen können. lethal poisoning.
Ein weiterer verwandter Anwendungsbereich ist die Forensik oder Sicherheitskontrollen (Betäubungsmittel- oder Sprengstoffwischtests). Another related application is forensics or security controls (narcotic or explosive wipe tests).
Auch eine Kombination mit Probenvoranreicherungssystemen wie SPME ist möglich. Die Methode kann zur medizinischen "Point of Care" Diagnostik (z.b. Biomarkeranalyse in Atem oder in Kombination mit SPME für Gefahr- und Verbotsstoffe in Blut, Urin etc.) angewendet werden. A combination with sample pre-enrichment systems such as SPME is also possible. The method can be used for medical "point of care" diagnostics (eg biomarker analysis in breath or in combination with SPME for hazardous substances and prohibition substances in blood, urine, etc.).
Durch die Möglichkeit einer Durchflussionisation wird generell die Probenahme bei der Analyse vereinfacht ("einsaugen", analog zur menschlichen Nase), was für schnelle Analyse- Anwendungen oder Screeninganalysen z.B. bei der Industriellen Prozesskontrolle wichtig ist. The possibility of flow ionization generally simplifies sampling ("sucking in", analogous to the human nose) during analysis, which is useful for rapid analysis applications or screening analyzes, e.g. important in industrial process control.
Weiterführend wird das bisher bestehende Problem eines effektiven Transfers von geladenen Teilchen bei Atmosphärendruck ins Vakuum (Analyse) gelöst. Durch die gegenseitige Abstoßung der geladenen Teilchen gehen bei aktuell eingesetzten Verfahren zur Atmosphärendruckionisation (beispielsweise ESI, HESI, APCI, DART, DESI, LTP) große Teile der gebildeten Ionen ungenutzt verloren. Durch die Bildung der Ionen direkt im oder am Einlass wird ein effektiver Transfer der geladenen Teilchen zur Analyse und damit eine hohe Sensitivität gewährleistet.
Chemische Analysen müssen zumeist nicht nur qualitativ sondern quantitativ geführt werden. Durch das Problem einer "offenen" Verbindung der Ionisation mit dem Analysator, wie bei bestehenden Methoden, kann die Quantifizierung leicht durch äußere Einflüsse (Luftzug, Eindiffusion von Störstoffen, etc.) gestört werden. Dies ergibt das Problem falscher, bzw. unrichtiger Analyseergebnisse. Durch eine Durchflussionisierung ist die Verbindung zwischen Ionisation und Analysegerät geschlossen und löst somit das beschriebene Problem bei der Quantifizierung. In addition, the hitherto existing problem of effective transfer of charged particles at atmospheric pressure into vacuum (analysis) is solved. Due to the mutual repulsion of the charged particles, currently used atmospheric pressure ionization processes (for example, ESI, HESI, APCI, DART, DESI, LTP) lose large parts of the ions formed without being lost. The formation of ions directly in or at the inlet ensures effective transfer of the charged particles for analysis and thus high sensitivity. Chemical analyzes usually need to be conducted not only qualitatively but quantitatively. Due to the problem of an "open" connection of the ionization with the analyzer, as with existing methods, the quantification can be easily disturbed by external influences (draft, impurity diffusion, etc.). This results in the problem of incorrect or incorrect analysis results. Through flow ionization, the connection between ionization and analyzer is closed and thus solves the described problem in quantification.
Bestehende plasmabasierte lonisationsverfahren oder lonisierungsverfahren bei quasi Atmosphärendruck erlauben kein Einbringen des Analyten in das Entladungsgas, da der Analyt in der Entladung zerstört wird. Durch die Bildung eines äußerst "soften" Plasmas mit keiner oder kaum Fragmentierung kann dieses Problem gelöst werden. Existing plasma-based ionization processes or ionization processes at quasi-atmospheric pressure do not allow introduction of the analyte into the discharge gas, since the analyte is destroyed in the discharge. By forming a very "soft" plasma with little or no fragmentation, this problem can be solved.
Der Grad der auftretenden Fragmentierung hängt wie die Effizienz zum Teil von der The degree of fragmentation that occurs depends partly on the efficiency of the system
Zusammensetzung der umgebenden Atmosphäre (Luftfeuchtigkeit, etc.) ab. Somit kann über geeignete Wahl von Zusatzverbindungen (Dopants) oder Gaszusammensetzungen eine Absenkung oder Steigerung der lonisationseffizienz und/oder Fragmentierung erzielt werden. Letztere ist insbesondere für portable Anwendungen sinnvoll, da portable Systeme charakteristische Fragmente, die zur Identifikation der Stoffe genutzt werden, diese meist nicht selbst erzeugen können. Composition of the surrounding atmosphere (humidity, etc.). Thus, by a suitable choice of additional compounds (dopants) or gas compositions, a reduction or increase of the ionization efficiency and / or fragmentation can be achieved. The latter is particularly useful for portable applications, since portable systems can not generate characteristic fragments that are used to identify the substances.
Weiterhin erlaubt die Erfindung eine Miniaturisierung von Analysegeräten und kann mit portablen Systemen kombiniert werden, was deren Sensitivität erheblich steigert. Dazu ist ein Batterie- oder Akkubetrieb möglich. Es werden im Normalfall keine Betriebsstoffe (außer elektrischer Energie) benötigt und Analysen können in weniger als 100 ms durchgeführt werden. Zusätzlich kann durch die Miniaturisierbarkeit und Ausgestaltungsart der Erfindung eine Kombination mit anderen bereits existierenden lonisationsverfahren (z.B. ESI, APCI, etc.) erfolgen, was einen den gleichzeitigen Nachweis von unterschiedlichen Analyten ermöglicht, wie zum Beispiel die parallel Ionisation von sehr polaren und unpolaren Stoffen. Furthermore, the invention allows a miniaturization of analyzers and can be combined with portable systems, which significantly increases their sensitivity. For this purpose, a battery or battery operation is possible. Normally, no consumables (except electrical energy) are needed and analysis can be done in less than 100 ms. In addition, the miniaturization and design of the invention may combine with other existing ionization techniques (e.g., ESI, APCI, etc.), allowing for the simultaneous detection of different analytes, such as the parallel ionization of very polar and non-polar species.
Eine weiterführende Ausgestaltung der lonisationsvorrichtung umfasst das Einbringen von sog. "Dopant" Stoffen (wie z.B. in der chemischen Ionisation) vor oder nach der A further embodiment of the ionization device comprises the introduction of so-called "dopant" substances (such as in chemical ionization) before or after the
lonisationsvorrichtung, zum Zwecke der Selektivitäts- oder Sensitivitätssteigerung. Ionisationsvorrichtung, for the purpose of selectivity or sensitivity increase.
Eine lonisierungsvorrichtung zur Ionisierung eines Analyten umfasst einen Einlass, einen Auslass, eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, ein dielektrisches Element und einen Ladungsträgerfilter. Darin sind die erste Elektrode, die zweite Elektrode und dass An ionization device for ionizing an analyte comprises an inlet, an outlet, a first electrode, a second electrode, a dielectric element and a charge carrier filter. Therein are the first electrode, the second electrode and that
dielektrische Element so angeordnet, dass zwischen der ersten Elektrode und der zweiten
Elektrode durch Anlegen einer elektrischen Spannung eine dielektrische Barriereentladung in einem Entladungsbereich in der lonisierungsvorrichtung gebildet werden kann. Über den Einlass kann der Analyt in die lonisierungsvorrichtung einströmen. Der Analyt kann den Entladungsbereich durchströmen und über den Auslass aus der lonisierungsvorrichtung ausströmen. Vor dem Auslass der lonisierungsvorrichtung ist der Ladungsträgerfilter angeordnet. Der Ladungsträgerfilter ist so ausgestaltet, dass Ionen oder geladene Teilchen auf Grundlage ihrer Ladungsart gefiltert oder selektiert werden. dielectric element arranged so that between the first electrode and the second Electrode can be formed by applying an electrical voltage, a dielectric barrier discharge in a discharge region in the ionisierungsvorrichtung. The analyte can flow into the ionization device via the inlet. The analyte can flow through the discharge region and flow out of the ionization device via the outlet. The charge carrier filter is arranged in front of the outlet of the ionization device. The carrier filter is configured to filter or select ions or charged particles based on their charge type.
Durch die gezielte Selektion (Filterung) von reaktiven Spezies kann so eine definierte und einfacher zu interpretierende bzw. zu berechnende Ionisation erfolgen. Außerdem ermöglich diese Ionisation mittels selektierter Reaktandionen eine Quantifizierung der Analytspezies aufgrund spezifischer Reaktionskoeffizienten auch ohne intrinsische Through the targeted selection (filtering) of reactive species, a defined and easier to interpret or calculate ionization can be carried out. In addition, this ionization by means of selected Reactandionen allows quantification of the analyte species due to specific reaction coefficients, even without intrinsic
Kalibrierung. Auch können unerwünschte lonisations-Nebenreaktionen mit sehr reaktiven oder oxidierenden Spezies vermieden werden, was wiederum zu einfacher interpretierbaren und aussagekräftigeren Messergebnissen in einer optionalen nachfolgenden Analyse führt. Calibration. Also, unwanted ionization side reactions with very reactive or oxidizing species can be avoided, which in turn leads to more easily interpretable and more meaningful measurement results in an optional subsequent analysis.
Bevorzugt ist der Ladungsträgerfilter nach (stromabwärts) dem Entladungsbereich angeordnet. The charge carrier filter is preferably arranged downstream of the discharge region.
Der Ladungsträgerfilter kann so ausgestaltet sein, dass ein magnetisches Feld erzeugbar ist. Durch das magnetische Feld können Ionen oder geladene Teilchen auf Grundlage ihrer Ladungsart gefiltert oder selektiert werden. Der Ladungsträgerfilter kann auch ein Gitter sein, speziell ein Gitter mit einem elektrischen Potential bzw. ein Gitter, an dem ein elektrisches Potential anliegt. Durch das Gitter können wiederum Ionen oder geladene Teilchen auf Grundlage ihrer Ladungsart gefiltert oder selektiert werden. The charge carrier filter can be designed such that a magnetic field can be generated. The magnetic field allows ions or charged particles to be filtered or selected based on their charge type. The charge carrier filter can also be a grid, especially a grid with an electrical potential or a grid, against which an electrical potential is applied. In turn, the grid may be used to filter or select ions or charged particles based on their charge type.
Die lonisierungsvorrichtung kann einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt umfassen. Dabei kann der erste Abschnitt den Einlass als ersten Einlass umfassen, wobei der erste Einlass von einem Entladungsgas durchströmbar ist. Der zweite Abschnitt kann einen zweiten Einlass umfassen, der von einem Analyten durchströmbar ist. Der erste Abschnitt kann mit dem zweiten Abschnitt durchströmbar verbunden sein. Der Entladungsbereich kann im ersten Abschnitt der lonisierungsvorrichtung liegen. The ionization device may comprise a first portion and a second portion. In this case, the first section may comprise the inlet as the first inlet, wherein the first inlet can be flowed through by a discharge gas. The second section may comprise a second inlet through which an analyte can flow. The first section can be connected to the second section in a flow-through manner. The discharge region may be in the first section of the ionization device.
Bei einer solchen Ausgestaltung durchströmt der Analyt nicht direkt den Entladungsbereich, sondern das Entladungsgas durchströmt den Entladungsbereich, wird dort Ionisiert und wenn das ionisierte Entladungsgas mit dem nicht ionisierten Analyten innerhalb der lonisierungsvorrichtung in Kontakt gebracht wird, wird zumindest ein Teil der Ladungen des ionisierten Entladungsgases an den Analyten übertragen, sodass dieser ionisiert wird.
Daraus ergibt sich eine besonders sanfte Ionisierung für den Analyten, wobei nur eine sehr geringe Fragmentierung des Analyten zur erwarten ist. In such an embodiment, the analyte does not directly flow through the discharge region, but the discharge gas flows through the discharge region where it is ionized and when the ionized discharge gas is contacted with the non-ionized analyte within the ionization device, at least a portion of the charges of the ionized discharge gas become transmit the analyte so that it is ionized. This results in a particularly gentle ionization for the analyte, with only a very low fragmentation of the analyte is expected to.
Zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode der lonisierungsvorrichtung kann der Abstand kleiner als 20 mm sein, bevorzugt kleiner als 10 mm, noch bevorzugter kleiner als 5 mm und am meisten bevorzugt kleiner als 2 mm. The distance between the first electrode and the second electrode of the ionization device may be less than 20 mm, preferably less than 10 mm, more preferably less than 5 mm, and most preferably less than 2 mm.
Insbesondere beschreibt der Abstand den kleinsten Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode. Also den Abstand zwischen einem Punkt der ersten Elektrode und einem Punkt der zweiten Elektrode mit dem geringsten Längenwert. In particular, the distance describes the smallest distance between the first electrode and the second electrode. So the distance between a point of the first electrode and a point of the second electrode with the lowest length value.
Die erste Elektrode kann an der äußeren Seite des dielektrischen Elements anliegen. Speziell kann die erste Elektrode als Schicht an oder auf der äußeren Seite des dielektrischen Elements ausgebildet sein. The first electrode may abut the outer side of the dielectric member. Specifically, the first electrode may be formed as a layer on or on the outer side of the dielectric member.
Durch das Aufbringen oder Auftragen der Elektrode als Schicht können parasitäre By applying or applying the electrode as a layer can parasitic
Entladungen der Elektrode vermieden werden, die auch bei einem (sehr) geringen Abstand (z.B. Gaseinschlüsse) der ersten Elektrode zu dem dielektrischen Element auftreten können. Die erste Elektrode kann als Schicht durch eine trocknende oder aushärtende Flüssigkeit oder Suspension aufgebracht sein, beispielsweise durch einen Metalllack. Die Schicht kann ebenso durch einen Übergang aus einer Gasphase in die feste Phase auf der Außenseite des dielektrischen Elements aufgebracht sein. Dies kann beispielsweise durch Sputter, CVD oder PVD, oder andere schichtauftragende Techniken erreicht werden. Electrode discharges can be avoided, which can occur even at a (very) small distance (for example, gas inclusions) of the first electrode to the dielectric element. The first electrode may be applied as a layer by a drying or hardening liquid or suspension, for example by a metal paint. The layer may also be deposited by a transition from a gas phase to the solid phase on the outside of the dielectric element. This can be achieved, for example, by sputtering, CVD or PVD, or other layering techniques.
Eine der lonisierungsvorrichtungen kann in einem Verfahren betrieben werden. Darin wird der Analyt in die lonisierungsvorrichtung eingebracht, der Analyt in der One of the ionization devices can be operated in one process. Therein, the analyte is introduced into the ionization device, the analyte in the
lonisierungsvorrichtung ionisiert, speziell durch eine dielektrische Barriereentladung in dem Entladungsbereich und der ionisierte Analyt wird aus der lonisierungsvorrichtung über den Auslass ausgebracht. Ionization device is ionized, especially by a dielectric barrier discharge in the discharge region and the ionized analyte is discharged from the ionization device via the outlet.
Über den Einlass als ersten Einlass kann ein Entladungsgas in die lonisierungsvorrichtung eingebracht werden und in dem Entladungsbereich ionisiert werden. Über einen oder den zweiten Einlass kann der Analyt in die lonisierungsvorrichtung eingebracht werden und der Analyt mit dem ionisierten Entladungsgas in der lonisierungsvorrichtung in Kontakt gebracht werden, so dass ein Ionisierung des Analyten in der lonisierungsvorrichtung durchgeführt wird. Via the inlet as the first inlet, a discharge gas can be introduced into the ionization device and ionized in the discharge region. Via one or the second inlet, the analyte can be introduced into the ionization device and the analyte can be brought into contact with the ionized discharge gas in the ionization device so that an ionization of the analyte is carried out in the ionization device.
Der Druck in der lonisierungsvorrichtung kann größer als 40 kPa, bevorzugt größer als 60 kPa und noch bevorzugter größer als 80 kPa sein. Besonders bevorzugt ist der Druck in
der lonisierungsvorrichtung im Wesentlichen atmosphärischer Druck. Der im Wesentlichen atmosphärische Druck kann eine Schwankung gegenüber dem atmosphärischen Druck von 10 % oberhalb des atmosphärischen Drucks oder 10 % unterhalb des atmosphärischen Drucks erlauben. The pressure in the ionization apparatus may be greater than 40 kPa, preferably greater than 60 kPa, and more preferably greater than 80 kPa. Particularly preferred is the pressure in the ionization device substantially atmospheric pressure. The substantially atmospheric pressure may allow for variation from the atmospheric pressure of 10% above the atmospheric pressure or 10% below the atmospheric pressure.
Zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode kann eine elektrische Spannung zum Erzeugen einer dielektrischen Barriereentladung angelegt sein. Die Spannung kann höchstens 20 kV, bevorzugt höchstens 10 kV, mehr bevorzugt höchstens 5 kV und am meisten bevorzugt zwischen 1 kV und 3 kV betragen. Between the first electrode and the second electrode may be applied an electrical voltage for generating a dielectric barrier discharge. The voltage may be at most 20 kV, preferably at most 10 kV, more preferably at most 5 kV, and most preferably between 1 kV and 3 kV.
Die dielektrische Barriereentladung kann durch unipolare Hochspannungspulse bewirkt werden. Dabei kann die Pulsdauer höchstens 1 με, bevorzugt höchstens 500 ns und am meisten bevorzugt zwischen 100 ns und 350 ns betragen. The dielectric barrier discharge can be effected by unipolar high voltage pulses. The pulse duration may be at most 1 με, preferably at most 500 ns, and most preferably between 100 ns and 350 ns.
Die Hochspannungspulse können eine Frequenz von höchstens 100 GHz, bevorzugt höchstens 100 MHz, noch bevorzugter höchstens 500 kHz und am meisten bevorzugt zwischen 1 kHz und 100 kHz aufweisen. The high voltage pulses may have a frequency of at most 100 GHz, preferably at most 100 MHz, more preferably at most 500 kHz, and most preferably between 1 kHz and 100 kHz.
Die erste und zweite Elektrode können mit einer Sinusspannung versorgt werden. Dabei kann die Sinusspannung einer der Elektroden um eine halbe Periodendauer gegenüber der anderen der beiden Elektroden verschoben sein. The first and second electrodes can be supplied with a sinusoidal voltage. In this case, the sine voltage of one of the electrodes can be shifted by half a period duration with respect to the other of the two electrodes.
Eine weitere lonisierungsvorrichtung zur Ionisierung eines Analyten umfasst einen Einlass, einen Auslass, eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und ein dielektrisches Element. Die erste Elektrode, die zweite Elektrode und das dielektrische Element sind darin so angeordnet, dass durch eine zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angelegte elektrische Spannung eine dielektrische Barriereentladung in einem Another ionization device for ionizing an analyte comprises an inlet, an outlet, a first electrode, a second electrode and a dielectric element. The first electrode, the second electrode and the dielectric element are arranged therein such that a dielectric barrier discharge in one of them is achieved by an electrical voltage applied between the first electrode and the second electrode
Entladungsbereich in der lonisierungsvorrichtung gebildet werden kann. Das dielektrische Element weist eine Außenseite auf, wobei die erste und die zweite Elektrode auf der Außenseite des dielektrischen Elements angeordnet sind. Discharge region can be formed in the ionization device. The dielectric element has an outer side, wherein the first and the second electrode are arranged on the outer side of the dielectric element.
Dadurch kann speziell eine Miniaturisierung der lonisationsquelle ermöglicht werden, bei gleichzeitig optimiertem Strömungsprofil, was für die nachfolgende Analyse beispielsweise mit portablen Geräten Vorteile bietet. Darüber hinaus kann durch die Separation des Plasmagasstroms vom Analytgasstrom eine Unterdrückung unerwünschter As a result, a miniaturization of the ionization source can be made possible in particular with a simultaneously optimized flow profile, which offers advantages for the subsequent analysis, for example with portable devices. In addition, by the separation of the plasma gas flow from the analyte gas flow, a suppression undesirable
Fragmentierungsreationen, welche durch die elektrische Entladung während der Fragmentation creations, which by the electrical discharge during the
Plasmabildung entstehen können, wirksam unterdrückt werden.
Die lonisierungsvorrichtung kann eine Kapillare umfassen, die einen Einlass aufweist. Die Kapillare kann zumindest abschnittsweise im Inneren des dielektrischen Elements angeordnet sein. Plasma formation can be effectively suppressed. The ionization device may comprise a capillary having an inlet. The capillary can be arranged at least in sections inside the dielectric element.
Der Analyt kann über den Einlass in die Kapillare einströmbar sein und ein Entladungsgas kann über den Einlass der lonisierungsvorrichtung einströmbar sein. In der The analyte can be flowed into the capillary via the inlet and a discharge gas can be flowed in via the inlet of the ionization device. In the
lonisierungsvorrichtung können die Ströme des Entladungsgases und des Analyten zusammenführbar sein. Ionisierungsvorrichtung the streams of the discharge gas and the analyte can be merge.
Der Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode kann kleiner als 20 mm sein, bevorzugt kleiner als 10 mm, noch bevorzugter kleiner als 5 mm und am meisten bevorzugt kleiner als 2 mm. The distance between the first electrode and the second electrode may be less than 20 mm, preferably less than 10 mm, more preferably less than 5 mm, and most preferably less than 2 mm.
Speziell handelt es sich bei dem Abstand um den kleinsten Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, wobei sich der kleinste Abstand bestimmt als die Länge zwischen einem Punkt der ersten Elektrode und einem Punkt der zweiten Elektrode mit dem geringsten Wert. Specifically, the distance is the smallest distance between the first electrode and the second electrode, the smallest distance being determined as the length between a point of the first electrode and a point of the second electrode having the lowest value.
Eine der ersten und zweiten Elektrode oder sowohl die erste Elektrode als auch die zweite Elektrode kann an der Außenseite des dielektrischen Elements anliegen. Bevorzugt ist die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode als Schicht ausgebildet, wobei die Schicht durch eine trocknende oder aushärtende Flüssigkeit oder Suspension aufgebracht ist oder durch einen Übergang aus einer Dampfphase in eine feste Phase aufgebracht ist. Dies hat den oben beschriebenen Vorteil der Vermeidung von parasitären Entladungen. One of the first and second electrodes or both the first electrode and the second electrode may abut on the outside of the dielectric element. Preferably, the first electrode and / or the second electrode is formed as a layer, wherein the layer is applied by a drying or hardening liquid or suspension or is applied by a transition from a vapor phase to a solid phase. This has the above-described advantage of avoiding parasitic discharges.
In einem Verfahren kann eine der lonisierungsvorrichtungen betrieben werden. Das Verfahren umfasst das Einbringen eines Analyten in die lonisierungsvorrichtung, das Ionisieren des Analyten in der lonisierungsvorrichtung, bevorzugt durch eine dielektrische Barriereentladung in dem Entladungsbereich, und das Ausbringen des ionisierten Analyten aus der lonisierungsvorrichtung über den Auslass. In one method, one of the ionization devices may be operated. The method comprises introducing an analyte into the ionization device, ionizing the analyte in the ionization device, preferably by a dielectric barrier discharge in the discharge region, and applying the ionized analyte from the ionization device across the outlet.
Ein Entladungsgas kann über den Einlass in die lonisierungsvorrichtung eingebracht werden, das Entladungsgas im Entladungsbereich ionisiert werden und der Analyt über einen Einlass einer Kapillare oder den Einlass der Kapillare eingebracht werden. Der Analyt kann mit dem ionisierten Entladungsgas in der lonisierungsvorrichtung in Kontakt gebracht werden, wodurch eine Ionisierung des Analyten durchgeführt wird. A discharge gas may be introduced into the ionization device via the inlet, the discharge gas in the discharge region may be ionized, and the analyte introduced via an inlet of a capillary or the inlet of the capillary. The analyte may be contacted with the ionized discharge gas in the ionization device, thereby performing ionization of the analyte.
Der Druck in der lonisierungsvorrichtung kann größer als 40 kPa, bevorzugt größer als 60 kPa und noch bevorzugter größer als 80 kPa sein. Besonders bevorzugt ist der Druck in
der lonisierungsvorrichtung im Wesentlichen atmosphärischer Druck. Der im Wesentlichen atmosphärische Druck kann eine Schwankung gegenüber dem atmosphärischen Druck von 10 % oberhalb des atmosphärischen Drucks oder 10 % unterhalb des atmosphärischen Drucks erlauben. The pressure in the ionization apparatus may be greater than 40 kPa, preferably greater than 60 kPa, and more preferably greater than 80 kPa. Particularly preferred is the pressure in the ionization device substantially atmospheric pressure. The substantially atmospheric pressure may allow for variation from the atmospheric pressure of 10% above the atmospheric pressure or 10% below the atmospheric pressure.
Zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode kann eine elektrische Spannung zum Erzeugen einer dielektrischen Barriereentladung angelegt sein. Die Spannung kann höchstens 20 kV, bevorzugt höchstens 10 kV, mehr bevorzugt höchstens 5 kV und am meisten bevorzugt zwischen 1 kV und 3 kV betragen. Between the first electrode and the second electrode may be applied an electrical voltage for generating a dielectric barrier discharge. The voltage may be at most 20 kV, preferably at most 10 kV, more preferably at most 5 kV, and most preferably between 1 kV and 3 kV.
Die dielektrische Barriereentladung kann durch unipolare Hochspannungspulse bewirkt werden. Dabei kann die Pulsdauer höchstens 1 με, bevorzugt höchstens 500 ns und am meisten bevorzugt zwischen 100 ns und 350 ns betragen. The dielectric barrier discharge can be effected by unipolar high voltage pulses. The pulse duration may be at most 1 με, preferably at most 500 ns, and most preferably between 100 ns and 350 ns.
Die Hochspannungspulse können eine Frequenz von höchstens 100 GHz, bevorzugt höchstens 100 MHz, noch bevorzugter höchstens 500 kHz und am meisten bevorzugt zwischen 1 kHz und 100 kHz aufweisen. The high voltage pulses may have a frequency of at most 100 GHz, preferably at most 100 MHz, more preferably at most 500 kHz, and most preferably between 1 kHz and 100 kHz.
Die erste und zweite Elektrode können mit einer Sinusspannung versorgt werden. Dabei kann die Sinusspannung einer der Elektroden um eine halbe Periodendauer gegenüber der anderen der beiden Elektroden verschoben sein. The first and second electrodes can be supplied with a sinusoidal voltage. In this case, the sine voltage of one of the electrodes can be shifted by half a period duration with respect to the other of the two electrodes.
Eine weitere lonisierungsvorrichtung zur Ionisierung eines Analyten umfasst einen Einlass, einen Auslass, eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und ein dielektrisches Element. Die erste Elektrode, die zweite Elektrode und das dielektrische Element sind darin so angeordnet, dass durch eine zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angelegte elektrische Spannung eine dielektrische Barriereentladung in einem Another ionization device for ionizing an analyte comprises an inlet, an outlet, a first electrode, a second electrode and a dielectric element. The first electrode, the second electrode and the dielectric element are arranged therein such that a dielectric barrier discharge in one of them is achieved by an electrical voltage applied between the first electrode and the second electrode
Entladungsbereich in der lonisierungsvorrichtung gebildet werden kann. Zumindest eine der ersten und zweiten Elektrode ist nicht vollständig umlaufend oder umlaufend unterbrochen ausgebildet. Discharge region can be formed in the ionization device. At least one of the first and second electrodes is not formed completely circumferentially or circumferentially interrupted.
Insbesondere ist zumindest eine der ersten und zweiten Elektrode auf einer Außenseite des, bevorzugt durchströmbaren, dielektrischen Elements angeordnet nicht vollständig umlaufend oder umlaufend unterbrochen ausgebildet. Die umlaufende Betrachtung kann in umfänglicher Richtung in einem Zylinderkoordinatensystem verstanden werden, wobei die axiale Richtung des Zylinderkoordinatensystems parallel zur Achse des dielektrischen Elements und/oder parallel zur (vorgesehenen) Strömungsrichtung in der In particular, at least one of the first and second electrodes is arranged on an outer side of the, preferably through-flow, dielectric element arranged not completely circumferentially or circumferentially interrupted. The circumferential view can be understood in the circumferential direction in a cylindrical coordinate system, wherein the axial direction of the cylindrical coordinate system parallel to the axis of the dielectric element and / or parallel to the (intended) flow direction in the
lonisierungsvorrichtung verstanden werden kann.
Insbesondere ist zumindest eine der ersten und zweiten Elektrode in einer Ebene senkrecht zu einer Strömungsrichtung durch die lonisierungsvorrichtung nicht vollständig umlaufend oder umlaufend unterbrochen. Ionisierungsvorrichtung can be understood. In particular, at least one of the first and second electrodes in a plane perpendicular to a flow direction through the ionization device is not completely circulating or circumferentially interrupted.
Das bedeutet, dass bei einem vollständigen Umlauf des Umfangs (umfängliche Richtung in Zylinderkoordinaten) der ersten und oder zweiten Elektrode, speziell in der Ebene, die senkrecht zur Strömungsrichtung ist, mindestens eine Unterbrechung ausgebildet sein kann. This means that in one complete revolution of the circumference (circumferential direction in cylindrical coordinates) of the first and / or second electrode, especially in the plane which is perpendicular to the flow direction, at least one interruption can be formed.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung bilden sich ein oder mehrere stark lokalisierte Plasma-Entladungen (Entladungsbereiche). Dies führt dazu, dass nicht der gesamte The embodiment according to the invention forms one or more strongly localized plasma discharges (discharge regions). This does not mean the entire
Analytstrom durch die Plasma-Entladung (Entladungsbereich) strömt, sondern auch durch Bereiche, in denen keine Plasma-Entladung (kein Entladungsbereich) vorliegt. Dabei kann die unerwünschte Fragmentierung des Analyten durch direkte Interaktion mit der Entladung reduziert werden. Darüber hinaus kann die Länge der Entladungsstrecke als Ausdehnung der Entladungsbereiche an die benötigte Anwendung angepasst werden (von lokalisierten Entladungspunkten, bis zu einer mehrere cm langen Entladungsstrecke in axialer Richtung), wodurch die Anzahl und dichte der reaktiven Spezies und damit die Fragmentierung sowie die Sensitivität auf die jeweilige Analyseanwendung angepasst und optimiert werden kann. Analyte flow through the plasma discharge (discharge area) flows, but also through areas in which there is no plasma discharge (no discharge area). The undesired fragmentation of the analyte can be reduced by direct interaction with the discharge. In addition, the length of the discharge gap can be adapted as extension of the discharge areas to the required application (from localized discharge points, up to a several cm long discharge gap in the axial direction), whereby the number and density of the reactive species and thus the fragmentation and the sensitivity the respective analysis application can be adapted and optimized.
Die erste Elektrode kann auf einer Außenseite des dielektrischen Elements angeordnet sein. The first electrode may be disposed on an outside of the dielectric member.
Die erste Elektrode kann zumindest abschnittsweise spiralförmig oder helixförmig (im Allgemeinen auch wendeiförmig bezeichnet) ausgebildet sein. Bevorzugt weist der spiralförmige oder helixförmige Abschnitt zumindest eine vollständige (360 Grad) Wicklung auf, bevorzugt weist der Abschnitt mindestens fünf vollständige Wicklungen auf. The first electrode may be formed, at least in sections, in a spiral or helical (generally also helical) design. Preferably, the spiral or helical section has at least one complete (360 degrees) winding, preferably the section has at least five complete windings.
Die erste Elektrode kann zumindest zwei Teilelektroden umfassen, wobei die zumindest zwei Teilelektroden umlaufend beabstandet sind, speziell in der Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung. Die Teilelektroden können über jeweils eine Leitung mit einem The first electrode may comprise at least two sub-electrodes, wherein the at least two sub-electrodes are circumferentially spaced, especially in the plane perpendicular to the flow direction. The sub-electrodes can each have a line with a
Steuergerät verbunden sein. Be connected control unit.
Bevorzugt umfasst die erste Elektrode mindestens 4 Teilelektroden. Preferably, the first electrode comprises at least 4 partial electrodes.
Die Teilelektroden können umlaufend gleichmäßig angeordnet sein, sodass zwischen den Teilelektroden in umlaufender Richtung jeweils der gleiche Abstand besteht bzw. die Unterbrechung zwischen jeweils 2 Teilelektroden gleich ist. The sub-electrodes may be circumferentially arranged uniformly, so that in each case the same distance between the sub-electrodes in the circumferential direction and the interruption between each two sub-electrodes is the same.
Die Teilelektroden können kreisförmig oder stabförmig ausgestaltet sein.
Die zweite Elektrode kann zumindest Abschnittsweise in dem dielektrischen Element angeordnet sein. Bevorzugt kann die erste Elektrode außerhalb des dielektrischen Elements angeordnet sein. The sub-electrodes may be configured circular or rod-shaped. The second electrode may be disposed at least portion-wise in the dielectric member. Preferably, the first electrode may be arranged outside the dielectric element.
Die erste Elektrode, die zweite Elektrode und das dielektrische Element können so zueinander angeordnet sein, dass durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode eine dielektrische Barriereentladung in zumindest zwei axial in Strömungsrichtung und/oder umlaufend, speziell in einer Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung, beabstandeten Entladungsbereichen in der The first electrode, the second electrode and the dielectric element may be arranged to each other such that by applying an electrical voltage between the first electrode and the second electrode, a dielectric barrier discharge in at least two axially in the flow direction and / or circumferentially, especially in a plane perpendicular to the flow direction, spaced discharge areas in the
lonisierungsvorrichtung bildbar ist. Ionisierungsvorrichtung is bildbar.
Zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode der lonisierungsvorrichtung kann der Abstand kleiner als 20 mm sein, bevorzugt kleiner als 10 mm, noch bevorzugter kleiner als 5 mm und am meisten bevorzugt kleiner als 2 mm. The distance between the first electrode and the second electrode of the ionization device may be less than 20 mm, preferably less than 10 mm, more preferably less than 5 mm, and most preferably less than 2 mm.
Insbesondere beschreibt der Abstand den kleinsten Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode. Also den Abstand zwischen einem Punkt der ersten Elektrode und einem Punkt der zweiten Elektrode mit dem geringsten Längenwert. In particular, the distance describes the smallest distance between the first electrode and the second electrode. So the distance between a point of the first electrode and a point of the second electrode with the lowest length value.
Die erste Elektrode kann an der äußeren Seite des dielektrischen Elements anliegen. Speziell kann die erste Elektrode als Schicht an oder auf der äußeren Seite des dielektrischen Elements ausgebildet sein. Durch das Aufbringen oder Auftragen der Elektrode als Schicht können parasitäre Entladungen der Elektrode vermieden werden, die auch bei einem (sehr) geringen Abstand (z.B. Gaseinschlüsse) der ersten Elektrode zu dem dielektrischen Element auftreten können. Die erste Elektrode kann als Schicht durch eine trocknende oder aushärtende Flüssigkeit oder Suspension aufgebracht sein, beispielsweise durch einen Metalllack. Die Schicht kann ebenso durch einen Übergang aus einer Gasphase in die feste Phase auf der Außenseite des dielektrischen Elements aufgebracht sein. Dies kann beispielsweise durch Sputter, CVD oder PVD, oder andere schichtauftragende Techniken erreicht werden. The first electrode may abut the outer side of the dielectric member. Specifically, the first electrode may be formed as a layer on or on the outer side of the dielectric member. By applying or depositing the electrode as a layer, parasitic discharges of the electrode can be avoided, which can occur even at a (very) small distance (for example, gas inclusions) of the first electrode to the dielectric element. The first electrode may be applied as a layer by a drying or hardening liquid or suspension, for example by a metal paint. The layer may also be deposited by a transition from a gas phase to the solid phase on the outside of the dielectric element. This can be achieved, for example, by sputtering, CVD or PVD, or other layering techniques.
Eine der lonisierungsvorrichtungen kann in einem Verfahren betrieben werden. Das One of the ionization devices can be operated in one process. The
Verfahren umfasst die Schritte des Einbringens eines Analyten in die Method comprises the steps of introducing an analyte into the
lonisierungsvorrichtung, des lonisierens des Analyten in der lonisierungsvorrichtung und des Ausbringens des ionisierten Analyten aus der lonisierungsvorrichtung über den Auslass. Bevorzugt wird der Analyt durch eine dielektrische Barriereentladung in dem ionizing device, ionizing the analyte in the ionization device and applying the ionized analyte from the ionization device via the outlet. Preferably, the analyte is released by a dielectric barrier discharge in the
Entladungsbereich oder den Entladungsbereichen ionisiert.
Der Druck in der lonisierungsvorrichtung kann größer als 40 kPa, bevorzugt größer als 60 kPa und noch bevorzugter größer als 80 kPa sein. Besonders bevorzugt ist der Druck in der lonisierungsvorrichtung im Wesentlichen atmosphärischer Druck. Der im Wesentlichen atmosphärische Druck kann eine Schwankung gegenüber dem atmosphärischen Druck von 10 % oberhalb des atmosphärischen Drucks oder 10 % unterhalb des atmosphärischen Drucks erlauben. Discharge area or the discharge areas ionized. The pressure in the ionization apparatus may be greater than 40 kPa, preferably greater than 60 kPa, and more preferably greater than 80 kPa. More preferably, the pressure in the ionization apparatus is substantially atmospheric pressure. The substantially atmospheric pressure may allow for variation from the atmospheric pressure of 10% above the atmospheric pressure or 10% below the atmospheric pressure.
Zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode kann eine elektrische Spannung zum Erzeugen einer dielektrischen Barriereentladung angelegt sein. Die Spannung kann höchstens 20 kV, bevorzugt höchstens 10 kV, mehr bevorzugt höchstens 5 kV und am meisten bevorzugt zwischen 1 kV und 3 kV betragen. Between the first electrode and the second electrode may be applied an electrical voltage for generating a dielectric barrier discharge. The voltage may be at most 20 kV, preferably at most 10 kV, more preferably at most 5 kV, and most preferably between 1 kV and 3 kV.
Die dielektrische Barriereentladung kann durch unipolare Hochspannungspulse bewirkt werden. Dabei kann die Pulsdauer höchstens 1 με, bevorzugt höchstens 500 ns und am meisten bevorzugt zwischen 100 ns und 350 ns betragen. The dielectric barrier discharge can be effected by unipolar high voltage pulses. The pulse duration may be at most 1 με, preferably at most 500 ns, and most preferably between 100 ns and 350 ns.
Die Hochspannungspulse können eine Frequenz von höchstens 100 GHz, bevorzugt höchstens 100 MHz, noch bevorzugter höchstens 500 kHz und am meisten bevorzugt zwischen 1 kHz und 100 kHz aufweisen. The high voltage pulses may have a frequency of at most 100 GHz, preferably at most 100 MHz, more preferably at most 500 kHz, and most preferably between 1 kHz and 100 kHz.
Die erste und zweite Elektrode können mit einer Sinusspannung versorgt werden. Dabei kann die Sinusspannung einer der Elektroden um eine halbe Periodendauer gegenüber der anderen der beiden Elektroden verschoben sein. The first and second electrodes can be supplied with a sinusoidal voltage. In this case, the sine voltage of one of the electrodes can be shifted by half a period duration with respect to the other of the two electrodes.
Eine weitere lonisierungsvorrichtung zur Ionisierung eines Analyten umfasst einen Einlass, einen Auslass, eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und ein dielektrisches Element. Dabei sind die erste Elektrode, die zweite Elektrode und das dielektrische Element zueinander so angeordnet, dass eine dielektrische Barriereentladung in einem Another ionization device for ionizing an analyte comprises an inlet, an outlet, a first electrode, a second electrode and a dielectric element. In this case, the first electrode, the second electrode and the dielectric element are arranged relative to one another such that a dielectric barrier discharge in one
Entladungsbereich in der lonisierungsvorrichtung durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode gebildet werden kann. Die erste und zweite Elektrode sind relativ zueinander verschiebbar angeordnet. Discharge region in the ionization device can be formed by applying an electrical voltage between the first electrode and the second electrode. The first and second electrodes are arranged displaceable relative to one another.
Durch die Verschiebbarkeit der Elektroden kann die Ausdehnung des Plasmas (die Due to the displaceability of the electrodes, the expansion of the plasma (the
Ausdehnung des Entladungsbereichs) und damit die Anzahl der Reaktiven Spezies bzw. des Reaktionsraumes an die jeweilige Analyse, insbesondere an den jeweiligen Analyten, angepasst werden, was eine einstellbare lonisationseffizienz bzw. Fragmentierung ermöglicht, wodurch die lonenquelle an die jeweilige nachfolgende optionale Extent of the discharge region) and thus the number of reactive species or the reaction space to the respective analysis, in particular to the respective analyte, adapted, which allows an adjustable lonisationseffizienz or fragmentation, whereby the ion source to the respective subsequent optional
Analyseaufgabe (z.B. hohe oder niedrige Sensitivität) angepasst werden kann.
Die Elektroden können steuerbar relativ zueinander verschiebbar angeordnet sein, insbesondere können die Elektroden durch einen steuerbaren Elektromotor relativ zueinander verschiebbar sein. Analysis task (eg high or low sensitivity) can be adjusted. The electrodes can be controllably arranged relative to each other displaceable, in particular, the electrodes can be displaced by a controllable electric motor relative to each other.
Die erste Elektrode und oder die zweite Elektrode können zumindest abschnittsweise spiralförmig oder helixförmig ausgestaltet sein. The first electrode and / or the second electrode can be configured, at least in sections, in a spiral or helical manner.
Die zweite Elektrode kann zumindest abschnittsweise in dem dielektrischen Element angeordnet sein. Bevorzugt ist die erste Elektrode außerhalb des dielektrischen Elements angeordnet. The second electrode may be arranged at least in sections in the dielectric element. The first electrode is preferably arranged outside the dielectric element.
Die Verschiebbarkeit der ersten und zweiten Elektrode relativ zueinander ist bevorzugt in Strömungsrichtung oder entgegen der Strömungsrichtung durch die lonisierungsvorrichtung gegeben. The displaceability of the first and second electrodes relative to one another is preferably given in the flow direction or counter to the flow direction by the ionization device.
Zumindest eine der ersten und oder zweiten Elektrode kann zumindest eine Wicklung aufweisen. At least one of the first and or second electrodes may have at least one winding.
Zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode der lonisierungsvorrichtung kann der Abstand kleiner als 20 mm sein, bevorzugt kleiner als 10 mm, noch bevorzugter kleiner als 5 mm und am meisten bevorzugt kleiner als 2 mm. Insbesondere beschreibt der Abstand den kleinsten Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode. Also den Abstand zwischen einem Punkt der ersten Elektrode und einem Punkt der zweiten Elektrode mit dem geringsten Längenwert. The distance between the first electrode and the second electrode of the ionization device may be less than 20 mm, preferably less than 10 mm, more preferably less than 5 mm, and most preferably less than 2 mm. In particular, the distance describes the smallest distance between the first electrode and the second electrode. So the distance between a point of the first electrode and a point of the second electrode with the lowest length value.
Bevorzugt ist die erste Elektrode relativ zu dem dielektrischen Element verschiebbar angeordnet. Die zweite Elektrode kann relativ zu dem dielektrischen Element Preferably, the first electrode is slidably disposed relative to the dielectric member. The second electrode may be relative to the dielectric element
unverschiebbar angeordnet sein. be arranged immovable.
Eine der lonisierungsvorrichtungen kann in einem Verfahren betrieben werden. Darin wird der Analyt in die lonisierungsvorrichtung eingebracht, der Analyt in der One of the ionization devices can be operated in one process. Therein, the analyte is introduced into the ionization device, the analyte in the
lonisierungsvorrichtung ionisiert, bevorzugt durch eine dielektrische Barriereentladung in dem Entladungsbereich, und der ionisierte Analyt wird aus der lonisierungsvorrichtung über den Auslass ausgebracht. ionization device is ionized, preferably by a dielectric barrier discharge in the discharge region, and the ionized analyte is discharged from the ionization device via the outlet.
Der Druck in der lonisierungsvorrichtung kann größer als 40 kPa, bevorzugt größer als 60 kPa und noch bevorzugter größer als 80 kPa sein. Besonders bevorzugt ist der Druck in der lonisierungsvorrichtung im Wesentlichen atmosphärischer Druck. Der im Wesentlichen atmosphärische Druck kann eine Schwankung gegenüber dem atmosphärischen Druck von
10 % oberhalb des atmosphärischen Drucks oder 10 % unterhalb des atmosphärischen Drucks erlauben. The pressure in the ionization apparatus may be greater than 40 kPa, preferably greater than 60 kPa, and more preferably greater than 80 kPa. More preferably, the pressure in the ionization apparatus is substantially atmospheric pressure. The substantially atmospheric pressure may vary with atmospheric pressure Allow 10% above atmospheric pressure or 10% below atmospheric pressure.
Zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode kann eine elektrische Spannung zum Erzeugen einer dielektrischen Barriereentladung angelegt sein. Die Spannung kann höchstens 20 kV, bevorzugt höchstens 10 kV, mehr bevorzugt höchstens 5 kV und am meisten bevorzugt zwischen 1 kV und 3 kV betragen. Between the first electrode and the second electrode may be applied an electrical voltage for generating a dielectric barrier discharge. The voltage may be at most 20 kV, preferably at most 10 kV, more preferably at most 5 kV, and most preferably between 1 kV and 3 kV.
Die dielektrische Barriereentladung kann durch unipolare Hochspannungspulse bewirkt werden. Dabei kann die Pulsdauer höchstens 1 με, bevorzugt höchstens 500 ns und am meisten bevorzugt zwischen 100 ns und 350 ns betragen. The dielectric barrier discharge can be effected by unipolar high voltage pulses. The pulse duration may be at most 1 με, preferably at most 500 ns, and most preferably between 100 ns and 350 ns.
Die Hochspannungspulse können eine Frequenz von höchstens 100 GHz, bevorzugt höchstens 100 MHz, noch bevorzugter höchstens 500 kHz und am meisten bevorzugt zwischen 1 kHz und 100 kHz aufweisen. The high voltage pulses may have a frequency of at most 100 GHz, preferably at most 100 MHz, more preferably at most 500 kHz, and most preferably between 1 kHz and 100 kHz.
Die erste und zweite Elektrode können mit einer Sinusspannung versorgt werden. Dabei kann die Sinusspannung einer der Elektroden um eine halbe Periodendauer gegenüber der anderen der beiden Elektroden verschoben sein. The first and second electrodes can be supplied with a sinusoidal voltage. In this case, the sine voltage of one of the electrodes can be shifted by half a period duration with respect to the other of the two electrodes.
Eine Analysevorrichtung zur Analyse eines ionisierten Analyten umfasst eine An analysis device for analyzing an ionized analyte comprises a
lonisierungsvorrichtung und eine Analyseeinheit. Die lonisierungsvorrichtung umfasst einen Einlass, einen Auslass, eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und ein dielektrisches Element. Die erst Elektrode, die zweite Elektrode und das dielektrische Element sind zueinander so angeordnet, dass zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode eine dielektrische Barriereentladung in einem Entladungsbereich gebildet werden kann durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode. Die lonisierungsvorrichtung ist mit der Analyseeinheit verbunden. Die Verbindung ist so ausgestaltet, dass ein in der lonisierungsvorrichtung ionisierter Analyt oder Ionisierungsvorrichtung and an analysis unit. The ionization device comprises an inlet, an outlet, a first electrode, a second electrode and a dielectric element. The first electrode, the second electrode and the dielectric member are arranged to each other so that a dielectric barrier discharge can be formed in a discharge region between the first electrode and the second electrode by applying an electric voltage between the first electrode and the second electrode. The ionization device is connected to the analysis unit. The compound is designed such that an analyte ionized in the ionization device or
(verschiedenartige) ionisierte Analyten aus dem Auslass der lonisierungsvorrichtung direkt in die Analyseeinheit gelangen kann. Zwischen dem Auslass der lonisierungsvorrichtung und der ersten Elektrode oder dem Entladungsbereich besteht ein Abstand in (different) ionized analytes can pass from the outlet of the ionization directly into the analysis unit. There is a gap in between the outlet of the ionization device and the first electrode or the discharge region
Strömungsrichtung (x-Richtung). Der Abstand beträgt weniger als 50 mm oder der Auslass der lonisierungsvorrichtung und die erste Elektrode überlappen in Strömungsrichtung (x - Richtung). Flow direction (x-direction). The distance is less than 50 mm, or the outlet of the ionization device and the first electrode overlap in the flow direction (x direction).
Die Verbindung der lonisierungsvorrichtung mit der Analyseeinheit ist dabei so ausgestaltet, dass der Analyt oder die Analyten nach erfolgter (erster) Ionisation durch einen The connection of the ionization device with the analysis unit is designed so that the analyte or the analytes after (first) ionization by a
sogenannten reaktiven Stoß mit einer reaktiven Spezies, welche im Plasma gebildet wurde,
nicht weiter reagieren kann, z.B. durch Ladungstransferreaktionen. Sowohl Ionisation als auch Folgereaktionen hängen von der Stoßfrequenz der Moleküle ab. Diese kann durch Temperatur und Druck beeinflusst werden. so-called reactive impact with a reactive species, which was formed in the plasma, can not react further, eg by charge transfer reactions. Both ionization and subsequent reactions depend on the impact frequency of the molecules. This can be influenced by temperature and pressure.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird eine Ionisation mit kinetischer The inventive design is an ionization with kinetic
Produktkontrolle erreicht. Dies bedeutetet, dass die Analyse des oder der ionisierten Analyten so schnell erfolgt, dass das von Natur aus angestrebte thermodynamische Product control achieved. This means that the analysis of the ionized analyte (s) occurs so fast that the inherently thermodynamic
Gleichgewicht nicht erreicht wird oder das Einstellen des Gleichgewichts, z.B. durch ein Einbringen des oder der ionisierten Analyten in ein Vakuum, verlangsamt wird. Als Folge werden Suppressionseffekte und Konkurrenzreaktionen, wie sie üblicherweise bei Equilibrium is not reached or adjusting the equilibrium, e.g. by introducing the ionized analyte (s) into a vacuum. As a result, suppression effects and competing reactions, such as those usually associated with
Atmosphärendruck-Ionisationsmethoden auftreten, wirksam unterdrückt. Dadurch können nicht nur mehr Analyten als bisher ionisiert, sondern auch in komplexen Gemischen sicher quantifiziert werden. Atmospheric pressure ionization methods occur, effectively suppressed. This not only ionizes more analytes than before, but also quantifies them safely in complex mixtures.
Der ionisierte Analyt kann in einen Unterdruckraum der Analyseeinheit gelangen. In dem Unterdruckraum kann ein Druck herrschen, der unterhalb des Umgebungsdrucks liegt, insbesondere unterhalb des Drucks in der lonisierungsvorrichtung. The ionized analyte can enter a vacuum chamber of the analysis unit. In the vacuum chamber can prevail a pressure which is below the ambient pressure, in particular below the pressure in the ionisierungsvorrichtung.
Zwischen der lonisierungsvorrichtung und dem Unterdruckraum der Analyseeinheit kann ein Druckgradient herrschen. Bevorzugt beträgt der Druckgradient mindestens 20 kPa, mehr bevorzugt mindestens 50 kPa. A pressure gradient can prevail between the ionization device and the vacuum chamber of the analysis unit. Preferably, the pressure gradient is at least 20 kPa, more preferably at least 50 kPa.
Der Abstand zwischen dem Auslass der lonisierungsvorrichtung und der ersten Elektrode kann verstellbar sein. The distance between the outlet of the ionization device and the first electrode may be adjustable.
Der Auslass der lonisierungsvorrichtung kann relativ zu der ersten Elektrode verschiebbar ausgestaltet sein. The outlet of the ionization device may be designed to be displaceable relative to the first electrode.
Vor dem Auslass der lonisierungsvorrichtung kann eine Verjüngung des Querschnitts der lonisierungsvorrichtung oder eine Blende in Strömungsrichtung (x-Richtung) angeordnet sein. Bevorzugt ist die erste Elektrode an der Verjüngung oder Blende angeordnet. A taper of the cross-section of the ionization device or an aperture in the flow direction (x direction) may be arranged in front of the outlet of the ionization device. Preferably, the first electrode is arranged on the taper or aperture.
Die erste Elektrode kann auf einer Außenseite des dielektrischen Elements angeordnet sein oder an der Außenseite anliegen. The first electrode may be disposed on an outer side of the dielectric member or abut on the outer side.
Die zweite Elektrode kann zumindest abschnittsweise in dem dielektrischen Element angeordnet sein. The second electrode may be arranged at least in sections in the dielectric element.
Der Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode der The distance between the first electrode and the second electrode of
lonisierungsvorrichtung kann kleiner als 20 mm sein, bevorzugt kleiner als 10 mm, noch
bevorzugter kleiner als 5 mm und am meisten bevorzugt kleiner als 2 mm. Speziell handelt es sich bei dem Abstand um den kleinsten Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode. Also handelt es sich um den Abstand, der zwischen einem Punkt der ersten Elektrode und einem Punkt der zweiten Elektrode den geringsten Längenwert aufweist. Ionisierungsvorrichtung may be less than 20 mm, preferably less than 10 mm, still more preferably less than 5 mm, and most preferably less than 2 mm. Specifically, the distance is the smallest distance between the first electrode and the second electrode. So it is the distance that has the lowest length value between a point of the first electrode and a point of the second electrode.
Der Abstand zwischen dem Auslass der lonisierungsvorrichtung und der ersten Elektrode kann kleiner als 40 mm sein, bevorzugt kleiner als 30 mm, besonders bevorzugt kleiner als 20 mm, noch bevorzugter kleiner als 10 mm, am meisten bevorzugt kleiner als 5 mm. Dies in Strömungsrichtung (x-Richtung). The distance between the outlet of the ionization device and the first electrode may be less than 40 mm, preferably less than 30 mm, more preferably less than 20 mm, even more preferably less than 10 mm, most preferably less than 5 mm. This in the flow direction (x-direction).
Die Analyseeinheit kann ein Massenspektrometer oder ein lonenmobilitätsspektrometer sein. The analysis unit may be a mass spectrometer or an ion mobility spectrometer.
Der Auslass der lonisierungsvorrichtung kann eine geringere Querschnittsfläche aufweisen als der Einlass der lonisierungsvorrichtung. The outlet of the ionization device may have a smaller cross-sectional area than the inlet of the ionization device.
Eine der Analysevorrichtungen kann in einem Verfahren zur Analyse eines Analyten eingesetzt werden. Das Verfahren umfasst die Schritte des Einbringens eines Analyten in die lonisierungsvorrichtung, des lonisierens des Analyten, bevorzugt durch eine dielektrische Barriereentladung in dem Entladungsbereich, des Ausbringens des ionisierten Analyten aus der lonisierungsvorrichtung über den Auslass in die Analyseeinheit und des Analysierens des Analyten in der Analyseeinheit. One of the analyzers can be used in a method of analyzing an analyte. The method comprises the steps of introducing an analyte into the ionization device, ionizing the analyte, preferably by a dielectric barrier discharge in the discharge region, applying the ionized analyte from the ionization device via the outlet to the analysis unit, and analyzing the analyte in the analysis unit.
Der Druck in der lonisierungsvorrichtung kann größer als 40 kPa, bevorzugt größer als 60 kPa und noch bevorzugter größer als 80 kPa sein. Besonders bevorzugt ist der Druck in der lonisierungsvorrichtung im Wesentlichen atmosphärischer Druck. Der im Wesentlichen atmosphärische Druck kann eine Schwankung gegenüber dem atmosphärischen Druck von 10 % oberhalb des atmosphärischen Drucks oder 10 % unterhalb des atmosphärischen Drucks erlauben. The pressure in the ionization apparatus may be greater than 40 kPa, preferably greater than 60 kPa, and more preferably greater than 80 kPa. More preferably, the pressure in the ionization apparatus is substantially atmospheric pressure. The substantially atmospheric pressure may allow for variation from the atmospheric pressure of 10% above the atmospheric pressure or 10% below the atmospheric pressure.
Zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode kann eine elektrische Spannung zum Erzeugen einer dielektrischen Barriereentladung angelegt sein. Die Spannung kann höchstens 20 kV, bevorzugt höchstens 10 kV, mehr bevorzugt höchstens 5 kV und am meisten bevorzugt zwischen 1 kV und 3 kV betragen. Between the first electrode and the second electrode may be applied an electrical voltage for generating a dielectric barrier discharge. The voltage may be at most 20 kV, preferably at most 10 kV, more preferably at most 5 kV, and most preferably between 1 kV and 3 kV.
Die dielektrische Barriereentladung kann durch unipolare Hochspannungspulse bewirkt werden. Dabei kann die Pulsdauer höchstens 1 με, bevorzugt höchstens 500 ns und am meisten bevorzugt zwischen 100 ns und 350 ns betragen.
Die Hochspannungspulse können eine Frequenz von höchstens 100 GHz, bevorzugt höchstens 100 MHz, noch bevorzugter höchstens 500 kHz und am meisten bevorzugt zwischen 1 kHz und 100 kHz aufweisen. The dielectric barrier discharge can be effected by unipolar high voltage pulses. The pulse duration may be at most 1 με, preferably at most 500 ns, and most preferably between 100 ns and 350 ns. The high voltage pulses may have a frequency of at most 100 GHz, preferably at most 100 MHz, more preferably at most 500 kHz, and most preferably between 1 kHz and 100 kHz.
Die erste und zweite Elektrode können mit einer Sinusspannung versorgt werden. Dabei kann die Sinusspannung einer der Elektroden um eine halbe Periodendauer gegenüber der anderen der beiden Elektroden verschoben sein. The first and second electrodes can be supplied with a sinusoidal voltage. In this case, the sine voltage of one of the electrodes can be shifted by half a period duration with respect to the other of the two electrodes.
Eine weitere Analysevorrichtung zur Analyse eines ionisierten Analyten kann eine lonisierungsvorrichtung und eine Analyseeinheit umfassen. Die lonisierungsvorrichtung umfasst einen Einlass, einen Auslass, eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und ein dielektrischen Element. Die erste Elektrode, die zweite Elektrode und das dielektrische Element sind so zueinander angeordnet, dass durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode eine dielektrische A further analysis device for analyzing an ionized analyte may comprise an ionization device and an analysis unit. The ionization device comprises an inlet, an outlet, a first electrode, a second electrode and a dielectric element. The first electrode, the second electrode and the dielectric element are arranged relative to each other such that by applying an electrical voltage between the first electrode and the second electrode, a dielectric
Barriereentladung in einem Entladungsbereich gebildet werden kann. Die Barrier discharge can be formed in a discharge area. The
lonisierungsvorrichtung ist mit der Analyseeinheit so verbunden, dass ein in der Ionization device is connected to the analysis unit so that one in the
lonisierungsvorrichtung ionisierter Analyt oder (verschiedenartige) Analyten aus dem Auslass der lonisierungsvorrichtung direkt in die Analyseeinheit gelangen kann. Die lonisierungsvorrichtung ist so ausgestaltet ist und so mit der Analyseeinheit verbunden, dass ein Abstand zwischen dem Entladungsbereich und der Analyseeinheit in weniger als 1 s von dem Analyten durchströmt werden kann. ionizing analyte or (various) analytes from the outlet of the ionization device can get directly into the analysis unit. The ionization device is designed and connected to the analysis unit such that a distance between the discharge region and the analysis unit can be flowed through by the analyte in less than 1 s.
Der Abstand der Entladung (des Entladungsbereichs) zur Analyseeinrichtung kann dabei so bemessen sein, dass die lonisationszeit oder Verweilzeit, welche sich durch das The distance of the discharge (the discharge area) to the analysis device can be dimensioned such that the ionization time or residence time, which is determined by the
durchströmbare Volumen vom Beginn der Plasmaentladung (Entladungsbereich) und der Flussgeschwindigkeit ergibt, vor der Analyse oder der Unterbindung der Ionisation (z.B. durch einbringen in Vakuum) weniger als 1 s bevorzugt weniger als 500 ms noch permeable volumes from the onset of plasma discharge (discharge area) and flow rate, prior to analysis or inhibition of ionization (e.g., by introduction in vacuum), is less than 1 second, preferably less than 500 milliseconds
bevorzugter weniger als 200 ms noch weiter bevorzugt weniger als 50 ms beträgt und am meisten bevorzugt weniger als 20 ms beträgt. more preferably less than 200 ms, even more preferably less than 50 ms, and most preferably less than 20 ms.
Dabei umfasst das durchströmbare Volumen den Abstand zwischen dem Entladungsbereich oder dem Beginn der Plasmaentladung und der Analyse oder der Unterbindung der The flowable volume comprises the distance between the discharge area or the start of the plasma discharge and the analysis or the inhibition of the
Ionisation (z.B. durch Vakuum) und den durchströmten Querschnitt. Der durchströmte Querschnitt muss nicht konstant über den durchströmten Abstand sein. Ionization (e.g., by vacuum) and the cross-section through which it flows. The flow-through cross-section does not have to be constant over the flow-through distance.
Der Abstand der Zusammenführung von reaktiven Spezies (z.B. in einem Entladungsgas) und Analyt relativ zur Analyseeinheit kann so bemessen sein, dass die lonisationszeit The spacing of the assembly of reactive species (e.g., in a discharge gas) and analyte relative to the analysis unit may be such that the ionization time
(Reaktionszeit der Analyten mit reaktiven Spezies), welche sich durch das durchströmbare
Volumen beginnend von der ersten Kontaktzeit der Analytmoleküle mit den durch die Plasmaentladung gebildeten reaktiven Spezies und der Flussgeschwindigkeit ergibt, vor der Analyse oder der Unterbindung der Ionisation (z.B. durch Einbringen in ein Vakuum) weniger als 1 s bevorzugt weniger als 500 ms, noch bevorzugter weniger als 200 ms, noch (Reaction time of the analytes with reactive species), which can be traversed by the Volume starting from the first contact time of the analyte molecules with the reactive species formed by the plasma discharge and the flow rate yields less than 1 s, preferably less than 500 ms, more preferably less, prior to analysis or inhibition of ionization (eg, by introduction in a vacuum) than 200 ms, still
bevorzugter weniger als 50 ms beträgt und am meisten bevorzugt weniger als 20 ms beträgt. more preferably less than 50 ms and most preferably less than 20 ms.
Die Zusammenführung von reaktiven Spezies und Analyt kann dabei direkt in der Entladung oder auch später (stromabwärts) erfolgen. Eine Ionisation des Analyten erfolgt bei dem ersten örtlichen Aufeinandertreffen des Analyten mit den reaktiven Spezies. The combination of reactive species and analyte can be done directly in the discharge or later (downstream). Ionization of the analyte occurs at the first local collision of the analyte with the reactive species.
Diese meist metastabilen Plasma-Spezies werden üblicherweise durch optische These mostly metastable plasma species are usually by optical
(spektroskopische) Methoden nachgewiesen, da sie charakteristische Emissionen bzw. (spectroscopic) methods are detected, since they have characteristic emissions or
Absorptionslinien aufweisen. Dadurch kann ein Entladungsbereich oder eine Entladung lokalisiert werden. Have absorption lines. Thereby, a discharge area or a discharge can be located.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird wiederum eine Ionisation mit kinetischer Produktkontrolle erreicht, was die oben beschriebenen Effekte und Vorteile mit sich bringt. The embodiment according to the invention once again achieves ionization with kinetic product control, which brings about the effects and advantages described above.
Die Analyseeinheit kann einen Unterdruckraum umfassen und die lonisierungsvorrichtung so mit der Analyseeinheit verbunden sein, dass der Analyt direkt in den Unterdruckraum der Analyseeinheit gelangen kann. Insbesondere kann die lonisierungsvorrichtung so mit der Analyseeinheit verbunden sein, dass der Abstand zwischen dem Entladungsbereich und dem Unterdruckraum in weniger als 1 s von dem Analyten durchströmt werden kann. The analysis unit may comprise a vacuum chamber and the ionization device may be connected to the analysis unit such that the analyte can pass directly into the vacuum space of the analysis unit. In particular, the ionization device can be connected to the analysis unit such that the distance between the discharge region and the vacuum chamber can be flowed through by the analyte in less than 1 s.
Der Abstand zwischen dem Entladungsbereich und der Analyseeinheit oder dem The distance between the discharge area and the analysis unit or the
Unterdruckraum der Analyseeinheit kann in weniger als 500 ms, bevorzugt in weniger als 200 ms, bevorzugter in weniger als 50 ms, am meisten bevorzugt in weniger als 20 ms durchströmbar sein. The vacuum chamber of the analysis unit can be flowed through in less than 500 ms, preferably in less than 200 ms, more preferably in less than 50 ms, most preferably in less than 20 ms.
Der Abstand zwischen dem Entladungsbereich und der Analyseeinheit oder dem The distance between the discharge area and the analysis unit or the
Unterdruckraum der Analyseeinheit kann bei einem Volumenstrom durch die Vacuum space of the analysis unit can at a flow through the
lonisierungsvorrichtung von weniger als 20 L/min, bevorzugt weniger als 10 L/min, bevorzugter weniger als 5 L/min, am meisten bevorzugt weniger als 2,5 L/min, von dem Analyten (S) in weniger als der jeweiligen Zeitobergrenze durchströmbar sein. Ionization device of less than 20 L / min, preferably less than 10 L / min, more preferably less than 5 L / min, most preferably less than 2.5 L / min, flowed through by the analyte (S) in less than the respective upper time limit be.
Zwischen der lonisierungsvorrichtung und dem Unterdruckraum der Analyseeinheit kann ein Druckgradient herrschen. Bevorzugt beträgt der Druckgradient mindestens 20 kPa, mehr bevorzugt mindestens 50 kPa.
Der Abstand zwischen dem Auslass der lonisierungsvorrichtung und der ersten Elektrode kann verstellbar sein. A pressure gradient can prevail between the ionization device and the vacuum chamber of the analysis unit. Preferably, the pressure gradient is at least 20 kPa, more preferably at least 50 kPa. The distance between the outlet of the ionization device and the first electrode may be adjustable.
Der Auslass der lonisierungsvorrichtung kann relativ zu der ersten Elektrode verschiebbar ausgestaltet sein. The outlet of the ionization device may be designed to be displaceable relative to the first electrode.
Vor dem Auslass der lonisierungsvorrichtung kann eine Verjüngung des Querschnitts der lonisierungsvorrichtung oder eine Blende in Strömungsrichtung (x-Richtung) angeordnet sein. Bevorzugt ist die erste Elektrode an der Verjüngung oder Blende angeordnet. A taper of the cross-section of the ionization device or an aperture in the flow direction (x direction) may be arranged in front of the outlet of the ionization device. Preferably, the first electrode is arranged on the taper or aperture.
Die erste Elektrode kann auf einer Außenseite des dielektrischen Elements angeordnet sein oder an der Außenseite anliegen. The first electrode may be disposed on an outer side of the dielectric member or abut on the outer side.
Die zweite Elektrode kann zumindest abschnittsweise in dem dielektrischen Element angeordnet sein. The second electrode may be arranged at least in sections in the dielectric element.
Der Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode der The distance between the first electrode and the second electrode of
lonisierungsvorrichtung kann kleiner als 20 mm sein, bevorzugt kleiner als 10 mm, noch bevorzugter kleiner als 5 mm und am meisten bevorzugt kleiner als 2 mm. Speziell handelt es sich bei dem Abstand um den kleinsten Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode. Also handelt es sich um den Abstand, der zwischen einem Punkt der ersten Elektrode und einem Punkt der zweiten Elektrode den geringsten Längenwert aufweist. Ionization device may be less than 20 mm, preferably less than 10 mm, more preferably less than 5 mm and most preferably less than 2 mm. Specifically, the distance is the smallest distance between the first electrode and the second electrode. So it is the distance that has the lowest length value between a point of the first electrode and a point of the second electrode.
Der Abstand zwischen dem Auslass der lonisierungsvorrichtung und der ersten Elektrode kann kleiner als 40 mm sein, bevorzugt kleiner als 30 mm, besonders bevorzugt kleiner als 20 mm, noch bevorzugter kleiner als 10 mm, am meisten bevorzugt kleiner als 5 mm. Dies in Strömungsrichtung (x-Richtung). The distance between the outlet of the ionization device and the first electrode may be less than 40 mm, preferably less than 30 mm, more preferably less than 20 mm, even more preferably less than 10 mm, most preferably less than 5 mm. This in the flow direction (x-direction).
Die Analyseeinheit kann ein Massenspektrometer oder ein lonenmobilitätsspektrometer sein. The analysis unit may be a mass spectrometer or an ion mobility spectrometer.
Der Auslass der lonisierungsvorrichtung kann eine geringere Querschnittsfläche aufweisen als der Einlass der lonisierungsvorrichtung. The outlet of the ionization device may have a smaller cross-sectional area than the inlet of the ionization device.
Eine der Analysevorrichtungen kann in einem Verfahren zur Analyse eines Analyten eingesetzt werden. Das Verfahren umfasst die Schritte des Einbringens eines Analyten in die lonisierungsvorrichtung, des lonisierens des Analyten, bevorzugt durch eine dielektrische Barriereentladung in dem Entladungsbereich, des Ausbringens des ionisierten Analyten aus
der lonisierungsvorrichtung über den Auslass in die Analyseeinheit und des Analysierens des Analyten in der Analyseeinheit. One of the analyzers can be used in a method of analyzing an analyte. The method comprises the steps of introducing an analyte into the ionization device, ionizing the analyte, preferably by a dielectric barrier discharge in the discharge region, applying the ionized analyte the ionization device via the outlet into the analysis unit and analyzing the analyte in the analysis unit.
Der Druck in der lonisierungsvorrichtung kann größer als 40 kPa, bevorzugt größer als 60 kPa und noch bevorzugter größer als 80 kPa sein. Besonders bevorzugt ist der Druck in der lonisierungsvorrichtung im Wesentlichen atmosphärischer Druck. Der im Wesentlichen atmosphärische Druck kann eine Schwankung gegenüber dem atmosphärischen Druck von 10 % oberhalb des atmosphärischen Drucks oder 10 % unterhalb des atmosphärischen Drucks erlauben. The pressure in the ionization apparatus may be greater than 40 kPa, preferably greater than 60 kPa, and more preferably greater than 80 kPa. More preferably, the pressure in the ionization apparatus is substantially atmospheric pressure. The substantially atmospheric pressure may allow for variation from the atmospheric pressure of 10% above the atmospheric pressure or 10% below the atmospheric pressure.
Zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode kann eine elektrische Spannung zum Erzeugen einer dielektrischen Barriereentladung angelegt sein. Die Spannung kann höchstens 20 kV, bevorzugt höchstens 10 kV, mehr bevorzugt höchstens 5 kV und am meisten bevorzugt zwischen 1 kV und 3 kV betragen. Between the first electrode and the second electrode may be applied an electrical voltage for generating a dielectric barrier discharge. The voltage may be at most 20 kV, preferably at most 10 kV, more preferably at most 5 kV, and most preferably between 1 kV and 3 kV.
Die dielektrische Barriereentladung kann durch unipolare Hochspannungspulse bewirkt werden. Dabei kann die Pulsdauer höchstens 1 με, bevorzugt höchstens 500 ns und am meisten bevorzugt zwischen 100 ns und 350 ns betragen. The dielectric barrier discharge can be effected by unipolar high voltage pulses. The pulse duration may be at most 1 με, preferably at most 500 ns, and most preferably between 100 ns and 350 ns.
Die Hochspannungspulse können eine Frequenz von höchstens 100 GHz, bevorzugt höchstens 100 MHz, noch bevorzugter höchstens 500 kHz und am meisten bevorzugt zwischen 1 kHz und 100 kHz aufweisen. The high voltage pulses may have a frequency of at most 100 GHz, preferably at most 100 MHz, more preferably at most 500 kHz, and most preferably between 1 kHz and 100 kHz.
Die erste und zweite Elektrode können mit einer Sinusspannung versorgt werden. Dabei kann die Sinusspannung einer der Elektroden um eine halbe Periodendauer gegenüber der anderen der beiden Elektroden verschoben sein. The first and second electrodes can be supplied with a sinusoidal voltage. In this case, the sine voltage of one of the electrodes can be shifted by half a period duration with respect to the other of the two electrodes.
Eine weitere lonisierungsvorrichtung zur Ionisierung eines Analyten umfasst einen ersten Einlass, einen zweiten Einlass, einen Auslass, eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und ein dielektrisches Element. Darin sind die erste Elektrode, die zweite Elektrode und das dielektrische Element zueinander so angeordnet, dass zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode eine dielektrische Barriereentladung in einem Entladungsbereich in der lonisierungsvorrichtung bildbar ist durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode. Die erste und die zweite Elektrode sind relativ zueinander verschiebbar angeordnet. Another ionization device for ionizing an analyte includes a first inlet, a second inlet, an outlet, a first electrode, a second electrode and a dielectric element. Therein, the first electrode, the second electrode, and the dielectric member are arranged to each other such that between the first electrode and the second electrode, a dielectric barrier discharge in a discharge region in the ionization device can be formed by applying an electric voltage between the first electrode and the second electrode , The first and second electrodes are arranged displaceable relative to one another.
Durch verschieben der Elektrode kann das Plasma näher oder weiter entfernt von einer Zusammenführung mit dem Analyten gebildet werden. Dadurch können unterschiedliche reaktive Bestandteile des Plasmas zur Reaktion mit dem Analyten gebracht werden, da die
Plasmabestandteile unterschiedlich lange Lebenszustände aufweisen. Dadurch kann die lonisationseffizienz und Fragmentierung direkt gesteuert werden, da kurzlebigere Spezies allgemein reaktiver sind als langlebige Spezies sind. By moving the electrode, the plasma can be formed closer or further away from a merger with the analyte. This allows different reactive components of the plasma to be reacted with the analyte, as the Plasma components have different lengths of life. This allows the ionization efficiency and fragmentation to be directly controlled since shorter-lived species are generally more reactive than long-lived species.
Die zweite Elektrode kann einen nach Außen in r-Richtung gewölbten Abschnitt umfassen. The second electrode may comprise an outwardly curved portion in the r direction.
Die erste Elektrode und/oder das dielektrische Element können einen nach Außen in r - Richtung gewölbten Abschnitt umfassen. Der nach Außen in r- Richtung gewölbte Abschnitt der zweiten Elektrode und der nach Außen in r-Richtung gewölbte Abschnitt der ersten Elektrode und/oder des dielektrischen Elements können korrespondierend ausgestaltet sein. Dabei ist der jeweilig gewölbte Abschnitt im Wesentlichen gleichförmig ausgestaltet. The first electrode and / or the dielectric element may comprise an outwardly curved portion in the r direction. The portion of the second electrode curved outward in the r direction and the portion of the first electrode and / or the dielectric element curved outward in the r direction can be configured correspondingly. In this case, the respective arched section is designed to be substantially uniform.
Der nach Außen in r- Richtung gewölbte Abschnitt der zweiten Elektrode kann in dem nach Außen in r-Richtung gewölbten Abschnitt der ersten Elektrode und/oder des dielektrischen Elements verschiebbar sein. The outwardly curved portion of the second electrode may be slidable in the outwardly r-directionally curved portion of the first electrode and / or the dielectric member.
Dabei kann die Versicherbarkeit der zweiten Elektrode relativ zu der ersten Elektrode und/oder des dielektrischen Elements durch die Ausgestaltung des gewölbten Abschnitts der ersten Elektrode und/oder des dielektrischen Elements begrenzt sein. In this case, the insurability of the second electrode relative to the first electrode and / or the dielectric element may be limited by the configuration of the curved portion of the first electrode and / or of the dielectric element.
Die zweite Elektrode kann zumindest Abschnittsweise in dem dielektrischen Element angeordnet sein. Bevorzugt ist die erste Elektrode außerhalb des dielektrischen Elements angeordnet. The second electrode may be disposed at least portion-wise in the dielectric member. The first electrode is preferably arranged outside the dielectric element.
Die Verschiebbarkeit der ersten und zweiten Elektrode relativ zueinander kann in The displaceability of the first and second electrodes relative to each other may be in
Strömungsrichtung oder entgegen der Strömungsrichtung gegeben sein. Be given flow direction or against the flow direction.
Zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode der lonisierungsvorrichtung kann der Abstand keiner als 20 mm sein, bevorzugt kleiner als 10 mm, noch bevorzugter kleiner als 5 mm und am meisten bevorzugt kleiner als 2 mm. Bevorzugt beschreibt der Abstand den kleinsten Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, wobei der Abstand zwischen einem Punkt der ersten Elektrode und einem Punkt der zweiten Elektrode im geringsten Längenwert ausweist. Between the first electrode and the second electrode of the ionization device, the distance can be none than 20 mm, preferably less than 10 mm, more preferably less than 5 mm and most preferably less than 2 mm. Preferably, the distance describes the smallest distance between the first electrode and the second electrode, the distance between a point of the first electrode and a point of the second electrode having the lowest length value.
Die erste Elektrode kann relativ zu dem dielektrischen Element unverschiebbar angeordnet sein. Bevorzugt ist die zweite Elektrode relativ zu dem dielektrischen Element verschiebbar angeordnet. The first electrode may be arranged immovable relative to the dielectric element. Preferably, the second electrode is slidably disposed relative to the dielectric member.
Eine der lonisierungsvorrichtungen kann in einem Verfahren betrieben werden. Das Verfahren umfasst das Einbringen eines Analyten in die lonisierungsvorrichtung, das
Ionisieren des Analyten in der lonisierungsvorrichtung, bevorzugt durch eine dielektrische Barriereentladung in dem Entladungsbereich, und das Ausbringen des ionisierten Analyten aus der lonisierungsvorrichtung über den Auslass. One of the ionization devices can be operated in one process. The method comprises introducing an analyte into the ionization device, which Ionizing the analyte in the ionization device, preferably by a dielectric barrier discharge in the discharge region, and applying the ionized analyte from the ionization device across the outlet.
Der Druck in der lonisierungsvorrichtung kann größer als 40 kPa, bevorzugt größer als 60 kPa und noch bevorzugter größer als 80 kPa sein. Besonders bevorzugt ist der Druck in der lonisierungsvorrichtung im Wesentlichen atmosphärischer Druck. Der im Wesentlichen atmosphärische Druck kann eine Schwankung gegenüber dem atmosphärischen Druck von 10 % oberhalb des atmosphärischen Drucks oder 10 % unterhalb des atmosphärischen Drucks erlauben. The pressure in the ionization apparatus may be greater than 40 kPa, preferably greater than 60 kPa, and more preferably greater than 80 kPa. More preferably, the pressure in the ionization apparatus is substantially atmospheric pressure. The substantially atmospheric pressure may allow for variation from the atmospheric pressure of 10% above the atmospheric pressure or 10% below the atmospheric pressure.
Zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode kann eine elektrische Spannung zum Erzeugen einer dielektrischen Barriereentladung angelegt sein. Die Spannung kann höchstens 20 kV, bevorzugt höchstens 10 kV, mehr bevorzugt höchstens 5 kV und am meisten bevorzugt zwischen 1 kV und 3 kV betragen. Between the first electrode and the second electrode may be applied an electrical voltage for generating a dielectric barrier discharge. The voltage may be at most 20 kV, preferably at most 10 kV, more preferably at most 5 kV, and most preferably between 1 kV and 3 kV.
Die dielektrische Barriereentladung kann durch unipolare Hochspannungspulse bewirkt werden. Dabei kann die Pulsdauer höchstens 1 με, bevorzugt höchstens 500 ns und am meisten bevorzugt zwischen 100 ns und 350 ns betragen. The dielectric barrier discharge can be effected by unipolar high voltage pulses. The pulse duration may be at most 1 με, preferably at most 500 ns, and most preferably between 100 ns and 350 ns.
Die Hochspannungspulse können eine Frequenz von höchstens 100 GHz, bevorzugt höchstens 100 MHz, noch bevorzugter höchstens 500 kHz und am meisten bevorzugt zwischen 1 kHz und 100 kHz aufweisen. The high voltage pulses may have a frequency of at most 100 GHz, preferably at most 100 MHz, more preferably at most 500 kHz, and most preferably between 1 kHz and 100 kHz.
Die erste und zweite Elektrode können mit einer Sinusspannung versorgt werden. Dabei kann die Sinusspannung einer der Elektroden um eine halbe Periodendauer gegenüber der anderen der beiden Elektroden verschoben sein. The first and second electrodes can be supplied with a sinusoidal voltage. In this case, the sine voltage of one of the electrodes can be shifted by half a period duration with respect to the other of the two electrodes.
Allgemein kann die erste und/oder zweite Elektrode der verschiedenen Ausführungen der offenbarten lonisierungsvorrichtungen aus einem für elektrischen Strom leitfähigen Material, beispielsweise Metall, bestehen. Insbesondere kann die erste und/oder zweite Elektrode Gold, Silber oder eine metallische Legierung (auch in Form einer Schicht) umfassen. Generally, the first and / or second electrode of the various embodiments of the disclosed ionization devices may be made of an electrically conductive material, such as metal. In particular, the first and / or second electrode may comprise gold, silver or a metallic alloy (also in the form of a layer).
Die erste und/oder zweite Elektrode der verschiedenen Ausführungen der offenbarten lonisierungsvorrichtungen kann als (durchströmbarer) Hohlkörper ausgestaltet sein, beispielsweise als Ring oder Hohlzylinder, gegebenenfalls umlaufend unterbrochen.
In den verschiedenen Ausführungen der offenbarten lonisierungsvorrichtungen kann die erste Elektrode zumindest abschnittsweise außerhalb des dielektrischen Elements und die zweite Elektrode kann zumindest abschnittsweise innerhalb des dielektrischen Elements angeordnet sein. The first and / or second electrode of the different embodiments of the disclosed ionization devices can be configured as a (flow-through) hollow body, for example as a ring or hollow cylinder, optionally circumferentially interrupted. In the various embodiments of the disclosed ionization devices, the first electrode can be at least partially outside the dielectric element and the second electrode can be arranged at least in sections within the dielectric element.
In den verschiedenen Ausführungen der offenbarten lonisierungsvorrichtungen kann die zweite Elektrode als Draht ausgestaltet sein, der konzentrisch oder exzentrisch zumindest abschnittsweise in dem dielektrischen Element angeordnet ist. In the various embodiments of the disclosed ionization devices, the second electrode may be designed as a wire which is arranged concentrically or eccentrically at least in sections in the dielectric element.
Das dielektrische Element der verschiedenen Ausführungen der offenbarten The dielectric element of the various embodiments of the disclosed
lonisierungsvorrichtungen kann aus einem Feststoff bestehen und insbesondere aus einem Kunststoff (beispielsweise PMMA oder PP) bestehen oder diesen umfassen. Insbesondere besteht das dielektrische Element aus Quarzglas oder umfasst Quarzglas. Ebenfalls geeignet sind verschiedene Keramiken oder Keramikverbundwerkstoffe beispielsweise Korund. Ionisierungsvorrichtungen may consist of a solid and in particular consist of a plastic (for example, PMMA or PP) or include this. In particular, the dielectric element is made of quartz glass or comprises quartz glass. Likewise suitable are various ceramics or ceramic composite materials, for example corundum.
In den verschiedenen Ausführungen der offenbarten lonisierungsvorrichtungen kann der Einlass der lonisierungsvorrichtung gegenüber der Umgebung geöffnet sein und das Entladungsgas ist die den Einlass umgebende Atmosphäre, speziell Luft. Andere In the various embodiments of the disclosed ionization devices, the inlet of the ionization device may be open to the environment, and the discharge gas is the atmosphere surrounding the inlet, especially air. Other
Entladungsgase sind ebenso einsetzbar, beispielsweise kann das Entladungsgas Stickstoff, Sauerstoff, Methan, Kohlenstoffdioxid, Kohlenstoffmonoxid oder mindestens ein Edelgas enthalten oder Mischungen davon sein. Im Entladungsbereich kann zusätzlich zum Discharge gases are also usable, for example, the discharge gas may contain nitrogen, oxygen, methane, carbon dioxide, carbon monoxide or at least one noble gas or mixtures thereof. In the discharge area, in addition to
Entladungsgas ein Dopant vorliegen, der wie das Entladungsgas über den Eingang der lonisierungsvorrichtung eingebracht werden kann oder über einen weiteren Eingang in die lonisierungsvorrichtung eingebracht werden kann z.B. Methan, Ethan, Wasserstoff, Chlorbenzol oder Mischungen davon oder Mischungen verschiedener Komponenten. Discharge gas is a dopant, which can be introduced as the discharge gas through the entrance of the ionization device or can be introduced via a further input into the ionization device, e.g. Methane, ethane, hydrogen, chlorobenzene or mixtures thereof or mixtures of various components.
Die dielektrische Barriereentladung innerhalb der verschiedenen Ausführungsformen der lonisierungsvorrichtung kann auch durch Anlegen einer Rechteck oder Sägezahnspannung oder durch andere an sich bekannte Wechselspannungsformen mit einer Frequenzen von 100 GHz oder weniger gebildet werden. The dielectric barrier discharge within the various embodiments of the ionization device may also be formed by applying a square or sawtooth voltage or by other AC forms known per se having a frequency of 100 GHz or less.
Die dielektrische Barriereentladung innerhalb der verschiedenen Ausführungsformen der lonisierungsvorrichtung kann auch durch Anlegen einer Gleichspannung gebildet werden. The dielectric barrier discharge within the various embodiments of the ionization device can also be formed by applying a DC voltage.
Allgemein können die verschiedenen Ausführungen der offenbarten Generally, the various embodiments of the disclosed
lonisierungsvorrichtungen einen lonenmassenfilter umfassen. Durch einen Ionisierungsvorrichtungen comprise an ion mass filter. Through a
lonenmassenfilter wird ein bestimmtes Ion oder werden bestimmte Ionen auf Grundlage ihrer Masse oder ihres Masse-zu-Ladungs-Verhältnisses isoliert oder ausgewählt. Ein Beispiel eines lonenmassenfilters ist ein Quadrupol. Ein lonenmassenfilter kann zwischen
dem Entladungsbereich einer lonisierungsvorrichtung und dem Einlass der The ion mass filter is isolated or selected from a particular ion or ions, based on their mass or mass-to-charge ratio. An example of an ion mass filter is a quadrupole. An ion mass filter can be used between the discharge region of an ionization device and the inlet of the
lonisierungsvorrichtung. Ionization.
Durch Anordnen einer Analyseeinheit an eine der verschiedenen Ausführungen der offenbarten lonisierungsvorrichtungen kann eine Analysevorrichtung gebildet werden. Bevorzugt ist die lonisierungsvorrichtung direkt (gegebenenfalls über ein kurzes By arranging an analysis unit on one of the various embodiments of the disclosed ionization devices, an analysis device can be formed. Preferably, the ionization device is directly (optionally via a short
Zwischenelement) mit der Analyseeinheit verbunden. Als Analyseeinheit ist bevorzugt eine Einheit angeordnet, die eine Analyse auf Grundlage einer Molekülladung durchführen kann, beispielsweise Massenspektrometer, lonenmobilitätsspektrometer oder vergleichbare Geräte. Intermediate element) connected to the analysis unit. As an analysis unit, a unit is preferably arranged which can carry out an analysis based on a molecular charge, for example mass spectrometers, ion mobility spectrometers or comparable devices.
Bevorzugt kann in einer Analysevorrichtung zusätzlich zu einer lonisierungsvorrichtung zumindest eine weiter ionisierende Vorrichtung angeordnet sein, beispielsweise eine Vorrichtung zur Durchführung von Elektronenstoßionisation oder Elektrosprayionisation. Preferably, in addition to an ionization device, at least one further ionizing device may be arranged in an analysis device, for example a device for carrying out electron impact ionization or electrospray ionization.
Eine der offenbarten lonisierungsvorrichtungen kann in Kombination mit einer One of the disclosed ionization devices can be used in combination with a
Analyseeinheit als Analysevorrichtung als Handheld-Gerät (portables Gerät) ausgestaltet sein. Analysis unit as an analysis device as a handheld device (portable device) be configured.
Eine der offenbarten lonisierungsvorrichtungen kann zur Durchflussionisierung verwendet werden.
One of the disclosed ionization devices can be used for flow through ionization.
Die Ausführungsformen der Erfindung sind anhand von Beispielen dargestellt und nicht auf eine Weise gezeigt, in der Beschränkungen aus den Figuren in die Patentansprüche übertragen oder hineingelesen werden. The embodiments of the invention are illustrated by way of example and not shown in a manner in which limitations of the figures are transferred or read into the claims.
Figur 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer lonisierungsvorrichtung 10 mit einem ersten Abschnitt 10a und einem zweiten Abschnitt 10b. FIG. 1 schematically shows an embodiment of an ionization device 10 having a first section 10a and a second section 10b.
Figur la zeigt schematisch eine Ausführungsform einer lonisierungsvorrichtung 10 mit einem ersten Abschnitt 10a, einem zweiten Abschnitt 10b und einem Gitter 20 als Ladungsträgerfilter. FIG. 1a schematically shows an embodiment of an ionization device 10 having a first section 10a, a second section 10b and a grid 20 as a charge carrier filter.
Figur lb zeigt schematisch eine Ausführungsform einer lonisierungsvorrichtung 10 mit einem ersten Abschnitt 10a, einem zweiten Abschnitt 10b und einem Magneten 21 als Ladungsträgerfilter. FIG. 1b schematically shows an embodiment of an ionization device 10 having a first section 10a, a second section 10b and a magnet 21 as a charge carrier filter.
Figur 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer lonisierungsvorrichtung 10 mit einer ersten und zweiten Elektrode (1, 2) auf einer Außenseite 3a eines dielektrischen Elements 3. FIG. 2 shows schematically an embodiment of an ionization device 10 with a first and a second electrode (1, 2) on an outside 3a of a dielectric element 3.
Figur 3 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer lonisierungsvorrichtung 10 mit FIG. 3 schematically shows an embodiment of an ionization device 10 with
Teilelektroden la, lb, ... der ersten Elektrode 1. Partial electrodes la, lb, ... of the first electrode 1.
Figur 3a zeigt schematisch einen Schnitt durch die lonisierungsvorrichtung 10 der Figur 3. FIG. 3 a schematically shows a section through the ionization device 10 of FIG. 3.
Figur 3b zeigt schematisch eine Ausführungsform einer lonisierungsvorrichtung 10 mit einer spiralförmigen oder helixförmigen ersten Elektrode 1. FIG. 3b schematically shows an embodiment of an ionization device 10 having a helical or helical first electrode 1.
Figur 3c zeigt schematisch eine Ausführungsform einer lonisierungsvorrichtung 10 mit FIG. 3 c schematically shows an embodiment of an ionization device 10
Teilelektroden la, lb, ... der ersten Elektrode 1 und einen Schnitt dieser Ausführungsform. Partial electrodes la, lb, ... of the first electrode 1 and a section of this embodiment.
Figur 4 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer lonisierungsvorrichtung 10 mit relativ zueinander verschiebbarer erster und zweiter Elektrode (1, 2) in einer ersten Position. FIG. 4 shows schematically an embodiment of an ionization device 10 with first and second electrodes (1, 2) displaceable relative to one another in a first position.
Figur 4a zeigt schematisch eine Ausführungsform einer lonisierungsvorrichtung 10 mit relativ zueinander verschiebbarer erster und zweiter Elektrode (1, 2) in einer zweiten Position.
Figur 5 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer Analysevorrichtung 100 mit verstellbarem Abstand D2 zwischen einer ersten Elektrode 1 und einem Auslass A der lonisierungsvorrichtung 10. FIG. 4a schematically shows an embodiment of an ionization device 10 with first and second electrodes (1, 2) which can be displaced relative to one another in a second position. FIG. 5 schematically shows an embodiment of an analysis device 100 with adjustable distance D2 between a first electrode 1 and an outlet A of the ionization device 10.
Figur 5a zeigt schematisch eine Ausführungsform einer Analysevorrichtung 100 mit FIG. 5 a schematically shows an embodiment of an analysis device 100
detaillierterer Darstellung des Abstands D2 zwischen einer ersten Elektrode 1 und einem Auslass A der lonisierungsvorrichtung 10. a more detailed representation of the distance D2 between a first electrode 1 and an outlet A of the ionization device 10th
Figur 6 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer lonisierungsvorrichtung 10 mit nach außen gewölbtem Abschnitt la der ersten Elektrode 1. FIG. 6 shows schematically an embodiment of an ionization device 10 with an outwardly curved section 1a of the first electrode 1.
Figur 1 zeigt eine lonisierungsvorrichtung 10 mit einem ersten Abschnitt 10a und einem zweiten Abschnitt 10b. FIG. 1 shows an ionization device 10 with a first section 10a and a second section 10b.
Der erste Abschnitt 10a umfasst einen Einlass E, in den ein Entladungsgas G eingebracht werden kann oder wird. Der erste Abschnitt 10a umfasst weiterhin eine erste Elektrode 1, eine zweite Elektrode 2 und ein dielektrisches Element 3. Das dielektrische Element 3 ist zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode 2 angeordnet. Die erste Elektrode 1 ist auf einer Außenseite 3a des dielektrischen Elements 3 angeordnet. Zwischen der ersten Elektrode 1 und der zweiten Elektrode 2 kann durch Anlegen einer elektrischen Spannung eine dielektrische Barriereentladung erzeugt werden, wobei die Entladung primär in einem Entladungsbereich 5 angesiedelt ist. The first section 10a includes an inlet E into which a discharge gas G can be introduced. The first portion 10 a further includes a first electrode 1, a second electrode 2, and a dielectric member 3. The dielectric member 3 is disposed between the first electrode and the second electrode 2. The first electrode 1 is disposed on an outer side 3 a of the dielectric member 3. Between the first electrode 1 and the second electrode 2, a dielectric barrier discharge can be generated by applying an electrical voltage, wherein the discharge is primarily located in a discharge region 5.
Wenn das Entladungsgas G über den Einlass E in den ersten Abschnitt 10a der When the discharge gas G via the inlet E in the first portion 10 a of
lonisierungsvorrichtung 10 einströmt, durchströmt das Entladungsgas G den Ionisierungsvorrichtung 10 flows, the discharge gas flows through the G
Entladungsbereich 5 und kann in diesem Bereich ionisiert werden. Discharge area 5 and can be ionized in this area.
Zwischen der ersten Elektrode 1 und der zweiten Elektrode 2 besteht ein Abstand D. Der Abstand D ist in Figur 1 als der kürzeste Abstand zwischen der ersten und zweiten Elektrode 1, 2 dargestellt. There is a distance D between the first electrode 1 and the second electrode 2. The distance D is shown in FIG. 1 as the shortest distance between the first and second electrodes 1, 2.
Der erste Abschnitt 10a ist mit dem zweiten Abschnitt 10b durchströmbar oder The first portion 10a is flowed through with the second portion 10b or
fluidkommunizierend verbunden, sodass das (ionisierte) Entladungsgas G aus dem ersten Abschnitt 10a in den zweiten Abschnitt 10b einströmen kann. Der zweite Abschnitt 10b umfasst einen Einlass E2, über den eine Probe oder ein Probenstoff oder ein Analyt S in den zweiten Abschnitt 10b einströmen kann. connected in a fluid-communicating manner so that the (ionized) discharge gas G can flow from the first section 10a into the second section 10b. The second section 10b comprises an inlet E2, via which a sample or a sample substance or an analyte S can flow into the second section 10b.
In dem Bereich des zweiten Abschnitts 10b der lonisierungsvorrichtung, in dem das ionisierte Entladungsgas G aus dem ersten Abschnitt 10a strömend und der Analyt S in
Kontakt gebracht werden, wird zumindest ein Teil der Ladungen des ionisierten Entladungsgases G an den Analyten S übergeben und dadurch der Analyt S ionisiert. In the region of the second section 10b of the ionization device, in which the ionized discharge gas G flowing out of the first section 10a and the analyte S in FIG Are contacted, at least a portion of the charges of the ionized discharge gas G is passed to the analyte S and thereby the analyte S ionized.
Über einen Auslass A im zweiten Abschnitt 10b der lonisierungsvorrichtung 10, gelangt der ionisierte Analyt S und das (ionisierte) Entladungsgas G aus der lonisierungsvorrichtung 10. Der ionisierte Analyt S kann nachfolgend analysiert werden. Via an outlet A in the second section 10b of the ionization device 10, the ionized analyte S and the (ionized) discharge gas G reach the ionization device 10. The ionized analyte S can subsequently be analyzed.
Im Bereich des Auslasses A im zweiten Abschnitt 10b der lonisierungsvorrichtung 10 ist der Querschnitt verjüngt, sodass die Querschnittsfläche des Auslasses geringer ist als die Querschnittsfläche des Einlasses E2. Die Querschnittsunterschiede dienen u.a. der In the area of the outlet A in the second section 10b of the ionization device 10, the cross-section is tapered so that the cross-sectional area of the outlet is less than the cross-sectional area of the inlet E2. The cross-sectional differences serve u.a. of the
Drucksteuerung, da die Strömung durch die lonisierungsvorrichtung 10 typischerweise durch einen Druckgradienten verursacht wird. Dabei ist der Druck außerhalb des Auslasses A geringer als der Druck außerhalb der Einlässe E, E2 und in der lonisierungsvorrichtung 10. Dieser Unterdruck kann durch eine Unterdruckeinheit, z.B. eine Pumpe, die am Auslass A angeschlossen ist, erreicht werden (nicht dargestellt in Figur 1). Pressure control, since the flow through the ionisierungsvorrichtung 10 is typically caused by a pressure gradient. In this case, the pressure outside the outlet A is lower than the pressure outside the inlets E, E2 and in the ionization device 10. This negative pressure can be reduced by a vacuum unit, e.g. a pump connected to outlet A can be reached (not shown in FIG. 1).
Der Einlass E2, in den ein Analyt S eingebracht werden kann, ist typischerweise gegenüber der Umgebung geöffnet. The inlet E2 into which an analyte S can be introduced is typically open to the environment.
Ähnlich zu der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform einer lonisierungsvorrichtung 10, umfasst die lonisierungsvorrichtung 10 der Figur la einen ersten Abschnitt 10a und einen zweiten Abschnitt 10b, wobei die Abschnitte 10a, 10b fluidkommunizierend verbunden sind. Similar to the embodiment of an ionization device 10 shown in FIG. 1, the ionization device 10 of FIG. 1a comprises a first section 10a and a second section 10b, the sections 10a, 10b being connected in a fluid-communicating manner.
Zusätzlich zu den Merkmalen und der Arbeitsweise der in Figur 1 gezeigten In addition to the features and operation of those shown in FIG
lonisierungsvorrichtung 10, ist im ersten Abschnitt 10a der lonisierungsvorrichtung 10 ein Gitter 20 als Ladungsträgerfilter nach (stromabwärts) dem Entladungsbereich 5 angeordnet. Das Gitter 20 ist an eine Spannungsquelle angeschlossen (nicht dargestellt in Figur la). Je nach Beschaltung des Gitters 20 können positiv geladene Teilchen oder negativ geladene Teilchen das Gitter 20 passieren, sodass Teilchen mit der Ladungsart (positiv oder negativ geladen), die das Gitter 20 nicht passieren können, gefiltert werden. Beispiele für geladene Teilchen sind Ionen und Elektronen. Ionisierungsvorrichtung 10, in the first portion 10a of the ionization device 10, a grid 20 as a charge carrier filter after (downstream) the discharge region 5 is arranged. The grid 20 is connected to a voltage source (not shown in Figure la). Depending on the wiring of the grid 20, positively charged particles or negatively charged particles may pass through the grid 20 so that particles of the charge type (positively or negatively charged) that can not pass through the grid 20 are filtered. Examples of charged particles are ions and electrons.
Die in Figur lb gezeigte lonisierungsvorrichtung 10 ist ähnlich zu der lonisierungsvorrichtung 10 aus Figur la, wobei als Ladungsträgerfilter statt einem Gitter 20, wie in Figur lb, ein Magnet 21 angeordnet ist. Der Magnet 21 ist nach (stromabwärts) dem Entladungsbereich 5 im ersten Abschnitt 10a der lonisierungsvorrichtung 10 angeordnet. Der Magnet 21 erzeugt ein magnetisches Feld und erlaubt ein Passieren von geladenen Teilchen einer Ladungsart (positiv oder negativ).
Eine weitere Ausführungsform einer lonisierungsvorrichtung 10 zeigt Figur 2. Die The ionization device 10 shown in FIG. 1b is similar to the ionization device 10 of FIG. 1a, wherein a magnet 21 is arranged as the charge carrier filter instead of a grid 20, as in FIG. 1b. The magnet 21 is disposed after (downstream) the discharge region 5 in the first portion 10 a of the ionization device 10. The magnet 21 generates a magnetic field and allows passage of charged particles of a charge type (positive or negative). Another embodiment of an ionization device 10 is shown in FIG
lonisierungsvorrichtung 10 umfasst ein dielektrisches Element 3, das in Form eines Ionization device 10 comprises a dielectric element 3 which is in the form of a
Hohlzylinders ausgestaltet ist. Das dielektrische Element weist eine Außenseite 3a auf. Auf der Außenseite 3a sind eine erste und eine zweite Elektrode 1, 2 angeordnet, die Hollow cylinder is designed. The dielectric element has an outside 3a. On the outside 3a, a first and a second electrode 1, 2 are arranged, which
hohlzylinderförmig ausgestaltet sind. In dem dielektrischen Element 3 ist eine Kapillare 30 angeordnet. Die Kapillare 30 ist konzentrisch mit dem dielektrischen Element 3 und ist hohlzylinderförmig ausgestaltet. Zwischen der ersten und zweiten Elektrode 1, 2 kann in einem Entladungsbereich 5 eine dielektrisches Barriereentladung bewirkt werden. Der Entladungsbereich befindet sich primär in einem Raum zwischen Kapillare 30 und dielektrischem Element 3. are designed in a hollow cylindrical shape. In the dielectric element 3, a capillary 30 is arranged. The capillary 30 is concentric with the dielectric element 3 and has a hollow cylindrical shape. Between the first and second electrodes 1, 2, a dielectric barrier discharge can be effected in a discharge region 5. The discharge region is located primarily in a space between capillary 30 and dielectric element 3.
Durch die Anordnung der Kapillare 30 und des dielektrischen Elements 3 ergibt sich ein Einlass EK in die Kapillare und ein Einlass E in das dielektrische Element 3. Über den Einlass E kann ein Entladungsgas G in die lonisierungsvorrichtung 10 eingebracht werden und über den Einlass EK kann ein Analyt S in die lonisierungsvorrichtung 10 eingebracht werden. Das Entladungsgas G kann den Entladungsbereich 5 durchströmen und dadurch ionisiert werden. The arrangement of the capillary 30 and the dielectric element 3 results in an inlet EK into the capillary and an inlet E into the dielectric element 3. Via the inlet E, a discharge gas G can be introduced into the ionization device 10 and via the inlet EK Analyte S are introduced into the ionization device 10. The discharge gas G can flow through the discharge region 5 and thereby be ionized.
Die Längenerstreckung der Kapillare 30 in positiver x-Richtung ist geringer als die The longitudinal extent of the capillary 30 in the positive x-direction is less than that
Längenerstreckung des dielektrischen Elements 3 in positiver x-Richtung, sodass nachdem (stromabwärts) der Analyt S einen Auslass AK der Kapillare 30 durchströmt hat, die Ströme des ionisierten Entladungsgases G und des Analyten S zusammengeführt werden und das ionisierte Entladungsgas G zumindest einen Teil seiner Ladung an den Analyten S übertragen kann, sodass der Analyt S ionisiert wird. Der ionisierte Analyt S kann durch den Auslass A aus der lonisierungsvorrichtung 10 ausströmen. Lengthwise extension of the dielectric element 3 in the positive x-direction, so that after (downstream) the analyte S has passed through an outlet AK of the capillary 30, the currents of the ionized discharge gas G and the analyte S are merged and the ionized discharge gas G at least part of its charge can be transferred to the analyte S, so that the analyte S is ionized. The ionized analyte S can flow out of the ionization device 10 through the outlet A.
Die Strömung in der lonisierungsvorrichtung 10 kann durch eine Unterdruckeinheit am Auslass A (nicht in Figur 2 dargestellt) verursacht werden. Der Einlass EK in die Kapillare 30 ist bevorzugt gegenüber der Umgebung geöffnet. The flow in the ionization apparatus 10 may be caused by a vacuum unit at the outlet A (not shown in Figure 2). The inlet EK into the capillary 30 is preferably open to the environment.
Zwischen der ersten und zweiten Elektrode 1, 2 ist ein Abstand D vorhanden, der sich bei einem konstanten Querschnitt des dielektrischen Elements 3 aus dem Abstand in x-Richtung ergibt. Between the first and second electrodes 1, 2, a distance D is present, which results in the case of a constant cross section of the dielectric element 3 from the distance in the x direction.
Eine Ausführungsform einer lonisierungsvorrichtung 10 mit nicht vollständig umlaufender oder umlaufend unterbrochener Elektrode 1 ist in den Figuren 3 und 3a dargestellt. An embodiment of an ionization device 10 with not completely circumferential or circumferentially interrupted electrode 1 is shown in FIGS. 3 and 3a.
Die lonisierungsvorrichtung 10 umfasst eine erste Elektrode 1, bestehend aus mehreren Teilelektroden la, lb, ... lh, eine zweite Elektrode 2 und ein dielektrisches Element 3 mit
einer Außenseite 3a. In umlaufender Richtung (sh. Figur 3a) ergibt sich zwischen den Teilelektroden la, lb, ... lh eine entsprechende Anzahl von Unterbrechungen . Die Teilelektroden la, lb, ... lh können gemeinsam mit einem Steuergerät oder einer The ionization device 10 comprises a first electrode 1, comprising a plurality of partial electrodes 1 a, 1 b,... 1 h, a second electrode 2 and a dielectric element 3 an outside 3a. In the circumferential direction (see Figure 3a) results between the sub-electrodes la, lb, ... lh a corresponding number of interruptions. The sub-electrodes la, lb, ... lh can be used together with a control unit or a
Steuervorrichtung verbunden sein. Ein Entladungsgas G und ein Analyt S können über einen Einlass E in die lonisierungsvorrichtung eingebracht werden und über einen Auslass A aus der lonisierungsvorrichtung 10 ausgebracht werden. Be connected control device. A discharge gas G and an analyte S can be introduced into the ionization device via an inlet E and discharged from the ionization device 10 via an outlet A.
Die zweite Elektrode 2 ist hier drahtförmig ausgestaltet, in anderen Ausführungsformen kann die zweite Elektrode auch als (durchströmbarer) Hohlkörper, insbesondere The second electrode 2 is designed here in a wire-like configuration, in other embodiments the second electrode can also be embodied as a (flow-through) hollow body, in particular
hohlzylinderförmig, ausgestaltet sein. hollow cylindrical, be configured.
Zwischen der zweiten Elektrode 2 und den Teilelektroden la, lb, ... lh der ersten Elektrode 1 kann durch Anlegen einer Spannung, eine dielektrische Barriereentladung in mehreren Entladungsbereichen 5a, 5b, ... 5h, die in einer Ebene senkrecht zu einer Strömungsrichtung R durch die lonisierungsvorrichtung 10 umlaufend unterbrochen sind, gebildet werden. Dabei ist dem Fachmann bewusst, dass eine klar definierte Abgrenzung von Between the second electrode 2 and the sub-electrodes 1a, 1b,... 1h of the first electrode 1, by applying a voltage, a dielectric barrier discharge in a plurality of discharge regions 5a, 5b,... 5h, which in a plane perpendicular to a flow direction R are interrupted by the ionization device 10 circumferentially formed. The skilled person is aware that a clearly defined demarcation of
Entladungsbereichen im binären Sinne nicht immer vollständig möglich ist, sich jedoch primäre Entladungsbereiche, in denen der Hauptteil der Entladung stattfindet, zuordnen lassen. Discharge areas in the binary sense is not always completely possible, but can be primary discharge areas in which the main part of the discharge takes place, assign.
Die Teilelektroden la, lb, ... lh sind in der Ausführungsform der Figuren 3 und 3a kreisförmig ausgestaltet, in anderen Ausführungsformen können die Teilelektroden auch als Rechtecke, insbesondere Quadrate, ausgestaltet sein. The sub-electrodes 1a, 1b,... 1h are circular in the embodiment of FIGS. 3 and 3a, in other embodiments the sub-electrodes may also be configured as rectangles, in particular squares.
Ein Abstand D zwischen der ersten und zweiten Elektrode 1, 2 ist in Figur 3 in r-Richtung gegeben. A distance D between the first and second electrodes 1, 2 is given in FIG. 3 in the r-direction.
Die Ausführungsform einer lonisierungsvorrichtung 10 in Figur 3c ist ähnlich zu der The embodiment of an ionization device 10 in FIG. 3c is similar to FIG
Ausführungsform der Figuren 3 und 3a. Embodiment of Figures 3 and 3a.
Diese lonisierungsvorrichtung 10 umfasst eine zweite Elektrode 2, ein dielektrisches Element 3 und eine erste Elektrode, die aus mehreren Teilelektroden la, lb, ... lh besteht, wobei die Teilelektroden la, lb, ... lh an einer Außenseite 3a des dielektrischen Elements 3 anliegen. This ionization device 10 comprises a second electrode 2, a dielectric element 3 and a first electrode, which consists of a plurality of partial electrodes 1 a, 1 b,... 1 h, the partial electrodes 1 a, 1 b,... 1 h on an outer side 3 a of the dielectric element 3 present.
In einen Einlass A der lonisierungsvorrichtung 10 kann ein Entladungsgas G und ein Analyt S einströmen und über einen Auslass A aus der lonisierungsvorrichtung 10 ausströmen. Die erste Elektrode 1 (Teilelektroden la, lb, ... lh) ist umlaufend unterbrochen oder nicht vollständig umlaufend ausgebildet, da sich zwischen den Teilelektroden la, lb, ... lh
mehrere Unterbrechungen oder Zwischenräume ergeben. Zwischen den Teilelektroden la, lb, ... lh und der zweiten Elektrode 2 kann durch Anlegen einer Spannung eine dielektrische Barriereentladung in mehreren Entladungsbereichen 5a, 5b, ... 5h gebildet werden. Zu der Abgrenzung von Entladungsbereichen gelten die obigen Ausführungen zu der Ausführungsform von Figur 3 und 3a. Die Teilelektroden la, lb, ... lh können gemeinsam mit einem Steuergerät oder einer Steuervorrichtung verbunden sein. A discharge gas G and an analyte S can flow into an inlet A of the ionization device 10 and flow out of the ionization device 10 via an outlet A. The first electrode 1 (partial electrodes la, lb, ... lh) is circumferentially interrupted or not completely formed circumferentially, as between the sub-electrodes la, lb, ... lh result in multiple interruptions or gaps. Between the sub-electrodes la, lb, ... lh and the second electrode 2, by applying a voltage, a dielectric barrier discharge can be formed in a plurality of discharge regions 5a, 5b,... 5h. For the delimitation of discharge areas, the above statements apply to the embodiment of Figure 3 and 3a. The sub-electrodes la, lb, ... lh can be connected together to a control device or a control device.
Die zweite Elektrode 2 ist drahtförmig ausgestaltet und liegt teilweise innerhalb des dielektrischen Elements 3. The second electrode 2 is designed in the form of a wire and lies partially within the dielectric element 3.
In dieser Ausführungsform sind die Teilelektroden la, lb, ... lh stabförmig ausgestaltet, wobei die Teilelektroden la, lb, ... lh eine um mindestens Faktor fünf größere Länge (Seitenlänge der langen Seiten) aufweisen als ihre Breite (Stirnseiten). In this embodiment, the sub-electrodes la, lb, ... lh rod-shaped, wherein the sub-electrodes la, lb, ... lh have a greater length by at least five times (side length of the long sides) than their width (front sides).
Durch die stabförmige Ausgestaltung der Teilelektroden la, lb, ... lh, können die Due to the rod-shaped configuration of the sub-electrodes la, lb, ... lh, the
Entladungsbereiche 5a, 5b, ... 5h über eine größere axiale Länge gebildet werden als bei der Anwendung von kürzeren Teilelektroden la, lb, ... lh. Bevorzugt ist die Länge der Discharge regions 5a, 5b, ... 5h are formed over a greater axial length than in the application of shorter partial electrodes la, lb, ... lh. Preferably, the length of the
Teilelektroden in axialer Richtung (x-Richtung) mindestens 5 mm. Der Abstand D zwischen der ersten Elektrode 1 (Teilelektroden la, lb, ... lh) und der zweiten Elektrode 2 ist über die axiale Länge (x-Richtung) im Überlappungsbereich der Elektroden 1, 2 konstant. Partial electrodes in the axial direction (x-direction) at least 5 mm. The distance D between the first electrode 1 (partial electrodes 1 a, 1 b,... 1 h) and the second electrode 2 is constant over the axial length (x-direction) in the overlapping region of the electrodes 1, 2.
In den Ausführungsformen der Figuren 3, 3a und 3c besitzen die Teilelektroden la, lb, ... lh der lonisierungsvorrichtungen 10 den gleichen axialen (x-Richtung) Abstand von dem Einlass E und dem Auslass A, diese sind also an einer gleichen axialen Position angeordnet, in anderen Ausführungsformen von lonisierungsvorrichtungen 10 können Teilelektroden ebenso axial versetzt (nicht die gleiche axiale Position) angeordnet sein. In the embodiments of FIGS. 3, 3a and 3c, the sub-electrodes 1a, 1b,..., Lh of the ionization devices 10 have the same axial (x-direction) distance from the inlet E and the outlet A, ie they are at a same axial position In other embodiments of ionization devices 10, sub-electrodes may also be disposed axially offset (not the same axial position).
In einer weiteren Ausführungsform einer lonisierungsvorrichtung 10, dargestellt in Figur 3b, umfasst die lonisierungsvorrichtung 10 eine erste Elektrode 1, eine zweite Elektrode 2 und ein dielektrisches Element 3. In a further embodiment of an ionization device 10, illustrated in FIG. 3 b, the ionization device 10 comprises a first electrode 1, a second electrode 2 and a dielectric element 3.
Über einen Einlass E kann ein Entladungsgas G und ein Analyt S in die Via an inlet E, a discharge gas G and an analyte S in the
lonisierungsvorrichtung 10 eingebracht werden und über einen Auslass A ausgebracht werden. Das Entladungsgas G und der Analyt S können die lonisierungsvorrichtung in Strömungsrichtung R durchströmen. Ionisierungsvorrichtung 10 are introduced and discharged via an outlet A. The discharge gas G and the analyte S can flow through the ionization device in the flow direction R.
Die erste Elektrode 1 liegt auf einer Außenseite 3a des dielektrischen Elements 3 an und ist spiralförmig oder helixförmig ausgestaltet. In dieser Ausführungsform sind mehrere The first electrode 1 abuts on an outer side 3 a of the dielectric member 3 and is configured in a spiral or helical shape. In this embodiment, several
Wicklungen dargestellt, in anderen Ausführungsformen kann ebenso mindestens eine
Wicklung angeordnet sein. Bevorzugt sind mindestens zwei Wicklungen, insbesondere mindestens fünf Wicklungen. Windings shown in other embodiments may also at least one Winding be arranged. At least two windings, in particular at least five windings, are preferred.
Durch die helixförmige oder spiralförmige Ausgestaltung der ersten Elektrode 1 ist die erste Elektrode 1 in einer Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung R nicht vollständig umlaufend oder umlaufend unterbrochen. In der Ebene existiert umlaufend ein Zwischenraum oder eine Unterbrechung zwischen Abschnitten der ersten Elektrode 1. In Figur 3b ist die erste Elektrode zur besseren Verständlichkeit nicht geschnitten dargestellt, gleichwohl wäre in einer Schnittansicht die erste Elektrode 1 nur als axial versetzte Punkte außerhalb des dielektrischen Elements 3 sichtbar. Due to the helical or spiral configuration of the first electrode 1, the first electrode 1 in a plane perpendicular to the flow direction R is not completely circulating or circumferentially interrupted. In FIG. 3b, the first electrode is not shown cut in order to facilitate understanding, however, in a sectional view, the first electrode 1 would only be located as axially offset points outside the dielectric element 3 visible, noticeable.
Durch die helixförmige oder spiralförmige Ausgestaltung der ersten Elektrode 1 ist die erste Elektrode 1 entlang einer Strecke außerhalb des dielektrischen Elements 3 parallel zur Strömungsrichtung R unterbrochen bzw. es sind Zwischenräume (in Abhängigkeit der Anzahl von Wicklungen) gebildet. Due to the helical or spiral configuration of the first electrode 1, the first electrode 1 is interrupted along a path outside the dielectric element 3 parallel to the flow direction R, or intermediate spaces (depending on the number of windings) are formed.
Die zweite Elektrode 2 ist drahtförmig ausgebildet. Die zweite Elektrode 2 liegt teilweise oder abschnittsweise in dem dielektrischen Element 3. The second electrode 2 is wire-shaped. The second electrode 2 lies partially or in sections in the dielectric element 3.
Zwischen der ersten Elektrode 1 und der zweiten Elektrode 2 kann durch ein Anlegen einer Spannung eine dielektrische Barriereentladung in einem Entladungsbereich 5 gebildet werden. Der Entladungsbereich 5 kann durch die spiralförmige oder helixförmige Between the first electrode 1 and the second electrode 2, by applying a voltage, a dielectric barrier discharge can be formed in a discharge region 5. The discharge area 5 may be formed by the spiral or helical
Ausgestaltung entlang einer Strecke innerhalb des dielektrischen Elements 3 parallel zur Strömungsrichtung R unterbrochen sein. Der Entladungsbereich 5 kann durch die Embodiment be interrupted along a path within the dielectric element 3 parallel to the flow direction R. The discharge area 5 can by the
spiralförmige oder helixförmige Ausgestaltung in einer Ebene senkrecht zur helical or helical configuration in a plane perpendicular to
Strömungsrichtung R unterbrochen sein oder sich nicht vollständig über eine Fläche in der Ebene, begrenzt durch das dielektrische Element 3, erstrecken. Flow direction R may be interrupted or not completely over an area in the plane bounded by the dielectric member 3, extend.
In einer weiteren Ausführungsform einer lonisierungsvorrichtung 10 der Figuren 4 und 4a umfasst die lonisierungsvorrichtung 10 eine erste Elektrode 1, eine zweite Elektrode 2 und ein dielektrisches Element 3. Eine Kapillare 30, die abschnittsweise in dem dielektrischen Element 3 angeordnet ist, ist mit der zweiten Elektrode 2 verbunden und die zweite In a further embodiment of an ionization device 10 of FIGS. 4 and 4 a, the ionization device 10 comprises a first electrode 1, a second electrode 2 and a dielectric element 3. A capillary 30, which is arranged in sections in the dielectric element 3, is connected to the second electrode 2 connected and the second
Elektrode 2 liegt im Inneren des dielektrischen Elements 3. Electrode 2 is located inside the dielectric element 3.
Die Kapillare 30 weist einen Einlass E auf, in den ein Entladungsgas G und ein Analyt S in die lonisierungsvorrichtung 10 eingebracht werden kann. Aus einem Auslass A der The capillary 30 has an inlet E into which a discharge gas G and an analyte S can be introduced into the ionization device 10. From an outlet A of
lonisierungsvorrichtung 10 kann das Entladungsgas G und der Analyt ausgebracht werden.
Die Kapillare 30 kann auch durch ein anderes Element mit dielektrischen Eigenschaften ersetzt sein. Ionisierungsvorrichtung 10, the discharge gas G and the analyte can be applied. The capillary 30 may also be replaced by another element having dielectric properties.
Die zweite Elektrode 2 ist spiralförmig oder helixförmig ausgestaltet. Ähnlich wie die Darstellung in Figur 3b ist die zweite Elektrode 2 nicht als Schnitt dargestellt, um eine bessere Verständlichkeit zu erreichen. In einer Schnittansicht wie in den Figuren 4 und 4a wäre die zweite Elektrode 2 als axial versetzte Punkte zu erkennen. The second electrode 2 is designed spirally or helically. Similar to the illustration in FIG. 3b, the second electrode 2 is not shown as a section in order to achieve a better understanding. In a sectional view as in FIGS. 4 and 4a, the second electrode 2 would be recognizable as axially offset points.
Zwischen der ersten Elektrode 1 und der zweiten Elektrode 2 kann eine dielektrische Barriereentladung gebildet werden, wenn eine Spannung zwischen den Elektroden 1, 2 angelegt wird. Between the first electrode 1 and the second electrode 2, a dielectric barrier discharge can be formed when a voltage is applied between the electrodes 1, 2.
Die erste Elektrode 1 liegt so an einer Außenseite 3a des dielektrischen Elements 3, dass die erste Elektrode 1 gegenüber dem dielektrischen Element 3 verschoben werden kann. Die zweite Elektrode 2 ist nicht gegenüber dem dielektrischen Element 3 verschiebbar, sodass die erste Elektrode 1 gegenüber der zweiten Elektrode 2 verschiebbar ist. The first electrode 1 is located on an outer side 3 a of the dielectric member 3 such that the first electrode 1 can be displaced with respect to the dielectric member 3. The second electrode 2 is not displaceable relative to the dielectric element 3, so that the first electrode 1 is displaceable relative to the second electrode 2.
Unterschiedliche Positionen der ersten Elektrode 1 sind aus den Figuren 4 und 4a ersichtlich. Betrachtet man die Position der ersten Elektrode 1 in Figur 4, ist die erste Elektrode 1 in Figur 4a entgegen der Strömungsrichtung R (in negativer x-Richtung) verschoben. Durch diese unterschiedlichen Positionen der ersten Elektrode 1 ergeben sich verschieden stark ausgeprägte Überlappungsbereiche der ersten und zweiten Elektrode 1, 2 in Strömungsrichtung R (x-Richtung). Different positions of the first electrode 1 can be seen in FIGS. 4 and 4a. If the position of the first electrode 1 in FIG. 4 is considered, the first electrode 1 in FIG. 4 a is displaced counter to the flow direction R (in the negative x-direction). As a result of these different positions of the first electrode 1, the overlapping areas of the first and second electrodes 1, 2 are markedly different in the flow direction R (x-direction).
Für die Position der ersten Elektrode 1 der Figur 4 ist der Überlappungsbereich der ersten und zweiten Elektrode 1, 2 in Strömungsrichtung R (x-Richtung) größer als für die Position der ersten Elektrode 1 der Figur 4a. For the position of the first electrode 1 of FIG. 4, the overlapping area of the first and second electrodes 1, 2 in the flow direction R (x direction) is greater than for the position of the first electrode 1 of FIG.
Dadurch ergibt sich eine Anpassbarkeit des Volumens des Entladungsbereichs 5, der von dem zu ionisierenden Analyten S durchströmt wird, sodass eine Anpassbarkeit der lonisierungsbedingungen an den Analyten S gegeben ist und die Sensitivität einer späteren Analyse gesteigert werden kann. This results in an adaptability of the volume of the discharge region 5, which is traversed by the analyte S to be ionized, so that an adaptability of the ionization conditions to the analyte S is given and the sensitivity of a later analysis can be increased.
Der Abstand D zwischen der ersten und zweiten Elektrode 1, 2 ist in beiden Positionen (Figur 4 und 4a) der ersten Elektrode 1 gleich. The distance D between the first and second electrodes 1, 2 is the same in both positions (FIGS. 4 and 4a) of the first electrode 1.
Figur 5 zeigt schematisch eine Analysevorrichtung 100 mit einer lonisierungsvorrichtung 10 und einer Analyseeinheit 40. Darin kann jede offenbarte lonisierungsvorrichtung 10 neben der für diese Ausführungsform stellvertretend beschriebene verwendet werden.
Die lonisierungsvorrichtung 10 der umfasst eine erste Elektrode 1 eine zweite Elektrode 2 und ein dielektrisches Element 3. Figure 5 shows schematically an analysis device 100 with an ionization device 10 and an analysis unit 40. Therein, any disclosed ionization device 10 besides the one described for this embodiment can be used. The ionization apparatus 10 includes a first electrode 1, a second electrode 2, and a dielectric member 3.
Die erste Elektrode 1 ist außerhalb des dielektrischen Elements 3 angeordnet und die zweite Elektrode 2 liegt abschnittsweise im Inneren des dielektrischen Elements 3. The first electrode 1 is arranged outside the dielectric element 3, and the second electrode 2 lies in sections inside the dielectric element 3.
Die zweite Elektrode 2 umfasst einen Einlass E, durch den ein Entladungsgas G und ein Analyt S in die lonisierungsvorrichtung 10 eingebracht werden kann. The second electrode 2 comprises an inlet E, through which a discharge gas G and an analyte S can be introduced into the ionization device 10.
Zwischen der ersten und zweiten Elektrode 1, 2 kann durch Anlegend einer Spannung einer dielektrische Barriereentladung in einem Entladungsbereich 5 gebildet werden. Die erste und zweite Elektrode 1, 2 weisen einen Abstand D zueinander auf. Der Entladungsbereich 5 kann von dem Entladungsgas G und dem Analyten S durchströmt werden, wodurch zumindest der Analyt S ionisiert wird. An einen Auslass der lonisierungsvorrichtung 10 ist eine Analyseeinheit 40, beispielsweise ein Massenspektrometer oder ein Between the first and second electrodes 1, 2 can be formed by applying a voltage of a dielectric barrier discharge in a discharge region 5. The first and second electrodes 1, 2 have a distance D from each other. The discharge region 5 can be traversed by the discharge gas G and the analyte S, whereby at least the analyte S is ionized. To an outlet of the ionization device 10 is an analysis unit 40, for example a mass spectrometer or a
lonenmobilitätsspektrometer, angeschlossen. In der Analysevorrichtung wird der ionisierte Analyt S analysiert (qualitativ und/oder quantitativ). ion mobility spectrometer, connected. In the analyzer, the ionized analyte S is analyzed (qualitatively and / or quantitatively).
Zwischen dem Ende der ersten Elektrode 1 (in positiver x-Richtung) mit dem Between the end of the first electrode 1 (in the positive x-direction) with the
Entladungsbereich 5, in dem oder nach dem der Analyt S ionisiert wird, und der Discharge region 5, in or after which the analyte S is ionized, and the
Analyseeinheit 40 liegt eine Distanz D2, bevorzugt parallel zur Strömungsrichtung R. Die Distanz D2 ist einstellbar, wobei insbesondere die Positionen der ersten Elektrode 1 und der zweiten Elektrode 2 relativ zueinander gleich bleibt, wenn die Distanz D2 verändert wird. Analysis unit 40 is a distance D2, preferably parallel to the flow direction R. The distance D2 is adjustable, in particular, the positions of the first electrode 1 and the second electrode 2 relative to each other remains the same when the distance D2 is changed.
Die Einstellbarkeit oder Veränderbarkeit der Distanz D2 kann in an sich bekannter Weise ausgestaltet sein. The adjustability or variability of the distance D2 can be configured in a manner known per se.
In Abhängigkeit der räumlichen Dimensionen der lonisierungsvorrichtung 10 und des durch diese strömenden Volumenstroms ergibt sich eine Zeit, in der der ionisierte Analyt S mit dem (ionisierten) Entladungsgas G über die Distanz D2 bis zur Analyse strömt. Innerhalb dieser Zeit können chemische und/oder physikalische Prozesse stattfinden, die den lonisierungszustand des Analyten S verändern können. Für verschiedene Analyten S kann die optimale Distanz D2 unterschiedlich sein, sodass diese für verschiedene Analyten S vorteilhafterweise einstellbar ist. Depending on the spatial dimensions of the ionization device 10 and the volume flow flowing through it, there is a time in which the ionized analyte S with the (ionized) discharge gas G flows through the distance D2 until it is analyzed. Within this time, chemical and / or physical processes can take place, which can change the ionization state of the analyte S. For different analytes S, the optimal distance D2 can be different, so that it is advantageously adjustable for different analytes S.
Figur 5a zeigt eine Analysevorrichtung 100 in einer weiteren Ausführungsform. Die FIG. 5a shows an analysis device 100 in a further embodiment. The
Analysevorrichtung 100 umfasst eine lonisierungsvorrichtung 10 und eine Analyseeinheit 40 mit einem Unterdruckraum 41.
Als lonisierungsvorrichtung 10 kann jede offenbarte lonisierungsvorrichtung 10 neben der für diese Ausführungsform stellvertretend beschriebene verwendet werden. Analysis device 100 comprises an ionization device 10 and an analysis unit 40 with a vacuum chamber 41. As the ionization device 10, any disclosed ionization device 10 besides that described by way of example for this embodiment may be used.
Die lonisierungsvorrichtung 10 umfasst eine erste Elektrode 1, eine zweite Elektrode 2 und ein dielektrisches Element 3 mit einer Außenseite 3a. Die lonisierungsvorrichtung 10 weist einen Einlass E, über den ein Entladungsgas G und ein Analyt S in die lonisierungsvorrichtung 10 eingebracht werden kann, und einen Auslass A, der direkt mit dem Unterdruckraum 41 der Analyseeinheit 40 verbunden ist, auf. The ionization apparatus 10 includes a first electrode 1, a second electrode 2, and a dielectric member 3 having an outside 3a. The ionization device 10 has an inlet E, via which a discharge gas G and an analyte S can be introduced into the ionization device 10, and an outlet A, which is connected directly to the vacuum chamber 41 of the analysis unit 40.
In anderen Ausführungsformen kann zwischen dem ein Übergangsstück oder eine In other embodiments, between which a transition piece or a
Übergangsleitung angeordnet sein. Be arranged transition line.
Zwischen der ersten und zweiten Elektrode 1, 2 kann eine dielektrische Barriereentladung durch Anlagen einer Spannung zwischen der ersten und zweiten Elektrode 1, 2 in einem Entladungsbereich 5 gebildet werden. Between the first and second electrodes 1, 2, a dielectric barrier discharge may be formed by applying a voltage between the first and second electrodes 1, 2 in a discharge region 5.
Zwischen der ersten Elektrode 1 und der zweiten Elektrode 2 besteht ein Abstand D. There is a distance D between the first electrode 1 and the second electrode 2.
Der Druck in der lonisierungsvorrichtung 10 ist größer als der Druck in dem Unterdruckraum 41, sodass sich zwischen der lonisierungsvorrichtung und dem Unterdruckraum 41 ein Druckgradient Δρ ergibt. Durch den Druckgradienten Δρ strömt das Entladungsgas G und der Analyt S in den Unterdruckraum 41 der Analyseeinheit 40, in der der ionisierte Analyt S analysiert (qualitativ und/oder quantitativ) werden kann. The pressure in the ionization device 10 is greater than the pressure in the vacuum chamber 41, so that a pressure gradient Δρ results between the ionization device and the vacuum chamber 41. Due to the pressure gradient Δρ, the discharge gas G and the analyte S flow into the vacuum space 41 of the analysis unit 40, in which the ionized analyte S can be analyzed (qualitatively and / or quantitatively).
Der (durchströmbare) Querschnitt der lonisierungsvorrichtung 10 verjüngt sich in The (flow-through) cross section of the ionization device 10 tapers in
Strömungsrichtung R zum Auslass A der lonisierungsvorrichtung 10 hin, so dass der Einlass E eine größere Querschnittsfläche aufweist als der Auslass A. In anderen Ausführungsformen kann die Querschnittsverkleinerung des Auslasses A auch durch eine Blende realisiert sein. Flow direction R to the outlet A of the ionization device 10 so that the inlet E has a larger cross-sectional area than the outlet A. In other embodiments, the cross-sectional reduction of the outlet A may also be realized by a diaphragm.
Die erste Elektrode 1 ist im Bereich der Verjüngung, speziell an der Außenseite 3a des dielektrischen Elements 3 im Bereich der Verjüngung, angeordnet. Ein Abstand D2 liegt zwischen der ersten Elektrode 1 und dem Auslass A in Strömungsrichtung R oder in x- Richtung, wobei der Abstand D2 in anderen Ausführungsformen zwischen der zweiten Elektrode 2 und dem Auslass A der lonisierungsvorrichtung zu betrachten sein kann, wenn die zweite Elektrode in Strömungsrichtung R oder in x-Richtung näher am Auslass A gelegen ist. Die erste Elektrode 1 kann den Auslass A der lonisierungsvorrichtung in The first electrode 1 is arranged in the region of the taper, specifically on the outside 3a of the dielectric element 3 in the region of the taper. A distance D2 lies between the first electrode 1 and the outlet A in the flow direction R or in the x direction, wherein the distance D2 may be considered in other embodiments between the second electrode 2 and the outlet A of the ionization device, when the second electrode in Flow direction R or in the x direction closer to the outlet A is located. The first electrode 1 may include the outlet A of the ionization device in FIG
Strömungsrichtung R oder in x-Richtung auch überlappen, oder die zweite Elektrode 2 kann den Auslass A der lonisierungsvorrichtung in Strömungsrichtung R oder in x-Richtung
überlappen, wenn diese näher am Auslass A der lonisierungsvorrichtung gelegen ist als die erste Elektrode 1. Flow direction R or in the x-direction also overlap, or the second electrode 2, the outlet A of the ionisierungsvorrichtung in the flow direction R or in the x-direction overlap when located closer to the outlet A of the ionization device than the first electrode 1.
Insbesondere ist der Abstand D2 kleiner als 50 mm. In particular, the distance D2 is less than 50 mm.
Dadurch ergibt sich der Entladungsbereich 5 bei einer dielektrischen Barriereentladung in Strömungsrichtung R oder in x-Richtung nahe am Auslass A und teilweise im Auslass A. As a result, the discharge region 5 results in a dielectric barrier discharge in the flow direction R or in the x direction near the outlet A and partly in the outlet A.
Eine weitere Ausführungsform einer lonisierungsvorrichtung 10 ist in Figur 6 gezeigt. Die lonisierungsvorrichtung 10 umfasst eine erste Elektrode 1, eine zweite Elektrode 2 und ein dielektrisches Element 3 mit einer Außenseite 3a. Another embodiment of an ionization device 10 is shown in FIG. The ionization apparatus 10 includes a first electrode 1, a second electrode 2, and a dielectric member 3 having an outside 3a.
Zwischen der ersten und zweiten Elektrode 1, 2 kann durch Anlegen einer Spannung eine dielektrische Barriereentladung in unterschiedlichen Entladungsbereichen 5 gebildet werden. Between the first and second electrodes 1, 2, a dielectric barrier discharge in different discharge regions 5 can be formed by applying a voltage.
Die erste Elektrode 1 liegt an der Außenseite 3a des dielektrischen Elements 3 an und weist einen nach Außen in r-Richtung gewölbten Abschnitt la auf, der mit einem nach Außen in r- Richtung gewölbten Abschnitt 3a des dielektrischen Elements korrespondiert oder gleichförmig ausgestaltet ist. The first electrode 1 abuts against the outside 3a of the dielectric member 3 and has a portion la outwardly curved in the r-direction, which portion corresponds to or is uniformly formed with a portion 3a of the dielectric member curved toward the outside in the r direction.
Das dielektrische Element 3 weist einen Einlass E3 auf, durch den ein Entladungsgas G in die lonisierungsvorrichtung strömen kann. The dielectric element 3 has an inlet E3 through which a discharge gas G can flow into the ionization device.
Die zweite Elektrode 2 weist einen Einlass E auf, durch den ein Analyt S in die The second electrode 2 has an inlet E, through which an analyte S into the
lonisierungsvorrichtung 10 eingebracht werden kann und liegt abschnittsweise im Inneren des dielektrischen Elements 3. Die zweite Elektrode weist einen nach Außen gewölbten Abschnitt 2a oder einen verdickten Abschnitt auf, der teilweise in dem gewölbten Abschnitt 3a des dielektrischen Elements angeordnet ist. The second electrode has an outwardly curved portion 2a or a thickened portion, which is partially disposed in the curved portion 3a of the dielectric member.
Zwischen der ersten Elektrode 1 und der zweiten Elektrode 2 besteht ein Abstand D. There is a distance D between the first electrode 1 and the second electrode 2.
Die zweite Elektrode 2 ist relativ zu der ersten Elektrode 1 und dem dielektrischen Element 3 verschiebbar, speziell in Strömungsrichtung R oder in x-Richtung. Durch eine Verschiebung der zweiten Elektrode 2 relativ zu der ersten Elektrode 1 ergeben sich verschiedene The second electrode 2 is displaceable relative to the first electrode 1 and the dielectric element 3, especially in the flow direction R or in the x direction. By a displacement of the second electrode 2 relative to the first electrode 1, different results
Positionen des Entladungsbereichs 5, wobei Figur 6 eine der möglichen Positionen zeigt. Positions of the discharge area 5, wherein Figure 6 shows one of the possible positions.
Strömt ein Entladungsgas G in den Einlass E3 des dielektrischen Elements 3 und durch den Entladungsbereich 5, ist für das ionisierte Entladungsgas G eine weitere Strecke When a discharge gas G flows into the inlet E3 of the dielectric member 3 and through the discharge region 5, the ionized discharge gas G is further extended
zurückzulegen, bis das ionisierte Entladungsgas mit dem Analyten, der in den Einlass E der
zweiten Elektrode 2 eingeströmt ist, in Kontakt zu geraten und zumindest einen Teil seiner Ladungen an den Analyten S abzugeben, um den Analyten zu ionisieren. Durch die until the ionized discharge gas with the analyte entering the inlet E of the second electrode 2 has flowed into contact and deliver at least a portion of its charges to the analyte S in order to ionize the analyte. By the
Möglichkeit der Veränderung der Länge der Strecke (entsprechend bei sonst gleichen Bedingungen einer Veränderung der Zeitdauer), die das ionisierte Entladungsgas G bis zum Kontakt mit dem zu ionisierenden Analyten S zurück legen muss, ergibt sich eine verbesserte Anpassungsfähigkeit der lonisierungsvorrichtung 10 auf unterschiedliche Analyten S, da chemische und/oder physikalische Prozesse, das ionisierte Entladungsgas G als Funktion der Zeit verändern können. Possibility of changing the length of the distance (corresponding to otherwise equal conditions of a change in the time duration), which must put the ionized discharge gas G back to contact with the analyte S to be ionized, results in an improved adaptability of the ionization device 10 to different analytes S, since chemical and / or physical processes may alter the ionized discharge gas G as a function of time.
Übliche Durchmesser der Entladungsstrecken betragen zwischen 0,05 mm und 2 mm, wobei der Durchmesser nicht über die gesamte Entladungsstrecke konstant sein muss. Der Gesamtfluss, Entladungsgas G und Analyt S sowie gegebenenfalls ein Dopant, in die Usual diameters of the discharge paths are between 0.05 mm and 2 mm, wherein the diameter does not have to be constant over the entire discharge path. The total flow, discharge gas G and analyte S and optionally a dopant in the
Analyseeinheit beträgt typischerweise zwischen 0,005 L/min und 5 L/min. Das Verhältnis von Entladungsgas G zu Analyt S beträgt üblicherweise zwischen 0,1:1 - 100:1. Analysis unit is typically between 0.005 L / min and 5 L / min. The ratio of discharge gas G to analyte S is usually between 0.1: 1 - 100: 1.
Der Durchmesser des Probeneinlasses E liegt typischerweise zwischen 0,2 mm und 3 mm. Allgemein beträgt eine Aufenthaltszeit bis zum Analysegerät bzw. Vakuumeinlass (bei annäherndem Atmosphärendruck von 80 kPa) weniger als 20 ms wenn eine kinetisch kontrollierte Ionisation angestrebt wird. Für eine thermodynamisch (kinetisch) kontrollierte Ionisation kann die Aufenthaltszeit bis zu 10 s betragen. Die Aufenthaltszeit ist die Zeit, die ein Analyt oder mehrere Analyten zwischen dem Entladungsbereich oder dem ersten (in Strömungsrichtung, beispielsweise mit ionisiertem Entladungsgas) aufeinandertreffen mit reaktiver Spezies und der Analyse oder dem Einbringen in ein Vakuum verbringt. Die Zeit ist abhängig von der geometrischen Ausgestaltung einer lonisierungsvorrichtung und dessen Anordnung zu einer Analyseeinheit oder einem Unterdruckraum sowie der Volumenströme von Entladungsgas G, Analyt oder Analyten S und gegebenenfalls eines Dopants. The diameter of the sample inlet E is typically between 0.2 mm and 3 mm. Generally, a residence time to the analyzer or vacuum inlet (at approximate atmospheric pressure of 80 kPa) is less than 20 ms when kinetically controlled ionization is desired. For a thermodynamically (kinetically) controlled ionization, the residence time can be up to 10 s. The residence time is the time that one or more analytes spend between the discharge region or the first (in the direction of flow, for example with ionized discharge gas) encountering reactive species and analysis or introduction into a vacuum. The time is dependent on the geometric configuration of an ionization device and its arrangement to form an analysis unit or a vacuum chamber and the volume flows of discharge gas G, analyte or analyte S and optionally a dopant.
Die Verschiedenen Merkmale der Ausführungsformen der offenbarten The various features of the embodiments of the disclosed
lonisierungsvorrichtungen können mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden. Insbesondere kann jede lonisierungsvorrichtung mit einem hier offenbarten Ionization devices can be combined with other embodiments. In particular, each ionization device may be provided with one disclosed herein
Ladungsträgerfilter ausgestattet sein, in jeder lonisierungsvorrichtung kann die erste und zweite Elektrode auf der Außenseite des dielektrischen Elements angeordnet sein, in jeder lonisierungsvorrichtung kann die erste und/oder zweite Elektrode nicht vollständig umlaufend oder umlaufend unterbrochen ausgebildet sein, in jeder lonisierungsvorrichtung kann die erste und/oder zweite Elektrode abschnittsweise spiralförmig oder helixförmig ausgebildet sein, in jeder lonisierungsvorrichtung kann die erste und zweite Elektrode relativ zueinander verschiebbar angeordnet sein, in jeder lonisierungsvorrichtung kann die erste und/oder zweite Elektrode und/oder in jeder lonisierungsvorrichtung kann die erste
und/oder zweite Elektrode und/oder das dielektrische Element nach Außen gewölbt ausgebildet sein. In each ionization device, the first and second electrodes can be arranged on the outside of the dielectric element, in each ionization device, the first and / or second electrode can not be designed to be completely circulating or circulating, in each ionization device the first and / or second In each ionization device, the first and second electrodes may be arranged to be displaceable relative to one another; in each ionization device, the first and / or second electrode and / or in each ionization device, the first and / or second electrode and / or the dielectric element to be curved outwards.
Mit jeder lonisierungsvorrichtung kann eine Analysevorrichtung gebildet werden, indem die jeweilige lonisierungsvorrichtung mit einer Analyseeinheit, gegebenenfalls direkt, verbunden ist. Jede Analysevorrichtung kann einen Abstand zwischen der ersten Elektrode und dem Auslass der lonisierungsvorrichtung von kleiner als 50 mm aufweisen und/oder so ausgestaltet sein und so mit einer Analyseeinheit verbunden sein, dass ein Abstand zwischen einem Entladungsbereich oder einem ersten Aufeinandertreffen von reaktiver Spezies mit einem Analyten oder mehreren Analyten und einer Analyseeinheit oder einem Unterdruckraum in weniger als 1 s von einem oder den Analyten durchströmt werden kann. With each ionization device, an analysis device can be formed in that the respective ionization device is connected to an analysis unit, if appropriate directly. Each analyzer may have a spacing between the first electrode and the outlet of the ionization device of less than 50 mm and / or be configured and connected to an analysis unit such that a distance between a discharge region or a first meeting of reactive species with an analyte or more analytes and an analysis unit or a vacuum chamber can be flowed through by one or more analytes in less than 1 s.
Die Ionisierung kann jeweils als Durchflussionisation betrieben werden.
The ionization can each be operated as flow ionization.