WO1998001888A1 - Verfahren zum herstellen einer quadrupol-elektrodenanordnung - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer quadrupol-elektrodenanordnung Download PDF

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WO1998001888A1
WO1998001888A1 PCT/CH1997/000264 CH9700264W WO9801888A1 WO 1998001888 A1 WO1998001888 A1 WO 1998001888A1 CH 9700264 W CH9700264 W CH 9700264W WO 9801888 A1 WO9801888 A1 WO 9801888A1
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quadrupole
electrode arrangement
quadrupole electrode
interior
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PCT/CH1997/000264
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Hansjörg Cueni
Heiner Scherrer
Original Assignee
Cueni Hansjoerg
Heiner Scherrer
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
    • H01J49/34—Dynamic spectrometers
    • H01J49/42—Stability-of-path spectrometers, e.g. monopole, quadrupole, multipole, farvitrons
    • H01J49/4205—Device types
    • H01J49/421—Mass filters, i.e. deviating unwanted ions without trapping
    • H01J49/4215—Quadrupole mass filters
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    • H01J49/4205—Device types
    • H01J49/4255—Device types with particular constructional features

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a quadrupole electrode arrangement as well as a quadrupole electrode arrangement and a mass spectrometer.
  • Mass spectrometers are known in various designs and are used for the analysis of chemical structures (cf., for example, US 5,389,785, US 5,298,745, US 4,949,047, US 4,885,470, US 4,158,771 or US 3,757,115).
  • such devices have an ion source, one (or more) ion filter and an ion detector.
  • the gas ions are selected by the ion filter, which is typically formed by a quadrupole electrode arrangement with hyperbolically shaped surfaces. It is important that the hyperbolic surfaces are made very precisely and have the correct distance from each other. In particular, the precise placement of the electrode surfaces has hitherto caused considerable difficulties.
  • the object of the invention is to provide a method for producing quadrupole electrode arrangements for mass spectrometers and the like, which allows a high precision of the electrode arrangement with as little assembly effort as possible.
  • the quadrupole is essentially produced from two molded parts, each with two machined electrode surfaces and at least one coupling surface each.
  • the two parts are shaped in such a way that they can be placed and connected directly to one another with the coupling surfaces.
  • the two pairs of electrodes are just the right distance apart.
  • the invention makes use of, among other things, the fact that a single molded part with very high precision, for example by turning, milling and / or grinding can be manufactured. By already working out two electrode surfaces from a molded part, it is ensured that at least these two electrode surfaces are at the correct distance from one another.
  • the two molded parts are essentially formed by a plate-shaped carrier and a molded block fastened thereon.
  • the carrier consists of insulating material such. B. glass, the block z. B. from a conductive material such. B. stainless steel or aluminum.
  • the block is fastened to the carrier in the raw state (i.e. as a blank) and then processed.
  • the raw state i.e. as a blank
  • a half-space of the quadrupole interior is turned out of a steel plate, so that when the two parts are joined together, the interior of the quadrupole electrode arrangement is created.
  • Supply lines for evacuating the interior can also be attached to the steel plate. It is important that two electrode surfaces and one coupling surface can be produced in a single clamping.
  • a ceramic plate can also be used, which is selectively provided with a conductive layer (made of copper, gold, platinum, etc.) after the electrode surfaces have been formed.
  • the two molded parts are advantageously of mirror-symmetrical design.
  • the method is particularly suitable for the production of ion filters curved in a circular arc. Circular shapes can be produced particularly well with precision lathes.
  • the invention also has advantages in the case of linear electrode arrangements.
  • z. B provided a central hole.
  • the two beams can be aligned with each other using an expanding mandrel.
  • a quadrupole electrode arrangement produced according to the invention it is also easy to seal the interior between the electrodes in order to later to be able to generate such high vacuum. It is also possible to mill radial slots in the plates. Ion screens can later be inserted into the slots.
  • a mass spectrometer comprises an ion source, a quadrupole electrode arrangement with electrodes curved in the shape of a circular arc, and a detector. There is also a vacuum pump for evacuating the quadrupole interior. This is preferably at least partially integrated in the double plate arrangement.
  • the double-plate arrangement has a plurality of sectors separated by ion diaphragms. One of them can be filled with a gas to serve as a collision cell (breakdown of the injected ions into several individually analyzable parts).
  • Fig. 1a-c is a schematic representation of the process steps of the manufacturing process
  • FIG. 2 shows a schematic perspective illustration of two mold parts which can be joined together
  • Fig. 3 is a schematic representation of a circular quadrupole electrode arrangement in section. In principle, the same parts are provided with the same reference symbols in the drawings.
  • Figures 1a-c illustrate the essential steps of the method according to the invention.
  • a metal plate 1 eg made of steel or aluminum
  • a carrier 2 made of insulating material (eg glass).
  • the metal plate 1 and the carrier 2 are, for. B. circular disc. They can - but do not have to - have the same diameter.
  • the dimensions of the metal plate 1 depend on the quadrupole electrode arrangement to be manufactured. The thickness is e.g. B. in the range of 1 cm, the diameter in the range of 5-50 cm, in particular 10-30 cm.
  • the blank shown in Figure 1a is clamped in a clamping bracket 3.1, 3.2 of a numerically controlled milling machine ( Figure 1b). Then the desired electrode surfaces 4.1-4.4 are worked out. In the sectional view shown in FIG. 1b, they have an overbolic shape.
  • the electrode surfaces 4.1-4.4 are also designed in the form of a circular arc in a plane perpendicular to the plane of the drawing.
  • the electrode surfaces 4.1, 4.2 on the one hand and 4.3, 4.4 on the other hand belong to two different ion filters which are connected in series.
  • the electrode surfaces 4.1, 4.4 and 4.2, 4.3 represent a single continuous surface. In this case the ion filter would form an arc of more than 180 ".
  • a coupling surface 6.1 is ground in the central area within the electrode surfaces 4.2 and 4.3. This must be electrically separated from the electrode surfaces 4.2, 4.3 by an annular circumferential insulation area 5. in the Isolation area 5 and between the electrode surfaces 4.1 and 4.2 or 4.3 and 4.4, the metal plate 1 is milled down to the carrier 2. The result of this is that the connection of the metal plate 1 and the carrier 2 must be as flat or targeted as possible, so that individual components of the metal plate cannot separate from the carrier during milling.
  • a central bore 7 and a plurality of bores 8.1, 8.2 are made which go through both the metal plate 1 and the carrier 2. They serve for the subsequent connection of two molded parts as shown in FIG. 1c.
  • An expanding mandrel 9 is inserted into the central bore 7. It adjusts the two essentially mirror-symmetrical molded parts 10, 11 (and produced according to the method according to FIGS. 1a, b).
  • the mutual spacing of the electrode surfaces 4.1, 4.2 and 4.5, 4.6 etc. is predetermined by the high-precision grinding of the coupling surfaces 6.1, 6.2 of the two molded parts 10, 11 joined together. An insulating gap between opposite electrode surfaces 4.1 and 4.5, 4.2 and 4.6 is guaranteed.
  • the clamping screws 12.1, 12.2 are responsible for the full-surface contact of the coupling surfaces 6.1, 6.2.
  • the quadrupole interior is already given pretty precisely by a single molded part, since it is determined by the V-shaped incision between the electrode surfaces 4.1, 4.2 with respect to the coupling surface 6.1.
  • Each of the two mirror-symmetrical molded parts 10, 11 forms or contains half of the quadrupole interior. In this way, it is defined much more precisely than in the prior art.
  • the quadrupole electrode arrangement is easily scalable. I.e. the milling data can be calculated with a computer, scaled to the desired size and then processed with a CNC machine. Is z. If, for example, an electrode arrangement with a larger radius of curvature is required, then only the new milling data have to be calculated and transmitted and a blank of the appropriate size has to be clamped. However, nothing needs to be changed in terms of assembly.
  • the double-plate construction can be disassembled into the two molded parts without too much effort.
  • three sectors 13, 14, 15 can be formed on the molded parts 10, 11, which are separated by slots 16, 17.
  • Each of these sectors 13, 14, 15 forms an ion filter and filters the ions injected into the quadrupole arrangement.
  • Pinholes can be inserted in the slots 16, 17 in the radial direction so that the ion beam is again better focused on the input side of the next sector.
  • Sectors 13, 14, 15 only occupy approximately V * of the circular arc. The remaining quarter is a free sector 18 (for injecting and decoupling the ion beam).
  • the middle sector 14 is designed as a collision cell. I.e. this sector 14 is separated from the others and is filled with an inert gas.
  • Figure 3 shows an embodiment with an integrated vacuum system.
  • the quadrupole interior 24 must be evacuated during operation. Instead of placing the entire quadrupole electrode arrangement in an evacuated volume, certain sealed interiors between the molded parts can be selectively connected to an ultra-high vacuum pump.
  • FIG. 3 shows a section of the construction according to the invention with two carrier plates 19.1, 19.2 with the various parts in between.
  • Extremely (with respect to the central axis 31 of the carrier plates 19.1, 19.2 shown on the right in FIG. 3), two spacers 21.1, 21.2 are arranged with a seal 22 in between.
  • the electrodes 23.1-23.4 which are located radially further inside, are thus located in a gas-tight volume that is sealed off from the outside (insulation area 26, 27 and quadrupole interior space 24). This can be done via a plurality of radial channels 29 are pumped out in the spacers 25.1, 25.2.
  • the radial channels 29 are with a z. B. large slot-shaped opening 28 which extends in the direction of the central axis 31 through the support plates 19.1, 19.2.
  • the spacers 21.1, 21.2, 25.1, 25.2 and the electrodes 23.1-23.4 are rigidly connected to the carrier plates 19.1 and 19.2 by screws 20.1-20.6 in the present example.
  • a free space 30 can be provided between the carrier plates 19.1, 19.2 in the central area, in which the electronics for controlling the quadrupole electrode arrangement can be installed.
  • the electrical lines between this control circuit and the electrodes 23.1-23.4 can be led out parallel to the screws 20.2, 20.3, 20.5, 20.6 through the carrier plates 19.1 and 19.2 and connected to the circuit from there.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

Eine Quadrupol-Elektrodenanordnung wird aus zwei Formteilen (10, 11) zusammengesetzt. Jeder Formteil (10, 11) ist aus einem isolierenden plattenförmigen Träger (2) und einem darauf befestigten Metall-Rohling (1) aufgebaut. Aus dem Metall-Rohling werden je zwei der vier einander gegenüberliegenden Elektrodenflächen (4.1-4.4) z.B. herausgefräst, -gedreht oder geschliffen. Weiter verfügt jeder Formteil (10, 11) über eine geschliffene Kopplungsfläche (6.1, 6.2), welche beim Zusammenfügen der beiden Formteile den Abstand der Quadrupol-Elektrodenpaare präzis definieren.

Description

Verfahren zum Herstellen einer Quadrupol-Elektrodenanordnung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Quadrupol-Elektrodenanordnung sowie eine Quadrupol-Elektrodenanordnung und ein Massenspektrometer. Stand der Technik
Massenspektrometer sind in unterschiedlicher Ausführung bekannt und werden zur Analyse von chemischen Strukturen verwendet (vgl. z. B. US 5,389,785, US 5,298,745, US 4,949,047, US 4,885,470, US 4,158,771 oder US 3,757,115). Der- artige Geräte verfügen im Prinzip über eine lonenquelle, ein (oder mehrere) lonenfilter und einen lonendetektor. Die Gasionen werden durch das lonenfilter, welches typischerweise durch eine Quadrupol-Elektrodenanordnung mit hyperbolisch geformten Oberflächen gebildet ist, selektiert. Es ist wichtig, dass die hyperbolischen Oberflächen sehr präzise gefertigt sind und den richtigen Abstand zueinander haben. Insbesondere die präzise Plazierung der Elektrodenflächen hat bisher beträchtliche Schwierigkeiten bereitet.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Quadrupol-Elektro- denanordnungen für Massenspektrometer und dergleichen anzugeben, das bei mög- liehst geringem Montageaufwand eine hohe Präzision der Elektrodenanordnung erlaubt.
Die erfindungsgemässe Lösung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert. Demzufolge wird der Quadrupol im wesentlichen aus zwei Formteilen mit je zwei herausgearbeiteten Elektrodenflächen und mindestens je einer Kopplungsfläche herge- stellt. Die beiden Teile sind so geformt, dass sie mit den Kopplungsflächen unmittelbar aneinander gesetzt und verbunden werden können. Im zusammengefügten Zustand haben die beiden Elektrodenpaare gerade den richtigen Abstand voneinander. Die Erfindung macht unter anderem von der Tatsache Gebrauch, dass ein einzelner Formteil mit sehr hoher Präzision z.B. durch Drehen, Fräsen und/oder Schleifen hergestellt werden kann. Indem bereits zwei Elektrodenflächen aus einem Formteil herausgearbeitet werden, ist sichergestellt, dass zumindest diese beiden Elektrodenflächen den richtigen Abstand zueinander haben.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Formteile im wesent- liehen durch einen plattenförmigen Träger und einem darauf befestigten geformten Block gebildet. Der Träger besteht aus isolierendem Material z. B. Glas, der Block z. B. aus einem leitenden Material z. B. nichtrostendem Stahl oder Aluminium. Im Rahmen des erfindungsgemässen Herstellungsverfahrens wird der Block im Rohzustand (d. h. als Rohling) auf dem Träger befestigt und dann bearbeitet. In diesem Sinn wird z. B. aus einer Stahlplatte ein Halbraum des Quadrupol-Innenraums ausgedreht, so dass beim Zusammenfügen der beiden Teile der Innenraum der Quadrupol-Elektrodenanordnung entsteht. In der Stahlplatte können auch Zuleitungen zum Evakuieren des Innenraums angebracht werden. Wichtig ist, dass in einer einzigen Aufspannung zwei Elektrodenflächen und eine Kopplungsfläche hergestellt werden können.
Anstelle einer Metallplatte kann auch eine Keramikplatte verwendet werden, die nach dem Formen der Elektrodenflächen selektiv mit einer leitenden Schicht (aus Kupfer, Gold, Platin etc.) versehen wird.
Mit Vorteil sind die beiden Formteile spiegelsymmetrisch ausgebildet. Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung von kreisbogenförmig gekrümmten lonen- filtern. Mit Präzisionsdrehbanken lassen sich Kreisformen besonders gut herstellen. Auch bei linearen Elektrodenanordnungen bringt die Erfindung jedoch Vorteile.
Um zwei kreisscheibenförmige Teile präzis zusammenfügen zu können, ist z. B je eine zentrale Bohrung vorgesehen. Mit einem Spreizdorn können die beiden Träger aufeinander ausgerichtet werden.
Bei einer erfindungsgemäss hergestellten Quadrupol-Elektrodenanordnung ist es auch einfach, den Innenraum zwischen den Elektroden abzudichten, um später das erfor- derliche Hochvakuum erzeugen zu können. Weiter ist es möglich, radiale Schlitze in die Platten einzufräsen. In die Schlitze können später lonenblenden eingesetzt werden.
Ein erfindungsgemässes Massenspektrometer umfasst eine lonenquelle, eine Quadrupol-Elektrodenanordnung mit kreisbogenförmig gekrümmten Elektroden und einen Detektor. Weiter ist eine Vakuumpumpe zum Evakuieren des Quadrupol-Innenraums vorhanden. Diese ist vorzugsweise zumindest teilweise in der Doppelplattenanordnung integriert. Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform hat die Doppelplattenanordnung mehrere durch lonenblenden (engl. Lens) getrennte Sek- toren. Einer davon kann mit einem Gas gefüllt sein, um als Kollisionszelle (collision cell) zu dienen (Zerlegung der eingeschossenen Ionen in mehrere einzeln analysierbare Teile).
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die zur Erläuterung der Ausführungsbeispiele verwendeten Zeichnungen zeigen:
Fig. 1a-c Eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte des Herstellungsverfahrens;
Fig. 2 eine schematische perspektivische Darstellung zweier zusammenfügbarer Formteile;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer kreisförmigen Quadrupol-Elektrodenanordnung im Schnitt. Grundsätzlich sind in den Zeichnungen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Figuren 1a-c veranschaulichen die wesentlichen Schritte des erfindungsgemässen Verfahrens. Gemass Figur 1a wird zunächst eine Metallplatte 1 (z. B. aus Stahl oder Aluminium) auf einen Träger 2 aus isolierendem Material (z. B. Glas) geklebt und/oder geschraubt. Die Metallplatte 1 und der Träger 2 sind z. B. kreisscheibenförmig. Sie können - müssen aber nicht - den gleichen Durchmesser haben. Die Dimensionen der Metallplatte 1 hängen von der zu fertigenden Quadrupol-Elektrodenanordnung ab. Die Dicke liegt z. B. im Bereich von 1 cm, der Durchmesser im Bereich von 5-50 cm, insbesondere 10-30 cm.
Der in Figur 1a gezeigte Rohling wird in einer Spannhalterung 3.1 , 3.2 einer numerisch gesteuerten Fräsmaschine eingespannt (Figur 1b). Dann werden die gewünschten Elektrodenflächen 4.1-4.4 herausgearbeitet. In der in Figur 1b gezeigten Schnittdarstellung haben sie eine überbolische Form. Die Elektrodenflächen 4.1-4.4 sind zudem in einer zur Zeichenebene senkrechten Ebene kreisbogenförmig gestaltet. Die Elektrodenflächen 4.1, 4.2 einerseits und 4.3, 4.4 andererseits gehören im vorliegenden Beispiel zu zwei verschiedenen lonenfiltern, die seriell hintereinander geschaltet sind. Es ist aber durchaus denkbar, dass bei einer anderen Ausführungsform die Elektrodenflächen 4.1 , 4.4 und 4.2, 4.3 eine einzige durchgehende Fläche darstellen. In diesem Fall würde das lonenfilter einen Kreisbogen von mehr als 180" bilden.
Im zentralen Bereich innerhalb der Elektrodenflächen 4.2 und 4.3 wird eine Kopplungsfläche 6.1 geschliffen. Diese muss durch einen ringförmig umlaufenden Isolationsbereich 5 von den Elektrodenflächen 4.2, 4.3 elektrisch getrennt werden. Im Isolationsbereich 5 und zwischen den Elektrodenflächen 4.1 und 4.2 bzw. 4.3 und 4.4 ist die Metallplatte 1 bis auf den Träger 2 heruntergefräst. Daraus ergibt sich, dass die Verbindung von Metallplatte 1 und Träger 2 möglichst ganzflächlich bzw. gezielt erfolgen muss, so dass sich beim Fräsen nicht einzelne Bestandteile der Metallplatte vom Träger lösen können.
Weiter werden eine zentrale Bohrung 7 und mehrere Bohrungen 8.1 , 8.2 angebracht, die sowohl durch die Metallplatte 1 als auch den Träger 2 hindurchgehen. Sie dienen zum nachfolgenden Verbinden von zwei Formteilen wie in Figur 1c gezeigt. In die zentrale Bohrung 7 wird ein Spreizdorn 9 eingesetzt. Er justiert die beiden im wesent- liehen spiegelsymmetrischen (und nach dem Verfahren gemäss Figuren 1a, b hergestellten) Formteile 10, 11.
Der gegenseitige Abstand der Elektrodenflächen 4.1 , 4.2 und 4.5, 4.6 etc. wird durch den hochpräzisen Schliff der aneinandergefügten Kopplungsflächen 6.1, 6.2 der beiden Formteile 10, 11 vorgegeben. Dabei ist ein isolierender Spalt zwischen gegen- überliegenden Elektrodenflächen 4.1 und 4.5, 4.2 und 4.6 gewährleistet. Die Spannschrauben 12.1 , 12.2 sind für den ganzflächigen Kontakt der Kopplungsflächen 6.1 , 6.2 verantwortlich.
Das soeben beschriebene Ausführungsbeispiel zeichnet sich namentlich durch folgende Vorteile aus:
a) Mehrere Elektrodenflächen sind an einem einzigen Formteil ausgebildet und können in einer Aufspannung bearbeitet werden. Alle innerhalb einer Aufspannung bearbeitbaren Formen können mit sehr hoher Präzision hergestellt werden, wobei die geometrischen Abstände der verschiedenen Flächen zueinander genau festgelegt sind. b) Unebenheiten zwischen Metallplatte (1) und Träger (2) können gegebenenfalls durch Auftragen von Leim ausgeglichen werden.
c) Die Quadrupol-Elektrodenanordnung entsteht durch Zusammenfügen von nur zwei nach demselben Verfahren bearbeiteten Formteilen. Montagebedingte Ungenauigkeiten können auf ein minimales Mass reduziert werden.
d) Der Quadrupol-Innenraum ist im Prinzip schon durch einen einzigen Formteil ziemlich genau vorgegeben, da er durch den V-förmigen Einschnitt zwischen den Elektrodenflächen 4.1 , 4.2 in bezug auf die Kopplungsfläche 6.1 bestimmt ist. Jeder der beiden spiegelsymmetrischen Formteile 10, 11 bildet bzw. beinhaltet eine Hälfte des Quadrupol-Innenraums. Auf diese Weise ist dieser viel genauer definiert als beim Stand der Technik.
e) Indem nur zwei Formteile (und nicht eine Vielzahl wie beim Stand der Technik) zusammengefügt werden müssen, ist der Montageaufwand verhältnis- mässig klein. Der Spreizdorn sichert die exakte Positionierung. Ein weiterer Genauigkeitsgewinn ergibt sich daraus, dass die Formteile direkt miteinander und nicht über ein zusätzliches Halterungsorgan verbunden sind.
f) Die Quadrupol-Elektrodenanordnung ist leicht skalierbar. D. h. die Fräsdaten können mit einem Computer berechnet, auf die gewünschte Grosse skaliert und dann mit einer CNC-Maschine abgearbeitet werden. Wird z. B. eine Elek- trodenanordnung mit grösserem Krümmungsradius benötigt, dann müssen nur die neuen Fräsdaten berechnet und übertragen und ein Rohling entsprechender Grosse eingespannt werden. Montagemässig dagegen muss nichts verändert werden.
g) Die Doppelplattenkonstruktion kann im Rahmen einer Revision ohne allzu- grossen Aufwand in die beiden Formteile zerlegt werden. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, können auf den Formteilen 10, 11 drei Sektoren 13, 14, 15 ausgebildet sein, die durch Schlitze 16, 17 getrennt sind. Jeder dieser Sektoren 13, 14, 15 bildet einen lonenfilter und führt eine Filterung der in die Quadrupol-Aπordnung eingeschossenen Ionen durch. In die Schlitze 16, 17 können in radialer Richtung Lochblenden eingesetzt werden, damit eingangsseitig des nächsten Sektors der lonenstrahl wieder besser fokussiert ist. Die Sektoren 13, 14, 15 nehmen nur etwa V* des Kreisbogens ein. Der verbleibende Viertel ist ein freier Sektor 18 (zum Einschiessen und Auskoppeln des lonenstrahls).
Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der mittlere Sektor 14 als collision cell ausgeführt. D. h. dieser Sektor 14 ist von den übrigen abgetrennt und wird mit einem Edelgas gefüllt.
Der funktionelle Aufbau eines Massenspektrometers (einschliesslich Kollisionskammer) ist aus dem Stand der Technik bekannt und braucht an dieser Stelle nicht weiter erläutert zu werden.
Figur 3 zeigt eine Ausführungsform mit integriertem Vakuumsystem. Bekanntlich muss der Quadrupol-Innenraum 24 im Betrieb evakuiert werden. Anstatt nun die ganze Quadrupol-Elektrodenanordnung in ein evakuiertes Volumen zu setzen, können selektiv gewisse abgedichtete Innenräume zwischen den Formteilen an eine Ultrahochvakuum-Pumpe angeschlossen werden.
In Figur 3 ist ein Ausschnitt der erfindungsgemässen Konstruktion mit zwei Träger- platten 19.1, 19.2 mit den diversen dazwischenliegenden Teilen gezeigt. Zuäusserst (bezüglich der in Figur 3 rechts dargestellten Zentralachse 31 der Trägerplatten 19.1 , 19.2) sind zwei Abstandshalter 21.1 , 21.2 mit einer dazwischenliegenden Dichtung 22 angeordnet. Die radial weiter innenliegenden Elektroden 23.1-23.4 befinden sich somit in einem gasdicht gegen aussen abgeschlossenen Volumen (Isolationsbereich 26, 27 und Quadrupol-Innenraum 24). Dieses kann über eine Mehrzahl von radialen Kanälen 29 in den Abstandshaltern 25.1, 25.2 abgepumpt werden. Die radialen Kanäle 29 sind mit einer z. B. grossen schlitzförmigen Öffnung 28 verbunden, welche in Richtung der Zentralachse 31 durch die Trägerplatten 19.1, 19.2 verläuft.
Die Abstandshalter 21.1 , 21.2, 25.1 , 25.2 und die Elektroden 23.1-23.4 sind im vor- liegenden Beispiel durch Schrauben 20.1-20.6 mit den Trägerplatten 19.1 bzw. 19.2 starr verbunden. Zwischen den Trägerpiatten 19.1, 19.2 kann im zentralen Bereich ein Freiraum 30 vorgesehen sein, in welchem die Elektronik zur Ansteuerung der Quadrupol-Elektrodenanordnung eingebaut werden kann. Die elektrischen Leitungen zwischen dieser Ansteuerschaltung und den Elektroden 23.1-23.4 können parallel zu den Schrauben 20.2, 20.3, 20.5, 20.6 durch die Trägerplatten 19.1 und 19.2 herausgeführt und von dort mit der Schaltung verbunden sein.
Es versteht sich, dass die einzelnen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele in unterschiedlichster Weise kombiniert werden können. Entsprechend können die unterschiedlichsten Anwenderbedürfnisse erfüllt werden.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass durch die Erfindung ein Herstellungsverfahren geschaffen worden ist, das eine hochpräzise Positionierung der Elektroden bei minimalem Montageaufwand ermöglicht. Wirtschaftlich gesehen ergibt sich dadurch auch eine Reduktion der Herstellungskosten. Die auf diese Weise hergestellten Geräte sind sehr kompakt und erleichtern den mobilen Einsatz von Massenspektrometern.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen einer Quadrupol-Elektrodenanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Formteile (10, 11) mit je zwei herausgearbeiteten Elektrodenflächen (4.1 , 4.2; 4.3, 4.4) und je mindestens einer Kopplungsfläche (6.1 , 6.2) erstellt werden, so dass die Elektrodenflächen (4.1-4.4) beim Zusammenfügen der Formteile (10, 11) an den Kopplungsflächen (6.1 , 6.2) einen gewünschten Quadrupol-Innenraum (24) begrenzen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Formteile (10, 11 ) aus einem plattenförmigen Träger (2) und einem darauf angebrachten Rohling (1 ) gefertigt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Formteile (10, 11) im wesentlichen spiegelsymmetrisch ausgebildet werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) aus isolierendem Material, insbesondere Glas, und der Rohling (1) aus Metall, insbesondere Stahl besteht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Formteile (10,11) aus kreisscheibenförmigen Platten hergestellt werden und mit einer zentralen Bohrung (7) zum justierten Verbinden versehen werden.
6. Quadrupol-Elektrodenanordnung, insbesondere für die Massenspektrographie, aufgebaut aus zwei plattenartigen Formteilen (10, 11), die je zwei eingeformte
Elektrodenflächen (4.1 , 4.2 bzw. 4.3, 4.4) haben und über Kopplungsflächen (6.1 , 6.2) derart aneinander gefügt sind, dass die Elektrodenflächen (4.1-4.4) den gewünschten Quadrupol-Innenraum begrenzen.
7. Quadrupol-Elektrodenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammengefügten Formteile (19.1, 19.2) einen vakuumdichten Innenraum (24, 26, 27) einschliessen, der über Kanäle (28, 29), die in den Formteilen (19.1 , 19.2) vorgesehen sind, abgepumpt werden kann.
8. Quadrupol-Elektrodenanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Formteilen (19.1, 19.2.) ein Freiraum (30) für eine Steuerschaltung vorgesehen ist.
9. Quadrupol-Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile mehrere kreisbogenförmige Sektoren mit dazwi- sehen angeordneten radial verlaufenden Schlitzen bilden.
10. Massenspektrometer mit einer Quadrupol-Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9.
PCT/CH1997/000264 1996-07-10 1997-07-10 Verfahren zum herstellen einer quadrupol-elektrodenanordnung WO1998001888A1 (de)

Priority Applications (2)

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