WO2006119966A2 - Verfahren und vorrichtungen zum massenselektiven ionentransport - Google Patents

Verfahren und vorrichtungen zum massenselektiven ionentransport Download PDF

Info

Publication number
WO2006119966A2
WO2006119966A2 PCT/EP2006/004332 EP2006004332W WO2006119966A2 WO 2006119966 A2 WO2006119966 A2 WO 2006119966A2 EP 2006004332 W EP2006004332 W EP 2006004332W WO 2006119966 A2 WO2006119966 A2 WO 2006119966A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ions
electrodes
electrode
mass
acceleration
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/004332
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2006119966A3 (de
Inventor
Michael Wiedenbeck
Original Assignee
Geoforschungszentrum Potsdam
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Geoforschungszentrum Potsdam filed Critical Geoforschungszentrum Potsdam
Priority to US11/913,202 priority Critical patent/US7858931B2/en
Priority to GB0721397A priority patent/GB2439896A/en
Publication of WO2006119966A2 publication Critical patent/WO2006119966A2/de
Publication of WO2006119966A3 publication Critical patent/WO2006119966A3/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H01J49/422—Two-dimensional RF ion traps
    • H01J49/4235—Stacked rings or stacked plates

Definitions

  • the invention relates to methods for the mass-selective transport of ions through an ion conductor, to methods for the mass-selective detection of ions, in particular for mass spectroscopic examination of ions, ion conductors for the mass-selective transport of ions and mass spectrometers equipped with such ion conductors.
  • Mass spectrometry is a widely used ion mass analysis method that is characterized by high sensitivity, specificity, speed and economy. Therefore, numerous applications of mass spectrometry in basic research and in the fields of analytical chemistry, medicine, pharmacy, semiconductor technology, environmental and hydrocarbon research and characterization of nanomaterials are known. Mass spectrometry is generally based on separation of ions as a function of their masses, the practice of which has heretofore been to disclose the following three methods of mass separation.
  • an ion beam is passed through a magnetic field in which the ions are steered depending on the mass-charge ratio on trajectories with different radii.
  • ions are vibrated during movement by a quadrupole ion conductor.
  • the mass separation is based on the fact that certain ions, for the mass-charge ratio of which a resonance condition in the ion conductor is fulfilled, can pass the ion conductor and reach an ion detector.
  • TOF mass spectrometry ions drift at a rate that depends on the mass-to-charge ratio.
  • An ion detector captures light ions that are increasingly heavier over time.
  • WH Bennett has described in the "Journal of Applied Physics" (Vol. 21, 1950, page 143 ff.) A mass spectrometer in which the mass separation takes place in an ion conductor with a plurality of grating electrodes arranged one after the other in the direction of movement of the ions
  • Grid electrodes are arranged in groups of three electrodes, each of which has a high frequency voltage applied to the middle electrode, and this arrangement of grid electrodes is only permeable to ions of a certain mass, so that it can be used as a mass filter for mass spectrometry Technique consists in the fact that there is a fixed relation between the set high frequency and the vertical distance of the electrode grids, depending on the mass of the ions to be detected it may be necessary to change the distance between the electrode grids.
  • Another disadvantage arises from the fact that the ion conductor described by WH Bennett has only a limited mass dependence of the permeability, so that the resolution of the mass separation is limited.
  • the object of the invention is to specify improved methods for mass separation, in particular for mass spectrometry, with which the disadvantages of the conventional techniques are avoided.
  • the mass separation should in particular be carried out with a reduced device complexity and have a high mass resolution.
  • the object of the invention is also to provide improved ion conductors which can be used as mass filters.
  • the ion conductors should have a simplified structure and be easy to control.
  • the object of the invention according to another aspect is to provide improved methods and apparatus for mass spectrometry.
  • the present invention is based on the general technical teaching of moving ions under the action of electric fields generated with electrodes along the trajectory of the ions.
  • the electric fields are generated by the electrodes with pulsed, preferably rectangular acceleration voltages (voltage pulses) are applied.
  • each ion passes each of the individual electrodes after a time which depends on the velocity and acceleration of the ion.
  • the velocity of the ion is determined by the original kinetic energy in providing the ions, the mass-to-charge ratio of the ions, and the electric field effects at the individual electrodes. Accordingly, the acceleration voltages as voltage pulses to the
  • Electrodes are arranged so that only ions that have a predetermined, sought target mass (so-called target ions) along the straight trajectory a net gain of kinetic energy and, accordingly, experience an acceleration. There is a mass-dependent change in the kinetic energy of the ions. Ions with the target mass are accelerated more than other ions. For this purpose, the amplitudes of the acceleration voltages and / or the duration of the pulse-shaped application of the electrodes along the trajectory are varied. The remaining ions, which have a different mass-to-charge ratio, experience a deceleration or a significantly lower energy gain.
  • the electrodes on the motion path for linear mass separation are not subjected to a high-frequency voltage but to voltage pulses whose start time and duration can be set.
  • the voltage pulses are provided at the individual electrodes with predeterminable cycle times. Due to the adjustability of the voltage pulses, a degree of freedom not given in conventional high-frequency technology is achieved, which opens up the possibility of effective and individual electrode control.
  • pulsed acceleration voltages with adjustable phase parameters the Target ions are accelerated with unprecedented mass selectivity between the individual electrode pairs.
  • this concept offers unprecedented flexibility of the circuit between multiple mass-to-charge ratios of the target ions.
  • the pulsed acceleration voltages may be provided by voltage pulses selectively applied to the individual electrodes by a pulse generator. According to a preferred embodiment of the invention, however, the acceleration voltages are replaced by a pulse generator.
  • Switching process provided by the individual electrodes are acted upon in accordance with a predetermined timing scheme with at least one acceleration voltage.
  • At least a first acceleration voltage is used, which is attractive to and accelerates ions as they approach an electrode.
  • the first acceleration voltage can be advantageously provided as a DC voltage. It has a sign opposite to the charge of the target ions and is continuously applied to one of the electrodes or to an electrode group to which the target ions are currently approaching as they move along the trajectory.
  • at least a second accelerating voltage is used, which repels ions upon removal from an electrode and thus accelerates.
  • the two ⁇ th acceleration voltage can advantageously also be provided as a DC voltage. It has a sign that is the same for charging the target ions and is continuously applied to one of the electrodes or to an electrode group from which the target ions are currently moving as they move along the path of movement.
  • the first (attractive) and second (repelling) acceleration voltages are used in combination, so that the mass-selective acceleration is enhanced. If the current voltage pulse not only ends when a target electrode passes the target ion, but transitions into a voltage pulse of opposite sign, an additional energy gain at the electrode can advantageously be achieved by the target ions.
  • the first and / or second acceleration voltages are preferably generated by a voltage supply device, wherein a continuous high-frequency switching for connection of the electrodes, to which the target ions approach and / or from which the target ions move away, is provided with the voltage supply device is.
  • a high-precision switching is preferably implemented.
  • Advantages with regard to a particularly effective acceleration of only the target ions can result if the first and / or second acceleration voltages are applied to the electrodes in accordance with a predetermined time pattern in such a way that a field effect of a currently considered electrode is determined.
  • Rode is exerted on an ion when the ion is in the respective preceding and / or following electrode spacing.
  • the current electrode is connected to the voltage supply device as soon as the target ions are at an electrode gap in front of the previous electrode and until the target ions pass the current electrode.
  • the current electrode for application of the second, repulsive acceleration voltage is connected to the voltage supply device in the time interval when the target ions pass the observed electrode and until they are at an electrode gap after the observed electrode.
  • the timing scheme may be extended such that a currently viewed electrode is already connected to the first acceleration voltage when the target ions are still at an electrode gap ahead of the previous electrode.
  • a field effect of the observed electrode is not yet given at this time, since the field effect only covers the adjacent electrode spacings of one electrode.
  • the field effect can begin immediately upon passage of the target ions through the preceding electrode. Accordingly, the second acceleration voltage can remain applied to the current electrode until the target ions are at an electrode distance to the subsequent electrode.
  • the pulse-shaped acceleration voltages are applied to the electrodes in such a way that an electrical potential, which has an accelerating effect on the target ions, moves with increasing speed along the path of movement of the ions.
  • the timing of the individual electrodes is tuned so that the target ions in comparison to all other ion experience a greater net energy gain from this dynamic potential.
  • a particular advantage of the invention is that with a high number of at least 3 electrodes, more preferably at least 10, z. B. 20, 30, 40, 50 or more electrodes, a maximum transfer of kinetic energy can be achieved only on the target ions. For example, with 201 electrodes and an amplitude of the voltage pulses of +/- 5 V, singly charged ions can experience an energy gain of 1000 eV. The combination of the first and second acceleration voltages would even result in a total energy gain of 2000 eV.
  • An important advantage of using low voltage is that no large voltage gradients occur, allowing for a gentle examination of organic compounds.
  • no highly stable high voltage sources or electromagnets are needed, so that a mass separation can be implemented inexpensively with a simple construction.
  • the electrodes are all connected to a common voltage supply device, wherein for the application of the acceleration voltages, a continuous switching is provided for connecting in each case one of the electrodes to the voltage supply device.
  • the switching comprises the temporary connection of the individual electrodes to the voltage supply device in such a way that the above-described, accelerated moving potential is formed. Continuous switching with a single power supply (or two power supply directions), the device complexity of mass separation is greatly simplified.
  • the invention is based on the general technical teaching to provide a method for the mass-selective detection of ions, in which first an ion source device is actuated in order to provide free ions from a sample. The ions are moved by the method according to the invention through an ion conductor which comprises said electrodes for the mass-selective transmission of kinetic energy to the target ions. Finally, with an ion detector device, the ions that have passed through the ion conductor are detected.
  • the advantage of this method is that the mass filter characteristic of the ion conductor can be determined by the control of the ion conductor and in particular the temporal control of the voltage pulses of the individual electrodes.
  • Movement is provided by an energy filter device (braking device), advantageously, the selectivity of the detection of ions will be significantly improved.
  • the ions emerging from the ion conductor comprise the target ions and optionally remaining ions with other masses. Since the target ions differ from the other ions by a significantly increased energy, a reliable and complete separation can be achieved in the downstream energy filter.
  • Such an energy filter may comprise a deceleration plate (so-called “retardation lens”) or a pair of electrostatic deflection plates with a subsequent mechanical window (so-called “electrostatic analyzer”).
  • the operation of the energy filter is adjusted so that only those accelerated at the electrodes of the ion conductor
  • the target ions with the increased energy can pass through the energy filter, while the remaining ions are retained.
  • the ion source device can quasi-continuously provide ions which are transported through the ion conductor. In this general case, only the target ions will reach the end of the ion conductor with the increased energy reaching the first electrode of the ionic conductor at an appropriate time.
  • the operation of the ion source device and the control of the ion conductor are timed. It is preferably provided a pulse-shaped operation of the ion source device. With the operation of the ion source device, a reference time is determined after which, with a predetermined delay, the accelerating potential corresponding to the desired timing scheme passes through the ion conductor.
  • a particular advantage of the invention is the use of mass-selective ion transport in mass spectrometry.
  • the timing of the ion conductor is varied so that it is accelerated successively for different masses. Accordingly, the mass distribution of ions obtained from a sample to be examined can be detected.
  • the present invention is based on the provision of an ion conductor for the mass-selective transport of ions, which contains electrodes in connection with a voltage supply device, which is used to generate pulse-shaped acceleration voltages at the Electrodes is set up.
  • the ion conductor according to the invention has a considerably greater variability in the adaptation to different ion masses, without having to change the distances of the electrodes along the path of movement of the ions.
  • the ion conductor according to the invention advantageously makes it possible to focus the energy distribution of the target ions.
  • the voltage supply device is equipped with a switching device with which the acceleration voltage (s) from one or two common voltage sources can be continuously applied to the electrodes arranged successively along the path of movement.
  • the switching device which is triggered by a control device, the beginning and the duration of the acceleration voltages applied to each of the electrodes can be determined.
  • a low voltage source with low power is sufficient to operate the ion conductor. This enables, in particular, mobile operation of the ion conductor or of a mass spectrometer equipped with it.
  • the voltage supply device is furthermore equipped with a synchronization device for controlling the switching device, there are advantages for the timing of the switching device with the operation of an ion source device with which the ions are provided.
  • the electrodes of the ion conductor are essentially formed in planar fashion from a conductive material, advantages can result for a compact construction of the ion conductor.
  • the electrodes are oriented parallel relative to each other and perpendicular to the path of movement of the ions. They each have a preferably central passage opening, through which the trajectory of the ions passes. Particularly preferred metallic plates are provided. Alternatively, electrodes may be provided in the form of wire mesh.
  • a mass spectrometer equipped with the ion conductor according to the invention constitutes an independent subject matter of the invention.
  • the mass spectrometer is preferably provided with a detector device, such as e.g. B. a secondary electron multiplier equipped.
  • the detector device is provided in the direction of movement of the ions through the ion conductor after the energy filter device.
  • an acceleration device is provided between the energy filter device and the detector device, with which ions can be accelerated to the detector device.
  • the present invention is characterized by the following further advantages and features.
  • the mass-selective transport of ions enables mass separation by different kinetic energies of the ions.
  • the variation of the amplitudes of the acceleration voltages and / or the duration of the pulse-like loading of the electrodes along the path of motion means a constant acceleration of the "wave" of the pulsed acceleration voltages along the path of motion due to the predetermined energy gain of the target ions - Constant and / or constantly changing field gradients, while all other ions undergo a deviating, time-variable gradient
  • the target ions are accelerated in one direction only (along the trajectory) Acceleration voltages (DC low voltages) for each electrode are given the given knowledge of the geometry of the system and the mass-to-charge ratio of the target ions.
  • the electrodes are preferably controlled such that in each case two target ion groups do not approach within less than two plate spacings within the ion conductor.
  • Another aspect of this device is the possibility of simultaneously guiding ions from a plurality of start pulses in the ion conductor, which enables a significantly increased clock frequency.
  • the detection system according to the invention can be operated at high speed in the high frequency range (MHz).
  • the mass separation can be carried out with an extremely high mass resolution (M / ⁇ M ⁇ 200).
  • Fig. 1 a schematic representation of an embodiment of a mass spectrometer according to the invention.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of the mass-selective acceleration of ions on plate electrodes.
  • FIG. 1 illustrates, in a schematic sectional view, a mass spectrometer 100 which is equipped with an ion conductor 30 according to the invention.
  • the mass spectrometer 100 comprises an ion source device 10, the ion conductor 30, an energy filter device 40 and an ion detector device 50, which are arranged in an evacuable chamber 60 and connected to a control device 70.
  • the ion source device 10 comprises a particle source 11 and an extraction electrode 12.
  • the particle source 11 is an ion source, e.g. If, for example, an electrospray device or a MALDI source is used, the extraction electrode 12 serves for the pulse-shaped release of ions.
  • the particle source 11 a neutral particle source, as z.
  • the extraction electrode additionally serves as an ionization electrode
  • another ionizer may be provided which is based, for example, on pulsed irradiation of neutral particles from the particle source 11 Particle source 11 and the extraction electrode 12 may comprise an ion storage device, as known from conventional mass spectrometry.
  • the ion source device comprises the following three electrodes.
  • a repeller electrode is provided to accelerate charged particles from a sample to the desired trajectory.
  • an extraction electrode is provided, from which charged particles are allowed to pass on the trajectory towards the ion conductor.
  • a drift zone Electrode is provided, which limits the drift zone on the side of the ion source device.
  • a voltage of a few volts above or below the voltage of the extraction electrode is applied in a pulse shape.
  • the drift zone electrode like the first electrode 31 of the ion conductor 30, is at ground potential.
  • the drift zone electrode is omitted.
  • the function of the drift zone electrode is taken over by the first electrode 31 of the ion conductor 30.
  • no drift zone, but an acceleration stage with a constant electrostatic gradient is provided.
  • an ion beam is extracted, which moves along a movement path 1 with a course corresponding to the reference line shown in dashed lines.
  • the ion beam is extracted in a pulsed manner according to a preferred embodiment of the invention.
  • a reference time is determined with which the application of voltage to the electrodes of the ion conductor 30 is timed.
  • the ions After extraction from the ion source device 10, the ions initially move through a drift zone 2.
  • the optionally provided drift zone 2 may be free of electrical gradients or may have a static gradient.
  • In the drift zone 2 with a length of z. B. 20 cm is z. B. a potential of 50V provided.
  • the ion conductor 30 comprises a plurality of plate-shaped electrodes 31, 32, 33... (Schematically illustrated). Each plate-shaped electrode has a thickness of z. B. 500 .mu.m, wherein the vertical electrode spacing between the electrodes e. B. 5 mm.
  • the electrodes are insulated relative to one another by, for example, an evacuated free space being present in the electrode spacings between the electrodes.
  • the electrodes have, for example, a rectangular or circular shape with an extension of z. B. a few cm.
  • Each electrode has an opening 36 in the middle with one
  • each electrode has a separate connecting line for connection to the control device 70, via which the electrode can be subjected to voltage pulses in accordance with the method explained below.
  • the first electrode 31 is at a constant potential, for. B. to ground.
  • the energy filter device 40 After the last electrode of the ion conductor 30, the energy filter device 40 is provided.
  • the distance of the energy filter device 40 (area 3) from the ion conductor 30 along the movement path 1 is z. B. 1 cm.
  • the energy filter device 40 includes, for example, a per se known retardation lens or baffles that form an energy filter. High enough energy ions can pass through this energy filter and be detected with the ion detector 50 mounted immediately after the energy filter 40.
  • a shielding of the retardation lens or of the deflection plate pair or a sufficiently high distance of the energy filter device 40 from the ion conductor 30 is provided.
  • the ion detector device 50 comprises a known detector, such. B. a secondary electron multiplier.
  • the parts 40, 50 are connected to corresponding power supplies 75 in the controller 70.
  • the control device 70 contains a voltage supply device with two low-voltage sources 71, 72, a switching device 73, with which one or more electrodes can be connected to one of the low-voltage sources 71, 72 simultaneously, and a synchronization device 74 for the time control of the switching device as a function of Actuation of the ion source device 10.
  • an acceleration device for. B.
  • an acceleration electrode 51 may be provided for Nachbeatung the ions that have passed the energy filter device 40.
  • these ions can be accelerated to an energy above the sensitivity threshold of the photomultiplier 50 (eg, a few keV).
  • the provision of the accelerator is required in particular if the ion conductor only supplies an energy below the sensitivity threshold (eg a few hundred eV).
  • ion guide 30 for mass-selective transport of ions includes the procedure illustrated below.
  • neutral particles ionization eg with electrons or photons
  • a voltage of -50 V is applied to the first electrode of the ion conductor 30 relative to Extraction electrode 12 at.
  • the entire ion source device 10 with the extraction electrode 12 is at a positive voltage and the first electrode of the ion conductor is grounded.
  • a reference signal is applied to the synchronization device 74, with which the switching device 73 is controlled to apply voltage pulses to the electrodes 31, 32, 33.
  • An accelerating voltage pulse must be applied to each electrode at the time when the ions with the desired mass-to-charge ratio (target ions) are in front of the corresponding electrode.
  • FIG. 2 shows a part of the ion conductor with the electrodes 32, 33, 34 and 35, in each case with electrode spacings 32.1, 33.1 and 34.1.
  • positively charged target ions move from left to right.
  • the repulsive acceleration voltage (for example + 5 V) at the electrode 32 and the attractive acceleration voltage (eg -5 V) at the electrode 33 are present. While the target ions are still at the electrode spacing 32 Electrode 33 are already applied to the electrode 34 with the attractive acceleration voltage (- 5 V).
  • FIG. 2B corresponds to the situation in FIG. 2A, wherein the target ions have now been transported further by one electrode gap and are thereby additional kinetic energy from the potential between the electrodes 33 and 34 have won.
  • the timing of the individual electrodes is tuned so that only the target ions with the desired target mass from the dynamically moving voltage field receive the maximum net energy gain.
  • Other ions with, for example, higher masses arrive later at the respectively driven electrode and thus do not experience the full gain of the kinetic energy as the target ions.
  • the desired time scheme is determined by a control computer contained in the control device 70 in dependence on the operating parameters of the mass spectrometer 100 and the masses and charges of the target ions sought.
  • the calculation of the timing for actuating the switching device 73 is based on the known equations of motion of charged particles in electric fields.
  • the target ions will clearly differ from the remaining ions by an increased energy, unless they have already been deposited or evacuated on parts of the chamber 60. This allows the final energy separation with the energy filter device 40.
  • a retardation lens for example, a plate with an opening 41 in the middle is used, to which a high static voltage is applied. For example, if a deceleration voltage of
  • the deceleration voltage of the retarda- is generally chosen to be higher than the maximum energy of non-interest ions.
  • two baffles may be used to deflect ions of higher energy (target ions) less than the remaining non-interest ions. Immediately after the two baffles, a mechanical window is provided which allows only the ions of interest to pass.
  • a fast switching device is used for the electrodes.
  • the switching time is preferably chosen so that it is at most about 10% of the time of flight of the ions in the electrode spacings between the electrodes.
  • the mass resolution can be described by the ratio M / ⁇ M, which is characteristic of the separability of ions with similar but not identical mass-to-charge ratios.
  • the voltage control is set so that the lighter mass has already passed through several electrodes before the heavier mass enters the ion conductor 30.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zum massenselektiven Transport von Ionen, insbesondere in einem Massenspektrometer, umfasst die Schritte Bewegung der Ionen auf einer Bewegungsbahn (1), an der eine Vielzahl von Elektroden (31, 32, 33, ...) angeordnet sind, und Beaufschlagung der Elektroden (31, 32, 33, ...) mit Beschleunigungsspannungen, unter deren Wirkung die Ionen eine massenabhängige Geschwindigkeitsänderung erfahren, wobei die Elektroden (31, 32, 33, ...) mit den Beschleunigungsspannungen pulsförmig derart beaufschlagt werden, dass entlang der Bewegungsbahn (1) Ziel-Ionen mit einer vorbestimmten ZielMasse beschleunigt werden. Es wird auch ein Ionenleiter (30) zum massenselektiven Transport von Ionen, insbesondere in einem Massenspektrometer beschrieben.

Description

Verfahren und Vorrichtungen zum massenselektiven
Ionentransport
Die Erfindung betrifft Verfahren zum massenselektiven Transport von Ionen durch einen Ionenleiter, Verfahren zur massenselektiven Detektion von Ionen, insbesondere zur massenspekt- roskopischen Untersuchung von Ionen, Ionenleiter zum massen- selektiven Transport von Ionen und Massenspektrometer, die mit derartigen Ionenleitern ausgestattet sind.
Die Massenspektrometrie ist ein weit verbreitetes Messverfahren zur Analyse von Ionenmassen, das sich durch eine hohe Empfindlichkeit, Spezifizität , Schnelligkeit und Wirtschaftlichkeit auszeichnet. Es sind daher zahlreiche Anwendungen der Massenspektrometrie in der Grundlagenforschung und den Gebieten analytische Chemie, Medizin, Pharmazie, Halbleitertechnik, Umwelt- und Kohlenwasserstoffforschung und Charakte- risierung von Nanomaterialien bekannt. Die Massenspektrometrie basiert allgemein auf einer Trennung von Ionen in Abhängigkeit von ihren Massen, wobei bisher aus der Praxis die folgenden drei Verfahren zur Massentrennung bekannt sind.
Bei der Massentrennung in einem Sektormagnetfeld wird ein Ionenstrahl durch ein Magnetfeld geführt, in dem die Ionen in Abhängigkeit vom Masse-Ladungs-Verhältnis auf Flugbahnen mit verschiedenen Radien gelenkt werden. Bei der Massentrennung im Quadrupol-Filter werden Ionen während der Bewegung durch einen Quadrupol-Ionenleiter in Schwingung versetzt. Die Massentrennung basiert darauf, dass bestimmte Ionen, für deren Masse-Ladungs-Verhältnis eine Resonanzbedingung im Ionenleiter erfüllt ist, den Ionenleiter passieren und einen Ionendetektor erreichen können. Schließlich durchlaufen bei der Mas- sentrennung in Abhängigkeit von der Flugzeit (TOF-Massen- spektrometrie) Ionen eine Driftzone mit einer Geschwindigkeit, die vom Masse-Ladungs-Verhältnis abhängt. Mit einem Ionendetektor werden zunächst leichte und im Zeitverlauf immer schwerere Ionen erfasst.
Diese herkömmlichen Verfahren haben alle den Nachteil, dass zur Massentrennung in der Regel eine aufwendige Geräteausrüstung mit komplexen Steuerungs- und Auswertungsprozeduren er- forderlich ist. Beispielsweise werden zur Massentrennung im Sektormagnetfeld oft Hochspannungen von rund 10 kV eingesetzt. Die Trennung im Quadrupol-Filter erfordert eine extrem genaue Einstellung der Feldbedingungen im Ionenleiter. Schließlich erfordert ein TOF-Massenspektrometer die Imple- mentierung einer komplizierten Zeitmesstechnik. Durch die genannten Nachteile ist die Anwendung der herkömmlichen Mas- senspektrometer immer noch beschränkt. Robuste, unempfindliche und routinemäßig einsetzbare Massentrennsysteme sind in der Praxis kaum verfügbar.
Von W. H. Bennett wurde in „Journal of Applied Physics" (Bd. 21, 1950, S. 143 ff.) ein Massenspektrometer beschrieben, bei dem die Massentrennung in einem Ionenleiter mit mehreren, in Bewegungsrichtung der Ionen hintereinander angeordneten Git- terelektroden erfolgt. Die Gitterelektroden werden in Gruppen von jeweils drei Elektroden angeordnet, von denen die mittlere Elektrode mit einer Hochfrequenzspannung beaufschlagt wird. Diese Anordnung von Gitterelektroden ist ausschließlich für Ionen mit einer bestimmten Masse durchlässig, so dass sie als Massenfilter für die Massenspektrometrie verwendet werden kann. Ein Nachteil dieser Technik besteht darin, dass ein fester Zusammenhang zwischen der eingestellten Hochfrequenz und dem senkrechten Abstand der Elektrodengitter besteht. In Abhängigkeit von der Masse der zu detektierenden Ionen kann es erforderlich sein, den Abstand zwischen den Elektrodengittern zu ändern. Ein weiterer Nachteil ergibt sich daraus, dass der von W. H. Bennett beschriebene Ionenleiter lediglich eine begrenzte Massenabhängigkeit der Durchlässigkeit auf- weist, so dass das Auflösungsvermögen der Massentrennung beschränkt ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, verbesserte Verfahren zur Massentrennung, insbesondere für die Massenspektrometrie an- zugeben, mit denen die Nachteile der herkömmlichen Techniken vermieden werden. Die Massentrennung soll insbesondere mit einem verminderten gerätetechnischen Aufwand erfolgen und eine hohe Massenauflösung aufweisen. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, verbesserte Ionenleiter bereitzustellen, die als Massenfilter verwendbar sind. Die Ionenleiter sollen einen vereinfachten Aufbau aufweisen und leicht ansteuerbar sein. Die Aufgabe der Erfindung besteht gemäß einem weiteren Gesichtspunkt in der Bereitstellung von verbesserten Verfahren und Vorrichtungen zur Massenspektrometrie.
Diese Aufgaben werden durch Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 7, durch Ionenleiter mit den Merkmalen des Anspruchs 10 und durch Massenspektrometer mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt basiert die vorliegende Erfindung auf der allgemeinen technischen Lehre, Ionen unter der Wirkung elektrischer Felder zu bewegen, die mit Elektroden entlang der Bewegungsbahn der Ionen erzeugt werden. Die elektrischen Felder werden erzeugt, indem die Elektroden mit pulsförmigen, vorzugsweise rechteckförmigen Beschleunigungsspannungen (Spannungspulsen) beaufschlagt werden. Ausgehend von einem Bezugszeitpunkt, zu dem die Ionen bereitgestellt und mit einer vorbestimmten kinetischen Energie in die Bewegungsbahn injiziert werden, passiert jedes Ion die einzelnen Elektroden jeweils nach einer Laufzeit, die von der Geschwin- digkeit und der Beschleunigung des Ions abhängig ist. Die Geschwindigkeit des Ions wird durch die ursprüngliche kinetische Energie bei der Bereitstellung der Ionen, das Masse- Ladungs-Verhältnis der Ionen und die elektrischen Feldwirkungen an den einzelnen Elektroden bestimmt. Entsprechend werden die Beschleunigungsspannungen als Spannungspulse an die
Elektroden so angelegt, dass ausschließlich Ionen, die eine vorbestimmte, gesuchte Ziel-Masse aufweisen (so genannte Ziel-Ionen) entlang der geraden Bewegungsbahn einen Netto- Gewinn der kinetischen Energie und entsprechend eine Be- schleunigung erfahren. Es erfolgt eine massenabhängige Änderung der kinetischen Energie der Ionen. Ionen mit der Ziel- Masse werden stärker beschleunigt als andere Ionen. Zu diesem Zweck werden die Amplituden der Beschleunigungsspannungen und/oder die Dauer der pulsförmigen Beaufschlagung der Elekt- roden entlang der Bewegungsbahn variiert. Die übrigen Ionen, die ein anderes Masse-Ladungs-Verhältnis haben, erfahren eine Abbremsung oder einen wesentlich geringeren Energiegewinn. Im Unterschied zu der von W. H. Bennett vorgeschlagenen Hoch- frequenz-Massenspektrometrie werden die Elektroden an der Be- wegungsbahn zur linearen Massentrennung nicht mit einer Hochfrequenzspannung, sondern mit Spannungspulsen beaufschlagt, deren Startzeit und Dauer einstellbar sind. Die Spannungspulse werden an den einzelnen Elektroden mit vorgebbaren Taktzeiten bereitgestellt. Durch die Einstellbarkeit der Span- nungspulse wird ein bei der herkömmlichen Hochfrequenztechnik nicht gegebener Freiheitsgrad erreicht, der die Möglichkeit für eine effektive und individuelle Elektrodensteuerung eröffnet. Durch das Anlegen von pulsförmigen Beschleunigungsspannungen mit einstellbaren Phasenparametern können die Ziel-Ionen mit einer bisher unerreichten Massenselektivität zwischen den einzelnen Elektrodenpaaren beschleunigt werden. Darüber hinaus bietet dieses Konzept eine bisher unerreichte Flexibilität der Schaltung zwischen mehrere Masse-Ladungs- Verhältnissen der Ziel-Ionen an.
Obwohl die Geschwindigkeit der Ionen entlang der Bewegungsbahn in der Realität von dem Masse-Ladungs-Verhältnis der Ionen abhängt, wird im Folgenden nur die Massenabhängigkeit der Geschwindigkeit genannt. Dieser Unterschied ist bei Anwendungen, bei denen alle Ionen die gleiche Ladung tragen, ohne Bedeutung. Bei Anwendungen für Ionen mit verschiedenen Ladungen wird die Einstellung der Spannungspulse entsprechend ange- passt .
Allgemein können die pulsförmigen Beschleunigungsspannungen durch Spannungspulse bereitgestellt werden, die von einem Pulsgenerator selektiv an die einzelnen Elektroden angelegt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Beschleunigungsspannungen jedoch durch einen
Schaltvorgang bereitgestellt, durch den die einzelnen Elektroden entsprechend einem vorgegebenen Zeitschema mit mindestens einer Beschleunigungsspannung beaufschlagt werden.
Vorzugsweise wird wenigstens eine erste Beschleunigungsspannung verwendet, die auf Ionen bei der Annäherung an eine Elektrode anziehend und damit beschleunigend wirkt. Die erste Beschleunigungsspannung kann vorteilhafterweise als Gleichspannung bereitgestellt werden. Sie hat ein zur Ladung der Ziel-Ionen entgegengesetztes Vorzeichen und wird fortlaufend jeweils an eine der Elektroden oder an eine Elektrodengruppe angelegt, an die sich die Ziel-Ionen bei Ihrer Bewegung entlang der Bewegungsbahn aktuell annähern. Alternativ wird wenigstens eine zweite Beschleunigungsspannung verwendet, die auf Ionen bei der Entfernung von einer Elektrode abstoßend und damit beschleunigend wirkt. Die zwei¬ te Beschleunigungsspannung kann vorteilhafterweise ebenfalls als Gleichspannung bereitgestellt werden. Sie hat ein zur Ladung der Ziel-Ionen gleiches Vorzeichen und wird fortlaufend jeweils an eine der Elektroden oder an eine Elektrodengruppe angelegt, von der sich die Ziel-Ionen bei Ihrer Bewegung entlang der Bewegungsbahn aktuell entfernen.
Gemäß einer weiteren Variante werden die ersten (anziehenden) und zweiten (abstoßenden) Beschleunigungsspannungen in Kombination verwendet, so dass die massenselektive Beschleunigung verstärkt wird. Wenn der aktuelle Spannungspuls beim Vorbei- tritt der Ziel-Ionen an einer betrachteten Elektrode nicht nur endet, sondern in einen Spannungspuls mit umgekehrtem Vorzeichen übergeht, kann vorteilhafterweise von den Ziel- Ionen ein zusätzlicher Energiegewinn an der Elektrode erzielt werden.
Die ersten und/oder zweiten Beschleunigungsspannungen werden vorzugsweise mit einer Spannungsversorgungseinrichtung erzeugt, wobei ein fortlaufendes hochfrequentes Schalten zur Verbindung der Elektroden, an die sich die Ziel-Ionen annä- hern und/oder von denen sich die Ziel-Ionen entfernen, mit der Spannungsversorgungseinrichtung vorgesehen ist. Zur Erzielung der erfindungsgemäßen Trennwirkung wird vorzugsweise ein Hochpräzisionsschalten implementiert.
Vorteile in Bezug auf eine besonders effektive Beschleunigung ausschließlich der Ziel-Ionen können sich ergeben, wenn die ersten und/oder zweiten Beschleunigungsspannungen nach einem vorbestimmten Zeitschema an die Elektroden so angelegt werden, dass eine Feldwirkung einer aktuell betrachteten Elekt- rode auf ein Ion ausgeübt wird, wenn sich das Ion in dem jeweils vorhergehenden und/oder nachfolgenden Elektrodenabstand befindet. Zur Beaufschlagung mit der ersten Beschleunigungsspannung wird die aktuelle Elektrode mit der Spannungsversor- gungseinrichtung verbunden, sobald sich die Ziel-Ionen in einem Elektrodenabstand vor der vorherigen Elektrode befinden und bis die Ziel-Ionen die aktuelle Elektrode passieren. Entsprechend wird die aktuelle Elektrode zur Beaufschlagung mit der zweiten, abstoßenden Beschleunigungsspannung mit der Spannungsversorgungseinrichtung in dem Zeitintervall verbunden, wenn die Ziel-Ionen die betrachtete Elektrode passieren und bis sie sich in einem Elektrodenabstand nach der betrachteten Elektrode befinden. Das Zeitschema kann alternativ so ausgedehnt werden, dass eine aktuell betrachtete Elektrode mit der ersten Beschleunigungsspannung bereits dann verbunden wird, wenn sich die Ziel-Ionen noch in einem Elektrodenabstand vor der vorherigen Elektrode befinden. Zu diesem Zeitpunkt ist zwar eine Feldwirkung von der betrachteten Elektrode noch nicht gegeben, da die Feldwirkung jeweils nur die an- grenzenden Elektrodenabstände einer Elektrode abdeckt. Vorteilhafterweise kann die Feldwirkung aber unmittelbar bei Passage der Ziel-Ionen durch die vorhergehende Elektrode beginnen. Entsprechend kann die zweite Beschleunigungsspannung an die aktuelle Elektrode so lange angelegt bleiben, bis sich die Ziel-Ionen in einem Elektrodenabstand nach der nachfolgenden Elektrode befinden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die pulsförmigen Beschleunigungsspannungen so an die Elektro- den angelegt, dass sich ein elektrisches Potential, das auf die Ziel-Ionen beschleunigend wirkt, mit zunehmender Geschwindigkeit entlang der Bewegungsbahn der Ionen bewegt. Die zeitliche Ansteuerung der einzelnen Elektroden wird so abgestimmt, dass die Ziel-Ionen im Vergleich zu allen anderen Io- nen einen größeren Netto-Energiegewinn aus diesem dynamischen Potential erfahren.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass bei einer hohen Anzahl von mindestens 3 Elektroden, besonders bevorzugt mindestens 10, z. B. 20, 30, 40, 50 oder mehr Elektroden, eine maximale Übertragung kinetischer Energie nur auf die Ziel-Ionen erreicht werden kann. Beispielsweise können mit 201 Elektroden und einer Amplitude der Spannungspulse von +/- 5 V einfach geladene Ionen einen Energiegewinn von 1000 eV erfahren. Bei der genannten Kombination der ersten und zweiten Beschleunigungsspannungen würde sich sogar ein Gesamtenergiegewinn von 2000 eV ergeben.
Ein wichtiger Vorteil der Verwendung von Niederspannungen besteht darin, dass keine großen Spannungsgradienten auftreten, so dass eine schonende Untersuchung organische Verbindungen ermöglicht wird. Darüber hinaus werden keine hochstabilen Hochspannungsquellen oder Elektromagneten benötigt, so dass eine Massentrennung mit einer einfachen Bauweise kostengünstig umgesetzt werden kann.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Elektroden sämtlich mit einer gemeinsamen Span- nungsversorgungseinrichtung verbunden, wobei zum Anlegen der Beschleunigungsspannungen ein fortlaufendes Schalten zur Verbindung jeweils einer der Elektroden mit der Spannungsversorgungseinrichtung vorgesehen ist. Das Schalten umfasst die zeitweilige Verbindung der einzelnen Elektroden mit der Span- nungsversorgungseinrichtung derart, dass das oben beschriebene, sich beschleunigt bewegende Potential gebildet wird. Durch das fortlaufende Schalten mit einer einzigen Spannungsversorgungseinrichtung (oder zwei Spannungsversorgungsein- richtungen) wird der gerätetechnische Aufwand der Massentrennung erheblich vereinfacht.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt beruht die Erfindung auf der allgemeinen technischen Lehre, ein Verfahren zur massenselektiven Detektion von Ionen bereitzustellen, bei dem zunächst eine Ionenquelleneinrichtung betätigt wird, um aus einer Probe freie Ionen bereitzustellen. Die Ionen werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren durch einen Ionenleiter be- wegt, der die genannten Elektroden zur massenselektiven Übertragung kinetischer Energie auf die Ziel-Ionen umfasst. Schließlich werden mit einer Ionendetektoreinrichtung die Ionen erfasst, die durch den Ionenleiter hindurchgetreten sind. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass durch die Ansteuerung des Ionenleiters und insbesondere die zeitliche Ansteuerung der Spannungspulse der einzelnen Elektroden die Massenfiltercharakteristik des Ionenleiters festgelegt werden kann.
Wenn nach dem Transport der Ionen durch den Ionenleiter die
Bewegung durch eine Energiefiltereinrichtung (Abbremseinrichtung) vorgesehen ist, wird vorteilhafterweise die Selektivität der Detektion von Ionen erheblich verbessert werden. Die aus dem Ionenleiter austretenden Ionen umfassen die Ziel- Ionen und ggf. verbliebene Ionen mit anderen Massen. Da sich die Ziel-Ionen von den übrigen Ionen durch eine erheblich erhöhte Energie unterscheiden, kann in dem nachgeordneten Energiefilter eine zuverlässige und vollständige Trennung erreicht werden. Ein solcher Energiefilter kann eine Abbrems- platte (so genannte "Retardationslinse" ) oder ein Paar elektrostatischer Ablenkplatten mit einem darauf folgenden mechanischen Fenster (so genannter "Elektrostatischer Analysator") umfassen. Der Betrieb vom Energiefilter wird so eingestellt, dass nur die an den Elektroden des Ionenleiters beschleunig- ten Ziel-Ionen mit der erhöhten Energie den Energiefilter durchlaufen können, während die übrigen Ionen zurückgehalten werden.
Allgemein kann die Ionenquelleneinrichtung quasi-kontinuier- lich Ionen bereitstellen, die durch den Ionenleiter transportiert werden. In diesem allgemeinen Fall werden nur die Ziel- Ionen das Ende des Ionenleiters mit der erhöhten Energie erreichen, die zu einem geeigneten Zeitpunkt die erste Elektro- de des Ionenleiters erreichen. Um die Ausbeute und Effektivität der Detektion von Ionen zu erhöhen, ist gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Betrieb der Ionenquelleneinrichtung und die Ansteuerung des Ionenleiters zeitlich abgestimmt werden. Es ist vorzugsweise ein pulsförmiger Betrieb der Ionenquelleneinrichtung vorgesehen. Mit der Betätigung der Ionenquelleneinrichtung wird ein Bezugszeitpunkt festgelegt, nach dem mit einer vorbestimmten Verzögerung das beschleunigende Potential entsprechend dem gewünschten Zeitschema durch den Ionenleiter hindurchläuft.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht bei der Anwendung des massenselektiven Ionentransports in der Massenspek- trometrie. Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung wird die zeitliche Ansteuerung des Ionenleiters variiert, so dass dieser aufeinanderfolgend für verschiedene Massen beschleunigend wird. Entsprechend kann die Massenverteilung von Ionen, die aus einer zu untersuchenden Probe gewonnen wurden, festgestellt werden.
Gemäß einem weiterem Gesichtspunkt beruht die vorliegende Erfindung auf der Bereitstellung eines Ionenleiters zum massenselektiven Transport von Ionen, der Elektroden in Verbindung mit einer Spannungsversorgungseinrichtung enthält, die zur Erzeugung pulsförmiger Beschleunigungsspannungen an den Elektroden eingerichtet ist. Im Unterschied zum herkömmlichen Hochfrequenz-Ionenleiter besitzt der erfindungsgemäße Ionenleiter eine erheblich größere Variabilität bei der Anpassung an verschiedene Ionenmassen, ohne dass dabei die Abstände der Elektroden entlang der Bewegungsbahn der Ionen verändert werden müssen. Des weiteren ermöglicht der erfindungsgemäße Ionenleiter vorteilhafterweise eine Fokussierung der Energieverteilung der Ziel-Ionen.
Erfindungsgemäß ist die Spannungsversorgungseinrichtung mit einer Schalteinrichtung ausgestattet, mit der die Beschleunigungsspannung (en) aus einer oder zwei gemeinsamen Spannungsquellen fortlaufend an die entlang der Bewegungsbahn aufeinanderfolgend angeordneten Elektroden angelegt werden können. Mit der Betätigung der Schalteinrichtung, die durch eine Steuereinrichtung ausgelöst wird, kann der Beginn und die Dauer der an jede der Elektroden angelegten Beschleunigungsspannungen (en) festgelegt werden. Vorteilhafterweise ist zum Betrieb des Ionenleiters eine Niederspannungsquelle mit ge- ringer Leistung ausreichend. Dies ermöglicht insbesondere einen mobilen Betrieb des Ionenleiters oder eines mit diesem ausgestatteten Massenspektrometers .
Wenn die Spannungsversorgungseinrichtung des weiteren mit ei- ner Synchronisationseinrichtung zur Steuerung der Schalteinrichtung ausgestattet ist, ergeben sich Vorteile für die zeitliche Abstimmung der Schalteinrichtung mit dem Betrieb einer Ionenquelleneinrichtung, mit der die Ionen bereitgestellt werden.
Wenn gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Elektroden des Ionenleiters im wesentlichen flächenförmig aus einem leitfähigen Material gebildet sind, können sich Vorteile für einen kompakten Aufbau des Ionenleiters ergeben. Die Elektroden werden relativ zueinander parallel und relativ zu der Bewegungsbahn der Ionen senkrecht ausgerichtet. Sie weisen jeweils eine vorzugsweise mittige Durchgangsöffnung auf, durch welche die Bewegungsbahn der Ionen verläuft. Be- sonders bevorzugt sind metallische Platten vorgesehen. Alternativ können Elektroden in Form von Gitternetzen vorgesehen sein.
Ein Massenspektrometer, dass mit dem erfindungsgemäßen Ionen- leiter ausgestattet ist, stellt einen unabhängigen Gegenstand der Erfindung dar. Das Massenspektrometer ist vorzugsweise mit einer Detektoreinrichtung, wie z. B. einem Sekundärelektronenvervielfacher ausgestattet. Die Detektoreinrichtung ist in Bewegungsrichtung der Ionen durch den Ionenleiter nach der Energiefiltereinrichtung vorgesehen. Besonders bevorzugt ist zwischen der Energiefiltereinrichtung und der Detektoreinrichtung eine Beschleunigungseinrichtung vorgesehen, mit der Ionen zur Detektoreinrichtung beschleunigt werden können.
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich durch die folgenden weiteren Vorteile und Merkmale aus. Der massenselektive Transport von Ionen ermöglicht eine Massentrennung durch unterschiedliche kinetische Energien der Ionen. Die Variation der Amplituden der Beschleunigungsspannungen und/oder der Dauer der pulsförmigen Beaufschlagung der Elektroden entlang der Bewegungsbahn bedeutet durch den vorbestimmten Energiegewinn der Ziel-Ionen eine ständige Beschleunigung der „Welle" der pulsförmigen Beschleunigungsspannungen entlang der Bewegungsbahn. Die Ziel-Ionen erfahren vorzugsweise einen kon- stanten und/oder sich konstant ändernden Feldgradienten, während alle andere Ionen einen davon abweichenden, zeitlich variablen Gradienten durchlaufen. Die Ziel-Ionen werden ausschließlich in einer Richtung (entlang der Bewegungsbahn) beschleunigt. Zur Einstellung der Schaltzeiten der pulsförmigen Beschleunigungsspannungen (DC-Niederspannungen) für jede Elektrode sind die gegebene Kenntnis der Geometrie des Systems und das Masse-Ladungs-Verhältnis der Ziel-Ionen ausreichend. Aus einer in die Bewegungsbahn injizierten Ionengruppe (Ionenpuls) können mehrere Ionen nach ihren Masse-Ladungs- Verhältnissen in verschiedene Ziel-Ionen-Gruppen getrennt werden (sog. multicollection) . Dabei werden die Elektroden vorzugsweise so angesteuert, dass jeweils zwei Ziel-Ionen- Gruppen sich innerhalb vom Ionenleiter nicht auf weniger als zwei Plattenabstände annähern.
Ein weiterer Aspekt von dieser Einrichtung ist die Möglichkeit, Ionen aus mehreren Startimpulsen gleichzeitig im Ionenleiter zu führen, was ein erheblich erhöhte Taktfrequenz er- möglicht. Das erfindungsgemäße Detektionssystem kann mit hoher Geschwindigkeit im Hochfrequenzbereich (MHz) betrieben werden. Die Massentrennung kann mit einer extrem hohen Massenauflösung (M/ΔM ≥ 200) erfolgen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Massenspektrometers, und
Fig. 2: eine schematische Illustration der massenselektiven Beschleunigung von Ionen an Plattenelektroden.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden unter beispielhaftem Bezug auf die Anwendung in der Mas- senspektrometrie erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht nur zur Massentrennung für die Massenspektrometrie, sondern entsprechend auch bei anderen Techniken anwendbar, bei denen ein Interesse an einer massenselektiven Filterung oder einem massenselektiven Transport von geladenen Partikeln besteht, wie zum Beispiel bei der Lenkung von Ionenstrahlen.
Figur 1 illustriert in schematischer Schnittansicht ein Mas- senspektrometer 100, das mit einem erfindungsgemäßen Ionenleiter 30 ausgestattet ist. Das Massenspektrometer 100 um- fasst eine Ionenquelleneinrichtung 10, den Ionenleiter 30, eine Energiefiltereinrichtung 40 und eine Ionendetektorein- richtung 50, die in einer evakuierbaren Kammer 60 angeordnet und mit einer Steuereinrichtung 70 verbunden sind. Die Ionenquelleneinrichtung 10 umfasst eine Teilchenquelle 11 und eine Extraktionselektrode 12. Wenn die Teilchenquelle 11 eine Ionenquelle, z. B. eine Elektrospray-Einrichtung oder eine MAL- DI-Quelle ist, so dient die Extraktionselektrode 12 der puls- förmigen Freigabe von Ionen. Wenn die Teilchenquelle 11 eine Neutralteilchenquelle, wie sie z. B. bei der „Sputtered Neutral Mass Spectrometry" vorgesehen ist, so dient die Extraktionselektrode zusätzlich als Ionisationselektrode. Anstelle der Extraktionselektrode 12 kann ein anderer Ionisator vorgesehen sein, der beispielsweise auf einer pulsförmigen Bestrahlung von neutralen Teilchen aus der Teilchenquelle 11 basiert. Die Kombination der Teilchenquelle 11 und der Extraktionselektrode 12 kann eine Ionenspeichereinrichtung um- fassen, wie sie aus der herkömmlichen Massenspektrometrie bekannt ist.
Gemäß einer weiteren Alternative umfasst die Ionenquelleneinrichtung die folgenden drei Elektroden. Erstens ist eine Re- peller-Elektrode vorgesehen, mit der geladene Teilchen aus einer Probe auf die gewünschte Bewegungsbahn beschleunigt werden. Zweitens ist eine Extraktionselektrode vorgesehen, von der geladene Teilchen auf die Bewegungsbahn hin zum Ionenleiter durchgelassen werden. Drittens ist eine Driftzonen- Elektrode vorgesehen, die auf Seiten der Ionenquelleneinrich- tung die Driftzone begrenzt. An die Repeller-Elektrode wird eine Spannung von einigen Volt ober- oder unterhalb der Spannung der Extraktions-Elektrode pulsförmig angelegt. An der Extraktions-Elektrode wird eine Gleichspannung im Bereich von z. B. -50 V bis -100 V für negativ geladene Ionen oder eine entsprechende positive Spannung für positiv geladene Ionen angelegt. Die Driftzonen-Elektrode liegt wie die erste Elektrode 31 des Ionenleiters 30 auf Massepotential.
Gemäß einer weiteren Alternative wird die Driftzonen- Elektrode weggelassen. In diesem Fall wird die Funktion der Driftzonen-Elektrode von der ersten Elektrode 31 des Ionenleiters 30 übernommen. Schließlich ist gemäß einer weiteren Abwandlung keine Driftzone, sondern eine Beschleunigungsstufe mit einem konstanten elektrostatischen Gradienten vorgesehen.
Von der Ionenquelleneinrichtung 10 wird ein Ionenstrahl extrahiert, der sich entlang einer Bewegungsbahn 1 mit einem Verlauf entsprechend der gestrichelt gezeigten Bezugslinie bewegt. Der Ionenstrahl wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung pulsförmig extrahiert. Mit der Betätigung der Repeller-Elektrode, der Teilchenquelle 11 oder der Extraktionselektrode 12 wird eine Referenzzeit festgelegt, mit der die Beaufschlagung der Elektroden des Ionenleiters 30 mit Spannungspulsen zeitlich abgestimmt wird.
Nach der Extraktion aus der Ionenquelleneinrichtung 10 bewegen sich die Ionen zunächst durch eine Driftzone 2. Die opti- onal vorgesehene Driftzone 2 kann frei von elektrischen Gradienten sein oder einen statischen Gradienten aufweisen. In der Driftzone 2 mit einer Länge von z. B. 20 cm ist z. B. ein Potential von 50 V vorgesehen. Der Ionenleiter 30 umfasst eine Vielzahl von plattenförmigen Elektroden 31, 32, 33 ... (schematisch illustriert). Jede plattenförmige Elektrode weist eine Dicke von z. B. 500 μm auf, wobei der senkrechte Elektrodenabstand zwischen den E- lektroden z. B. 5 mm beträgt. Die Elektroden sind relativ zueinander isoliert, indem in den Elektrodenabständen zwischen den Elektroden beispielsweise ein evakuierter freier Raum vorhanden ist. Die Elektroden besitzen z.B. eine Rechteckoder Kreisform mit einer Ausdehnung von z. B. einigen cm. Je- de Elektrode weist in der Mitte eine Öffnung 36 mit einem
Durchmesser von z. B. 2 mm auf. Die Elektroden sind senkrecht zur Bewegungsbahn 1 so angeordnet, dass diese durch die Öffnungen 36 der Elektroden verläuft. Jede Elektrode ist individuell ansteuerbar. Entsprechend weist jede Elektrode eine se- parate Verbindungsleitung zur Verbindung mit der Steuereinrichtung 70 auf, über welche die Elektrode entsprechend dem unten erläuterten Verfahren mit Spannungspulsen beaufschlagt werden kann. Bevorzugt liegt die erste Elektrode 31 auf einem konstanten Potential, z. B. auf Masse.
Nach der letzten Elektrode des Ionenleiters 30 ist die Energiefiltereinrichtung 40 vorgesehen. Der Abstand der Energiefiltereinrichtung 40 (Bereich 3) vom Ionenleiter 30 entlang der Bewegungsbahn 1 beträgt z. B. 1 cm. Die Energiefilterein- richtung 40 umfasst beispielsweise eine an sich bekannte Re- tardationslinse oder Ablenkplatten, die einen Energiefilter bilden. Ionen mit einer ausreichend hohen Energie können diesen Energiefilter passieren und mit der Ionendetektoreinrich- tung 50 detektiert werden, die unmittelbar nach der Energie- filtereinrichtung 40 montiert ist. Um eine Wirkung auf das elektrische Feld im Bereich des Ionenleiters 30 zu vermeiden, ist vorzugsweise eine Abschirmung der Retardationslinse bzw. des Ablenkplattenpaares oder ein ausreichend hoher Abstand der Energiefiltereinrichtung 40 vom Ionenleiter 30 vorgese- hen. Die Ionendetektoreinrichtung 50 umfasst einen an sich bekannten Detektor, wie z. B. einen Sekundärelektronenvervielfacher. Die Teile 40, 50 sind mit entsprechenden Spannungsversorgungen 75 in der Steuereinrichtung 70 verbunden.
Die Steuereinrichtung 70 enthält eine Spannungsversorgungseinrichtung mit zwei Niederspannungsquellen 71, 72, eine Schalteinrichtung 73, mit der eine oder mehrere Elektroden mit einer der Niederspannungsquellen 71, 72 gleichzeitig ver- bunden werden können, und eine Synchronisationseinrichtung 74 zur zeitlichen Steuerung der Schalteinrichtung in Abhängigkeit von der Betätigung der Ionenquelleneinrichtung 10.
Zwischen der Energiefiltereinrichtung 40 und dem Sekundäre- lektronenvervielfacher 50 kann eine Beschleunigungseinrichtung, z. B. eine Beschleunigungselektrode 51 zur Nachbeschleunigung der Ionen vorgesehen sein, welche die Energiefiltereinrichtung 40 passiert haben. Mit der Beschleunigungseinrichtung können diese Ionen auf eine Energie oberhalb der Empfindlichkeitsschwelle des Sekundärelektronenvervielfachers 50 beschleunigt werden (z. B. einige keV) . Die Bereitstellung der Beschleunigungseinrichtung ist insbesondere erforderlich, wenn der Ionenleiter nur eine Energie unterhalb der Empfindlichkeitsschwelle liefert (z. B. einige Hundert eV) .
Der Betrieb des Ionenleiters 30 zum massenselektiven Transport von Ionen umfasst die im folgenden illustrierte Verfahrensweise. Zunächst werden zur Referenzzeit von der Ionenquelleneinrichtung 10 mit einem schaltbaren Spannungsfeld Io- nen oder durch eine kurzzeitige, pulsförmige Ionisation Neutralteilchen (Ionisation z. B. mit Elektronen oder Photonen) gestartet und in der feldfreien Driftzone 2 geführt. Für positiv geladene Ionen liegt an der ersten Elektrode des Ionenleiters 30 beispielsweise eine Spannung von -50 V relativ zur Extraktionselektrode 12 an. Bei einer bevorzugen Variante der Erfindung steht im Fall von positiv geladenen Ionen die gesamte Ionenquelleneinrichtung 10 mit der Extraktionselektrode 12 bei einer positive Spannung und die erste Elektrode der Ionenleiter steht auf Masse. Bei Betätigung der Ionenquelleneinrichtung 10 wird ein Referenzsignal an die Synchronisationseinrichtung 74 gegeben, mit der die Schalteinrichtung 73 zur Beaufschlagung der Elektroden 31, 32, 33 ... mit Spannungspulsen gesteuert wird. Ein beschleunigender Spannungs- puls muss an jede Elektrode zu dem Zeitpunkt angelegt werden, wenn sich die Ionen mit dem gewünschten Masse-Ladungs- Verhältnis (Ziel-Ionen) vor der entsprechenden Elektrode befinden.
Ein bevorzugtes Ansteuer-Zeitschema ist in Figur 2 illustriert. Figur 2 zeigt einen Teil des Ionenleiters mit den Elektroden 32, 33, 34 und 35, jeweils mit Elektrodenabständen 32.1, 33.1 und 34.1. In diesem Beispiel bewegen sich positiv geladene Ziel-Ionen von links nach rechts.
In der in Figur 2A beispielhaft illustrierten Situation liegt zunächst die abstoßende Beschleunigungsspannung (z.B. + 5 V) an der Elektrode 32 und die anziehende Beschleunigungsspannung (z.B. - 5 V) an der Elektrode 33. Während sich die Ziel- Ionen noch im Elektrodenabstand 32.1 vor der Elektrode 33 befinden, wird bereits die Elektrode 34 mit der anziehenden Beschleunigungsspannung (- 5 V) beaufschlagt.
Sobald sich die Ziel-Ionen durch die Elektrode 33 bewegt ha- ben (Figur 2B) , wird die Spannung dieser Elektrode auf 0 V oder wie dargestellt auf die abstoßende Beschleunigungsspannung (z.B. + 5 V) geschaltet. Figur 2C entspricht der Situation in Figur 2A, wobei die Ziel-Ionen jetzt um einen Elektrodenabstand weiter transportiert worden sind und dabei zu- sätzliche kinetische Energie vom Potential zwischen den Elektroden 33 und 34 gewonnen haben.
Die zeitliche Ansteuerung der einzelnen Elektroden wird so abgestimmt, dass nur die Ziel-Ionen mit der gewünschten Zielmasse aus dem sich dynamisch fortbewegenden Spannungsfeld den maximalen Netto-Energiegewinn erhalten. Andere Ionen mit zum Beispiel höheren Massen treffen erst später bei der jeweils angesteuerten Elektrode ein und erfahren dadurch nicht den vollen Gewinn der kinetischen Energie wie die Ziel-Ionen. Andere Ionen mit zum Beispiel geringeren Massen übergueren den Elektrodenabstand schneller und werden im Bereich vom darauffolgenden Elektrodenabstand gebremst. Das gewünschte Zeitschema wird von einem in der Steuereinrichtung 70 enthaltenen Steuerrechner in Abhängigkeit von den Betriebsparametern des Massenspektrometers 100 und den Massen sowie Ladungen der gesuchten Ziel-Ionen ermittelt. Die Berechnung des Zeitschemas zur Betätigung der Schalteinrichtung 73 basiert auf den an sich bekannten Bewegungsgleichungen geladener Teilchen in elektrischen Feldern.
Sobald der Ionenstrahl aus dem Ionenleiter 30 austritt, werden sich die Ziel-Ionen von den übrigen Ionen, soweit sie nicht bereits an Teilen der Kammer 60 niedergeschlagen oder evakuiert worden sind, durch eine erhöhte Energie deutlich unterscheiden. Dies ermöglicht die abschließende Energietrennung mit der Energiefiltereinrichtung 40. Als Retardations- linse wird beispielsweise eine Platte mit einer Öffnung 41 in der Mitte verwendet, an die eine statische hohe Spannung an- gelegt wird. Wenn beispielsweise eine Abbremsspannung von
+800 V angelegt wird, können nur diejenigen positiv geladenen Ionen mit einer Energie oberhalb von 800 eV pro Ladungseinheit die Retardationslinse passieren, während alle anderen Ionen zurückgehalten werden. Die Abbremsspannung der Retarda- tionslinse wird allgemein höher gewählt als die maximale Energie der nicht interessierenden Ionen. Alternativ können z.B. zwei Ablenkplatten verwendet werden, mit denen Ionen mit höherer Energie (Ziel-Ionen) weniger stark abgelenkt werden, als die übrigen, nicht interessierenden Ionen. Unmittelbar nach den zwei Ablenkplatten ist ein mechanisches Fenster vorgesehen, das nur die interessierenden Ionen durchlässt.
Um die beschriebene Massentrennung zu realisieren, wird eine schnelle Schalteinrichtung für die Elektroden verwendet. Die Schaltzeit wird vorzugsweise so gewählt, dass sie maximal etwa 10% der Flugzeit der Ionen in den Elektrodenabständen zwischen den Elektroden beträgt.
Ein wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen massenselektiven Transports von Ionen durch einen Ionenleiter besteht in der erzielbaren Massenauflösung. Die Massenauflösung kann durch das Verhältnis M/ΔM beschrieben werden, das für die Trennbarkeit von Ionen mit ähnlichen, jedoch nicht identischen Masse- Ladungs-Verhältnissen charakteristisch ist. Bei einem Beschleunigungspotential in der Quelle 10 von 50 V, einer Länge der Driftzone 2 von 20 cm und einer mittleren Spannungsanstiegszeit der zweiten Platte von 5 ns ergeben sich für das genannte Verhältnis bei verschiedenen Isotopen (Ladung=j^l) , wie z. B. 1H oder 208Pb aus Berechnungen Werte im Bereich von 204 bis 2947.
Gemäß einer Abwandlung der oben beschriebenen Technik ist es möglich, unterschiedliche Masse-Ladungs-Verhältnisse gleich- zeitig zu bestimmten (so genannte Multi-Collection) . Wenn der Massenunterschied ausreichend groß ist, können zwei unterschiedliche Massen aus dem selben Ionenstrahl mit einer gemeinsamen Referenzzeit selektiert werden. Hierzu wird die Spannungsansteuerung so eingestellt, dass die leichtere Masse bereits mehrere Elektroden durchquert hat, bevor die schwerere Masse in den Ionenleiter 30 eintritt.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzelne als auch in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum massenselektiven Transport von Ionen, insbesondere in einem Massenspektrometer, mit den Schritten:
- Bewegung der Ionen auf einer Bewegungsbahn (1), an der eine Vielzahl von Elektroden (31, 32, 33, 34, 35, ...) angeordnet sind, und - Beaufschlagung der Elektroden (31, 32, 33, 34, 35, ...) mit pulsförmigen Beschleunigungsspannungen, unter deren Wirkung die Ionen eine massenabhängige Geschwindigkeitsänderung erfahren, dadurch gekennzeichnet, dass - die Ionen mit einer vorbestimmten kinetischen Energie bereitgestellt und auf die Bewegungsbahn (1) bewegt werden, und
- die Amplituden der Beschleunigungsspannungen und/oder die Dauer der pulsförmigen Beaufschlagung der Elektroden (31, 32, 33, 34, 35, ...) entlang der Bewegungsbahn (1) derart verän- dert werden, dass entlang der Bewegungsbahn (1) Ziel-Ionen mit einer vorbestimmten Ziel-Masse beschleunigt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Beaufschlagung der Elektroden (31, 32, 33, 34, 35, ...) mit den Elektrodenspan- nungen die Schritte umfasst:
- Erzeugung einer ersten Beschleunigungsspannung mit einem zur Ladung der Ziel-Ionen entgegengesetzten Vorzeichen, und
- fortlaufende Beaufschlagung jeweils einer der Elektroden, an die sich die Ziel-Ionen annähern, mit der ersten Beschleu- nigungsspannung.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Beaufschlagung der Elektroden (31, 32, 33, 34, 35, ...) mit den Elektrodenspannungen die Schritte umfasst: - Erzeugung einer zweiten Beschleunigungsspannung mit einem zur Ladung der Ziel-Ionen gleichen Vorzeichen, und
- fortlaufende Beaufschlagung jeweils einer der Elektroden, von der sich die Ziel-Ionen entfernen, mit der zweiten Be- schleunigungsspannung.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Beaufschlagung der Elektroden (31, 32, 33, 34, 35, ...) mit den ersten und/oder zweiten Beschleunigungsspannungen die Schritte um- fasst:
- Erzeugung der ersten und/oder zweiten Beschleunigungsspannungen mit einer Spannungsversorgungseinrichtung (71, 72), und
- fortlaufendes Schalten zur Verbindung der Elektroden, an die sich die Ziel-Ionen annähern und/oder von denen sich die
Ziel-Ionen entfernen, mit der Spannungsversorgungseinrichtung (71, 72) .
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem zur Beaufschlagung mit der ersten Beschleunigungsspannung bei jeder betrachteten E- lektrode der Schalt-Zeitpunkt und die Dauer der Verbindung mit der Spannungsversorgungseinrichtung (71, 72) so gewählt werden, dass die betrachtete Elektrode mit der ersten Beschleunigungsspannung beaufschlagt wird, wenn sich die Ziel- Ionen in einem Elektrodenabstand vor der betrachteten Elektrode befinden, und die betrachtete Elektrode von der ersten Beschleunigungsspannung getrennt wird, wenn die Ziel-Ionen die betrachtete Elektrode passieren.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem zur Beaufschlagung mit der zweiten Beschleunigungsspannung bei jeder betrachteten Elektrode der Schalt-Zeitpunkt und die Dauer der Verbindung mit der Spannungsversorgungseinrichtung (71, 72) so gewählt werden, dass die betrachtete Elektrode mit der zweiten Beschleunigungsspannung beaufschlagt wird, wenn die Ziel-Ionen die betrachtete Elektrode passieren, und die betrachtete Elektrode von der zweiten Beschleunigungsspannung getrennt wird, wenn sich die Ziel-Ionen in einem Elektroden- abstand nach der nachfolgenden Elektrode befinden.
7. Verfahren zur massenselektiven Detektion von Ionen, mit den Schritten:
- Bereitstellung der zu untersuchenden Ionen mit einer Ionen- quelleneinrichtung (10),
- Transport der Ionen mit einem Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche durch einen Ionenleiter
(30), der eine Vielzahl von Elektroden (31, 32, 33, 34, 35, ...) enthält, wobei die Ionen nach dem Transport durch den Ionenleiter (30) ein Abbremsfeld (3) und/oder ein Feld mit einer elektrostatischen Ablenkung durchlaufen, und
- Detektion von Ionen, die in dem Ionenleiter (30) beschleunigt worden sind, mit einer Ionendetektoreinrichtung (50).
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Beaufschlagung der Elektroden (31, 32, 33, 34, 35, ...) des Ionenleiters (30) mit Beschleunigungsspannungen zeitlich auf die Bereitstellung der Ionen mit der Ionenquelleneinrichtung (10) abgestimmt ist.
9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 oder 8, bei dem zur massenspektrometrischen Untersuchung von Ionen der Transport und die Detektion wiederholt werden, wobei jeweils Ziel-Ionen mit verschiedenen Massen im Ionenleiter (30) beschleunigt werden und mit der Ionendetektoreinrichtung (50) detektiert werden.
10. Ionenleiter (30) zum massenselektiven Transport von Ionen, insbesondere in einem Massenspektrometer, der umfasst:
- eine Vielzahl von Elektroden (31, 32, 33, 34, 35, ...), die entlang einer Bewegungsbahn (1) der Ionen angeordnet sind, und
- eine Spannungsversorgungseinrichtung (71, 72) zur Beaufschlagung der Elektroden (31, 32, 33, 34, 35, ...) mit Beschleunigungsspannungen, unter deren Wirkung die Ionen eine massenabhängige Geschwindigkeitsänderung erfahren, wobei die Spannungsversorgungseinrichtung (71, 72) zur Erzeugung puls- förmiger Beschleunigungsspannungen eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Spannungsversorgungseinrichtung (71, 72) eine Schalteinrichtung (73) zur aufeinander folgenden Beaufschlagung der Elektroden (31, 32, 33, 34, 35, ...) entlang der Bewegungsbahn (1) mit den Beschleunigungsspannungen enthält, wobei mit der Spannungsversorgungseinrichtung (71, 72) die Amplituden der Beschleunigungsspannungen und/oder die Dauer der pulsför- migen Beaufschlagung der Elektroden (31, 32, 33, 34, 35, ...) entlang der Bewegungsbahn (1) veränderlich sind.
11. Ionenleiter nach Anspruch 10, bei dem die Spannungsversorgungseinrichtung (71, 72) mit einer Synchronisationseinrichtung (74) zur Steuerung der mit der Schalteinrichtung (71) verbunden ist.
12. Ionenleiter nach mindestens einem der Ansprüche 10 oder 11, bei dem jede der Elektroden (31, 32, 33, 34, 35, ...) flächenförmig aus einem leitfähigen Material gebildet ist und eine Durchgangsöffnung aufweist, durch welche die Bewegungsbahn (1) verläuft.
13. Ionenleiter nach Anspruch 12, bei dem die Elektroden (31, 32, 33, 34, 35, ...) metallische Plattenelektroden umfassen.
14. Ionenleiter nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis
13, bei dem mindestens 3 Elektroden (31, 32, 33, 34, 35, ...) vorgesehen sind.
15. Ionenleiter nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis
14, bei dem eine Energiefiltereinrichtung (40) zur Erzeugung eines Abbremsfeldes (3) und/oder eines Feldes mit einer elektrostatischen Ablenkung vorgesehen ist, wobei die Ener- giefiltereinrichtung (40) entlang der Bewegungsbahn (1) nach den Elektroden (31, 32, 33, 34, 35, ...) angeordnet ist.
16. Massenspektrometer (100), das mit einem Ionenleiter (30) nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 15 ausgestattet ist.
17. Massenspektrometer nach Anspruch 16, bei dem eine Detektoreinrichtung (50) zur Erfassung von Ionen vorgesehen ist, welche die Energiefiltereinrichtung (40) passieren.
18. Massenspektrometer nach Anspruch 17, bei dem zwischen der Energiefiltereinrichtung (40) und der Detektoreinrichtung (50) eine Beschleunigungseinrichtung (51) angeordnet ist.
PCT/EP2006/004332 2005-05-11 2006-05-09 Verfahren und vorrichtungen zum massenselektiven ionentransport WO2006119966A2 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/913,202 US7858931B2 (en) 2005-05-11 2006-05-09 Methods and devices for the mass-selective transport of ions
GB0721397A GB2439896A (en) 2005-05-11 2006-05-09 Method and devices for the mass-selective transport of ions

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005021836.9 2005-05-11
DE102005021836A DE102005021836A1 (de) 2005-05-11 2005-05-11 Verfahren und Vorrichtung zum massenselektiven Ionentransport

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2006119966A2 true WO2006119966A2 (de) 2006-11-16
WO2006119966A3 WO2006119966A3 (de) 2007-05-10

Family

ID=37075261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2006/004332 WO2006119966A2 (de) 2005-05-11 2006-05-09 Verfahren und vorrichtungen zum massenselektiven ionentransport

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7858931B2 (de)
DE (1) DE102005021836A1 (de)
GB (1) GB2439896A (de)
WO (1) WO2006119966A2 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007043799B4 (de) * 2007-09-13 2016-01-07 Roentdek-Handels Gmbh Verfahren zum koinzidenten Nachweisen geladener Teilchen entgegengesetzen Vorzeichens aus Oberflächen
US20120095575A1 (en) * 2010-10-14 2012-04-19 Cedes Safety & Automation Ag Time of flight (tof) human machine interface (hmi)
US8735810B1 (en) * 2013-03-15 2014-05-27 Virgin Instruments Corporation Time-of-flight mass spectrometer with ion source and ion detector electrically connected
WO2015026727A1 (en) * 2013-08-19 2015-02-26 Virgin Instruments Corporation Ion optical system for maldi-tof mass spectrometer

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5140158A (en) * 1990-10-05 1992-08-18 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method for discriminative particle selection
DE20316719U1 (de) * 2003-10-30 2004-04-22 Micromass Uk Ltd. Massenspektrometer
GB2396958A (en) * 2002-11-08 2004-07-07 Micromass Ltd Mass-to-charge ratio separation of ions using transient DC voltage waveforms

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0115409D0 (en) * 2001-06-25 2001-08-15 Micromass Ltd Mass spectrometers and methods of mass spectrometry
EP1367633B1 (de) * 2002-05-30 2006-09-06 Micromass UK Limited Massenspektrometer
US6791078B2 (en) * 2002-06-27 2004-09-14 Micromass Uk Limited Mass spectrometer
GB2403591B (en) * 2002-11-08 2005-09-14 Micromass Ltd Mass spectrometer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5140158A (en) * 1990-10-05 1992-08-18 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method for discriminative particle selection
GB2396958A (en) * 2002-11-08 2004-07-07 Micromass Ltd Mass-to-charge ratio separation of ions using transient DC voltage waveforms
DE20316719U1 (de) * 2003-10-30 2004-04-22 Micromass Uk Ltd. Massenspektrometer

Also Published As

Publication number Publication date
US7858931B2 (en) 2010-12-28
DE102005021836A1 (de) 2006-11-16
US20090194678A1 (en) 2009-08-06
WO2006119966A3 (de) 2007-05-10
GB2439896A (en) 2008-01-09
GB0721397D0 (en) 2007-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018112210B4 (de) Massenspektrometer mit Tandem-Ionenmobilitätsanalysatoren
EP0403965B1 (de) MS-MS-Flugzeit-Massenspektrometer
DE112010001856B4 (de) Gekrümmte ionenführung mit variierendem ionenablenkfeld unddarauf bezogene verfahren
DE112007000922B4 (de) Massenspektrometrieverfahren und Massenspektrometer zum Durchführen des Verfahrens
DE60319029T2 (de) Massenspektrometer
DE102013015045B4 (de) Flugzeit-Massenspektrometer und Verfahren zum Steuern desselben
DE112014006538T5 (de) Verfahren der gezielten massenspektrometrischen Analyse
DE112012002833T5 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Identifikation von Proben
DE102011013540A1 (de) Tandem-Flugzeit-Massenspektrometer
DE112014002706B4 (de) Verfahren zum Erzeugen eines elektrischen Felds zum Manipulieren geladener Teilchen
DE102017012306B3 (de) Ioneninjektion in eine elektrostatische Falle
DE102011109927B4 (de) Einführung von Ionen in Kingdon-Ionenfallen
DE1043666B (de) Trennungsverfahren und -vorrichtung fuer Ionen verschiedener Massen sowie Massenspektrometer, die hiervon eine Anwendung darstellen
DE112017002161B4 (de) Ionenoptische vorrichtung
DE2701606A1 (de) System zum verarbeiten positiver und negativer ionen im massenspektrometer
DE102013015046B4 (de) Bildgebendes Massenspektrometer und Verfahren zum Steuern desselben
WO2006119966A2 (de) Verfahren und vorrichtungen zum massenselektiven ionentransport
DE10109917B4 (de) Hoher Durchsatz an Laserdesorptionsmassenspektren in Flugzeitmassenspektrometern
DE10335836B4 (de) Massenspektrometrieverfahren mit Ausbildung mehrerer axialer Einfangbereiche in einer Ionenfalle
EP0221339B1 (de) Ionen-Zyklotron-Resonanz-Spektrometer
DE10328599B4 (de) Verfahren zur Trennung von Ionen aufgrund ihrer Beweglichkeit
DE1034884B (de) Vorrichtung zum Trennen von Ionen verschiedenen Ladungs-Masse-Verhaeltnisses
EP0545064B1 (de) Verfahren zur Filterung elektrisch geladener Teilchen, Energiefilter und Analysator mit einem solchen Energiefilter
DE102022105233B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung kurzer Pulse geladener Teilchen
EP1817788B1 (de) Flugzeit-massenspektrometer

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 0721397

Country of ref document: GB

Kind code of ref document: A

Free format text: PCT FILING DATE = 20060509

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 0721397.8

Country of ref document: GB

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 11913202

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: RU

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: RU

REG Reference to national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: 789A

Ref document number: 0721397

Country of ref document: GB

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 06753530

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2