Ionen-Zyklotron-Resonanz-Spektrometer

curupaiscnes r a i e n i a m i
ä
European Patent Office
© Veröffentlichungsnummer:
Office europeen des brevets
(3)
tUKUrAibCHc
0
221
339
A1
PATENTANMELDUNG
(£y Anmeldenummer: 86113410.4
© IntCI.4: H 01 J 4 9 / 3 8
G 01 N 2 4 / 1 4
@ Anmeldetag: 30.09.86
{30) Priorität: 29.10.85 DE 3538407
71) Anmelder: Spectrospin AG
Industriestrasse 26
CH-81 17 Zürich-Fällanden(CH)
@ Veröffentlichungstag der Anmeldung:
13.05.87 Patentblatt 87/20
72) Erfinder: Kellerhals, Hanspeter, Dr.
Hegetsbergstrasse 6
CH-8610Uster(CH)
@ Benannte Vertragsstaaten:
CH DE FR GB LI
5) Vertreter: Patentanwälte Kohler -Schwindling- Späth
Hohentwielstrasse 41
D-7000 Stuttgart KDE)
65; lonen-Zyklotron-Resonanz-Spektrometer.
st) Ein lonen-Zyklotron-Resonanz-Spektrometer weist eine
;rste Zelle (8) auf, die auf ein normales Hochvakuum evakuier3ar und mit einer Einrichtung (17, 18) zum Ionisieren einer
3robensubstanz gekoppelt ist. Diese erste Zelle (8) ist über
:ine mit einer kleinen Öffnung (14) versehenen Trennwand
15) mit einer zweiten Zelle (1 1)verbunden, die eine im homojenen Bereich der Magnetanordnung (1, 2) angeordnete
onenfalle (27, 31) umfaßt und zum Ermitteln von lonen'yklotron-Resonanzen eingerichtet ist. Die zweite Zelle (1 1) ist
luf ein Ultra-Hoch-Vakuum evakuierbar. Die erste Kammer (8)
veist einen außerhalb der Magnetanordnung (1,2) liegenden
Bereich auf, der sich noch im Streufeld der Magnetanordnung
jefmdet und mit einem zusätzlichen Magneten (35) versehen
:ein kann, so daß dort jede beliebige Substanz mit einer anjepaßten Einrichtung ionisierbar ist. Die so erzeugten Ionen
:önnen mittels innerhalb der ersten Kammer (8) angeordneer Potentialgitter (22, 23, 24), die durch Anlegen geeigneter
'otentiale lonenfalien bilden, in Richtung auf das innerhalb
ler Magnetanordnung (1, 2) gelegene Ende der ersten Zelle
B)verschoben und im wesentlichen vollständig auf die in der
weiten Zelle (1 1) angeordnete lonenfalle (27, 31 ) übertragen
verden.
m
i
Ii
L.
jyaon rnnung Company Ltd
0221
AG
Spectrospin
Industriestraße
26
CH-8117 F ä l l a n d e n - Z ü r i c h
Schweiz
icl
P 4761
10.
den
Stuttgart,
9.
3 3 9
1986
EP
Mc i s r .
Cohler-Schwindling-Späth
Patentanwälte
iohentwielstraße
41
7000 S t u t t g a r t
1
xonen-^yKiotron-Kesonanz-Snektrometer
)ie
betrifft
Erfindung
leter
mit
einer
ein
sereich
homogenes
lit
zwei
in
Len
aufweisen,
;ine
jur
dem
die
jffnung
aufweisende
'umpeinrichtungen
)eiden
Zellen
und
Magnetfeld
erzeugenden
bei
bilden,
des
Ioneh-Zyklotron-Resonanz-Spektro-
konstantes
Magnetfeld
Ionenfalle
Richtung
ein
in
angeordneten
Anliegen
Zellen
Magnetfeldes
verbunden
unterschiedliche
durch
voneinander
Vakua
die
Zellen,
senkrechte
sind,
vorgegebenen
Magnetanordnung,
entsprechender
welche
Trennwand
einem
die
zu
Potentiale
eine
und
eine
kleine
und
gestatten,
erzeugen,
je
gemeinsame,
getrennt
es
Elektro-
mit
mit
in
den
einer
» 2 2 1 3 3 9
Ln
die
auf
erste,
oder
gehalten
mit
einem
jeweiligen
auf
die
"beiden
Elek-
die
Ionenfalle
Zellen
freige-
Aufsatz
äinem
"bekannten
im
hintereinander
telbar
dazu
den
in
auch
Fenster
die
auf,
nicht
weisen
und
angeordnet
mehr
viel
höhere
Ionen
geringer
c
hPa
10
und
100
kann
So
ist.
sich
Da
feldes
befinden,
ihrer
thermischen
Gasdruck
Energie
Magnetfeldes
Druckes
diese
Weise
in
die
tritt
frei
eine
die
bewegen
gleichmäßige
der
in
das
viel
sehr
sie
daher
der
in
Bereich
des
Ionen
des
zweiten
Magnetaufgrund
in
sich
der
von
Druckes
etwa
auf
Magnetfeld
zum
Richtung
Zelle
höhe-
übertreten.
Verteilung
der
sehr
Ionisation
die
als
senkrecht
niedrigeren
in
werden
herrscht,
erzeugten
und
Zellen
beiden
Zelle,
Zelle
können
oder
Zelle
der e r s t e n
-8
—9
10
hPa
10
bis
homogenen
zwar
jedoch
Zelle
ca.
sein
im
sich
bewegen
in
ersten
stärker
Zyklotron-Kreisbahnen,
des
Zelle
der
Zellen
beide
Zelle.
der
mal
1000
bis
daher
sondern
Löcher
Gasdichte
die
und
in
wird
zweiten
der
in
zweiten
der
in
Daher
betragen.
Gases
herrscht
Vakuum
als
unmit-
Magnetfeldes
kleine
Vakuum
geringere
erzeugt
des
Dabei
hindurchzuleiten.
das
der
in
Zelle,
ersten
Zellen
die
durch
ermöglichen,
es
"bekannt.
18,
Trennwand,
Elektroden
parallelen
Elektronenstrahl
einen
der
in
nur
"bis
Bereich
homogenen
aus
"ESN-European-
"beiden
die
sind
Spektrometer
16
Seiten
(1985),
58,
News",
in
al
et
Settine
R.L.
von
Bpectroscopy
dem
ist
Ionen-Zyklotron-Resonanz-Spektrometer
solches
Sin
ren
ange-
werden.
geben
Bei
Verteilung
zur
der
die
an
an
in
Ionen
ziexxe
Zelle
und
Potentialen
solchen
von
die
wahlweise
daß
einer
Empfangseinrichtung
Anlegen
zum
letzgerät
;roden,
und
Sende-
schlossenen
und
evakuierbaren
Vakuum
höheres
ein
auf
evaKui-er Daren
Vakuum
geringeres
Ionisationseinrichtung
ingeschlossenen
weite,
ein
der
Ionen
Auf
auf
0221
uexueii
viel
ieuen
Anzahl
Erregung
größere
durch
eine
so
ein,
daid
der
m
von
Ionen
zur
des
Gases
in
zweiten
Zelle
Verfügung
der
Der
Nachteil
sich
die
dieser
beiden
bekannten
Zellen
im
zweiten
befinden,
wo
es
Einflusses
des
Magnetfeldes
wegen
unterschiedliche
der
Anpassung
von
daß
Zelle
Es
nicht
ist
gehörenden
Ionen
sich
unter
normalen
während
auf
werden
noch
kann.
der
muß
gering
Ionen
mit
führen
ist.
der
Nachteil
besteht,
während
zu
die
speichern.
die
besteht
des
Bei
engen
und
von
die
justiert
Meßzelle
darin,
eigentlichen
in
Form
Erzeugung
die
eines
der
Methoden
bei
einem
10~5 hPa
stattfinden,
dieses
ist
bekannt,
dann
in
die
Technik
dif f e r e n t i e l l e s
Pumpen
0~8
etwa 1
hPa g e h a l t e n
Apparatur
Genauigkeit
in
ist,
getragen
der
766.6
15
kann
bekannte
Wirksamkeit
Weiterhin
Ionen
weiterer
Ionen
da
von
durch
auch
erforderliche
äußerster
Dabei
Druck
ist
des
benutzten
Stand
zum
erzeugen
bekannten
wiederum
Trotzdem
problematisch,
relativ
aller
geringeren
Sorge
Analysatorzelle
im B e r e i c h
Meßzelle
die
an
Analyse
P 35
zu
übertragen.
Hochvakuum
einen
der
aus
befindenden
zu
möglich
anzuwenden.
dafür
zur
und
werden.
Magnetfeldes
Verwendung
die
der
daß
darin,
Magnetfeldes
weiteres
auch
Patentanmeldung
des
im M a g n e t f e l d
Ionen
muß
beispielsweise
außerhalb
ohne
werden
Platzes
Ionisierung
Eigenschaften
deutschen
Ionenstrahles
der
Magnetfeld
beeinträchtigt
zwar
des
Ionisierungseinrichtungen
im
die
Teil
sehr
allein
erzeugt
beschränkten
nicht
Methoden
Raumverhältnise
werden,
des
als
besteht
Anordnung
homogenen
eine
steht
könnte .
3 3 9
der
für
Ionenübertragung
die
relativ
daß
Übertragung
kompliziert
werden,
zu
Verfahren
das
um
gewährleisten.
keine
und
EinEin
Möglichkeit
Meßvorganges
erzeugte
3221
Joch
in
Ionen
erzeugter
Mass
Conf.
Ännu.
unter
Verwendung
Top,
1983,
auch
hierbei
Erfindung
die
einfachen
die
Bereich
Zelle
dem
dem
höheren
"be-
geringe
ein
zugrunde,
genannten
eingangs
der
Druck
mit
Ionen
Methode
einen
an
wo
zugänglich
demnach
auf
aufgebaut
ohne
das
wesentliche
zur
Messung
Teile
das
der
für
aufweist
Abschnitt
der
Abschnitt
diesen
welche
groß
daß
ausgebildet,
die
mehr
sie
liegenden
Ionisationseinrich-
Platzbeschränkung
erforderliche,
unter
Ionisation-
die
Magnetanordnung
beliebige
die
demnach
ist
Ionisationseinrichtungen
durch
nicht
an
so
ist,
Diese
ist.
werden,
liegenden
sie
im
Magnetanordnung
liegenden
Zelle,
außerhalb
erstreckt,
der
daß
gelöst,
ist.
angeschlossen
in
bis
stehende
dadurch
Erfindung
Spektrometer
erfindungsgemäßen
Bereich
nung
der
Streufeld
angeschlossen
einrichtung
sicht
eine
beliebigen
jeder
Ionisationseinrichtung
die
tungen
Boston"
Erzeugung
außerhalb
einen
dessen
von
Bei
sich
nach
wird
Zelle
erste
ersten
31.
kann.
Aufgabe
und
nach
Vorrichtungen
erfolgen
Diese
die
daß
verbessern,
zu
so
"Proc.
in
Aufgabe
der
Ionen-Zyklotron-Resonanz-Spektrometer
Art
al
et
Quadru-
von
erwarten.
zu
der
liegt
ist
extern
Übertragung
Mclver
Allied
Zudem
ist.
Übertragungs-Wirksamkeit
Demgegenüber
die
R.T.
von
es
Spectrom.
worden
schrieben
Meßzelle
die
wie
pol-Elementen,
sich
gestaltet
komplizierter
3 3 9
und
homogene
außerhalb
nennenswert
der
ohne
können
Rück-
Magnetfeld
Magnetanord-
beeinflußt
wird.
0 2 2 1 3 3 9
_
Gases
wie
zu
^m
c^^auaugögeiuauen
ü p e k t r o m e t er
Ionisierung
d e s in d e r
ersten
»Zelle
effektive
Die
möglich.
bei
dem
bekannten
betreiben,
mäßig
verteilen.
beiden
Zellen
ten
Ionen
in
während
unter
/on
die
der
Meßzelle
gegenüber
der
sekannten
Spektrometers
in
der
der
Meßkammer
Magnetanordnung
mit
refangenhalten
len
Fall,
:ann
der
ler
ersten
sein.
»esonders
hoher
so
der
Ionen
-et
und
as
eine
mit
kein
dem
Verlust
Ionendichte
in
Bereich
Ein
solcher
des
sein
muß,
anliegenden
Zellen
er
die
zum
eines
besonders
Steuern
der
leitend
an
das
die
das
Für
ausreicht,
Abschnitt
kein
Feld
Homogenität
zu
herstellen
stört.
können
parallele
elektrisch
der
Aufwand
nicht
Erfindung
ersten
Zusatzmagneten
guter
geringem
Zwischenwand
Netzgerät
nicht
Zusatzmagnet,
der
der
Potentialen
liegende
Feldes
Ionisation
auch
gewährleistet.
hierzu
des
mit
gesamte
ausgesetzt
den
und
sich
die
der
Zelle
im
Einrichtung
wesentlicher
Anteil
Magnetanordnung
zur
auch
Ionenzahl
liegende
der
Ausgestaltung
Anzahl
erzeug-
Anteiles
weshalb
Streufeld
daß
der
kann
größere
wird
das
läßt
anordnen,
eine
der
Stärke
braucht,
n weiterer
-eile
an
Zelle
Lngeordnet
md
den
daß
gleich-
betrieben,
Magnetfeld
außerhalb
^zeugen
Ionenfalle
einem
Zellen'
eintritt.
außerhalb
zusammen
eine
dann,
Einheit
größeren
erzielbaren
als
noch
es
als
jedoch
des
Gas
insofern
Sellenanordnung
Seile
ein,
Ionisationsphase
der
Zellen
beide
infolge
stehendem
daß
so
auf
enthaltenen
gestattet
beide
höchst
Größenverhältnis
. dem
ein k l e i n e r
Anteil
der
Ionisierungsphase
Druck
,
Ionen
nur
kleinere
werden,
fahrend
die
dabei
höherem
srzeugt
sich
Entsprechend
tritt
Zellen
Spektrometer
daß
so
der
Ausbildung
eine
in
Gitter
der
angeord-
verbunden
Gitter
ersten
sein,
angeleg-
» 2 2 1 3 3 9
@on d u r c h
die
;ebildet
wird
[er
Gitter
ist
Weise
Liese
es
möglich,
die
erzeugten
praktisch
;rsten
Zelle
zu
verschieben
und
zweite
Zelle
zu
übertragen,
so
;rometers
Variante
unter
den
Bedingungen
läßt
Bs
ist.
Spek-
nicht
für
die
hohe
eine
Ultra-Hochvakuums
sich
solchen
eines
Auflösungsvermögen
in
vollständig
bisher
lassen
Dadurch
wurde.
gehalten
der
längs
erf indungsgemäßen
eines
sie
wie
erzielen,
[onendichte
Ionen
Auf
ist.
außerordentlich
eine
des
dieser
und
Trennwand
zur
gewährleistet
bei
daher
sich
Übertragung
der
Wirksamkeit
daß
außerhalb
dem
verschiebbar
hinaus
diese
über
noch
Zelle
ersten
von
bis
Bereich
liegenden
Magnetanordnung
xonenxaxxe
aie
der
Zelle
ersten
der
längs
aaa
umiaßx,
Abschnitten
begrenzten
und
gegebenenfalls
weise
solcher
in
Potentiale
;en
möglich
Empfindlichkeit
und
bedeutend
Spektrometers
steigern-.
In
unä
angeordnet
Fall
Gefäß
darstellen,
,
die
die
dann
der
lenenf alle
gchiraelektrede
des
«viseben
in
der
beiden
ersten
Zelle
begrenzen.
Zelle
die
Vakuum-
fMftsjmsr
bildende
auf
die
gestaltet
ist*
der
die
es,
eine
besteht
Eabei
der
des
durch
Anlegen
s© daß
des
darin
die
Trennwand
anzuerdnen,
elektrische
herzustellen,
lenisierung
Jenen-Zykl©und
Trennwand
begrenzenden,
ernSglieht
In
»in
nur
§ebirselektr©de
gellen
Zelle
die
im B i n b i i e k
fetentiais
beben
ausreichend
res
eine
Gitter
benachbarten
selche
sveiten
Trennwand
zweiten
zwischen
Möglichkeit,
v # ? t o -
leitend
der
sieh
der
bitter
eim&
©ptimal
tren-Res©nans-Äessungen
i»
auf
im w e s e n t l i c h e n
des
auch
paralleler
elektrisch
Betzger&t
der
in
befindet
Zwischenwand
zur
Zelle
die
wurde
diesem
kann
Erfindung
loneflfalle
die
Abschnitt
benachbarten
IcnenfaUe
dem
mit
weiehe
den
Anzahl
eine
Zelle
zweiten
der
Ausgestaltung
weiterer
Sine
eines
Trennung
ebne
weite-
enthalte-
SAD ORIGINAL
^
0221
3 3 9
„
« a m cuu ±u u e r z w e i t e n Z e l l e
^0.^^,
die
Ionen-Zyklotron-Resonanz-Messung
durchgeführt
wird.
Datei
fcann
die
Schirmelektrode
a u c h so a u s g e b i l d e t
und m i t e i n e m
solchen Potential
beaufschlagt
daß
sein,
zur
Ionisation
verwendete
Elektronenoder
Ionenstrahlen
nicht
bis
zur
Yleßkammer v o r d r i n g e n
können.
Bei
einer
bevorzugten
innerhalb
zwischen
der
ersten
zwei
Elektroden
zum
diese
Erzeugen
zur
geeigneten
läßt
die
sich
sich
lagnetanordnung
laher
von
zum
-icht
die
in
in
dem
der
behandelten
gangs
in
die
Erfindung
rein
nung
und
zu
Diese
Meßzelle
@as
in
in
der
beliebiger
der
pektrometer
weist
Merkmale
Erfindung
Kombination
Zeichnung
eine
Die
einzeln
der
Anwendung
dargestellte
und
in
Zone
von
der
in
der
Massen/
dann- in
eines
ermögder
ein-
werden
der
Zeich-
Spektrometers
näher
Beschreibung
können
für
des
übertragen
anhand
sein,
eine
Anordnung
die
dargestellten
erläutert.
Zelle
vorgegebene
Ionen,
folgenden
entnehmenden
uhrungsformen
en
im
schematisch
»eschrieben
.eichnung
wird
angeordnet
befindet
:önnen.
>ie
parallele
Ionen-Zyklo-
Bereich
für
sind.
bestimmter
Weise
von
ersten
Magnetfeldes
können
wenigstens
Magnetfeld
homogenen
erzeugbar
Selektion
Zelle
Erzeugung
Ionen-Zyklotron-Resonanzen
.adungs-Verhältnisse
Erfindung
Wechself eldern
auch
erzeugten
der
zweiten
Gittern
Weise
xerstellen,
und/oder
benachbarten
tron-Resonanzen
hif
Ausführungsform
bei
sich
und
anderen
oder
zu
der
Aus-
mehre-
finden.
Ionen-Zyklotron-Resonanz-
Magnetanordnung
auf,
die
aus
einer
2 2 1 3 3 9
.praleitenüen
i
unu
Der
von
der
2 besteht.
;war
das
irchsetzt,
6
Rohres
5iteren
Rohr
4
Plansch
einen
ide
dem
Dewar
2
wird
von
einem
Rohr
nahe
bis
und
am
3
anderen
in
konzentrisch
der
Längsmitte
zur
um-
5 eines
Flansch
der
das
ist,
und
ist
dem
mit
verbunden
dicht
— und
1
geschlossen
aufweist,
hineinragt
3
Spule
Ende
einem
an
oj.«^
Hohlraum
zylindrische
flossene,
is
öpuxe
Spu-
ein
Flansch
5
s i c h an den
Nach a u ß e n s c h l i e ß t
3 1 reicht.
die
als
ist
fiteres
größer
Durchmesser
dessen
Rohr 7
an,
und 7
Rohre 6
Die
und 3der a n d e r e n Rohre 6
archmesser
der M a g n e t a n o r d n u n g
Zelle
8, d i e a u ß e r h a l b
erste
eine
ilden
9
Stutzen
seitlichen
einem
mit
Rohres 7
des
m Bereich
ist.
10 a n g e s c h l o s s e n
an den e i n e V a k u u m p u m p e
ist,
ersehen
normales
ein
eingerichtet,
ist
. dazu
ie
V a k u u m p u m p e 10
h P a zu e r z e u g e n ,
m i t e i n e m D r u c k v o n e t w a 10
ochvakuum
eine
Flansch 4
seinem
mit
auch das Rohr 3
hnlich bildet
des D e w a r 2 l i e g e n außerhalb
d i e an e i n e r
11,
Zelle
.weite
eine
den
an
ist,
12 v e r s e h e n
mit einem S t u t z e n
en S t e l l e
zur E r z e u g u n g
D i e s e Pumpe 13 i s t
ist.
-umpe 13 a n g e s c h l o s s e n
hPa
10
m i t e i n e m D r u c k von e t w a
änes Ultra-Hochvakuums
durch e i n e
Z e l l e n 8 und 11 s t e h e n
beiden
Die
Ungerichtet.
das
die in der
in V e r b i n d u n g ,
Ö f f n u n g 14 m i t e i n a n d e r
deine
15 a n g e Stirnwand
8 abschließenden
Zelle
der e r s t e n
\ohv 6
ist.
srdnet
kn
dem
Zelle
von
sich
8 befindet
Glühfaden
Diese
emittiert.
gungsgitters
gerichtet
enthaltenen
bei
der
17,
18
werden,
dem
nahe
auf
wo
einen
sie
Gasmoleküle
können
die
treffen.
der
Rohres
Beheizung
mittels
benachbarten
auf
des
16
Boden
entsprechender
Elektronen
Ende
abgewandten
15
Stirnwand
der
eines
ersten
7
ein
Elektronen
Beschleuni-
Ionisationsbereich
in
der
Das
zu
ersten
Zelle
untersuchende
19
8
Gas
ÜZ21
w ^UCi
Pfeil
20
führt
werden.
In
und
der
ersten
einander
sin
mit
einem
Potentiale
ähnlich
tiv
des
sich
Potentialgitter
28
mit
dem
Zwischen
Stirnfläche
28
;wischen
.eile
der
15
den
zuge-
hinterdie
über
Leitungen
sind.
Das
um-
Netzge-
unterschiedliche
sind.
Die
31
ist
über
im
agnetfeldes
einen
die
die
Zentrum
des
der
die
der
und
den
beiden
jeweils
die
jeweils
mit
27
27
eine
ist.
außerdem
Im
der
Elektroden
27
den
des
Bereich
15
ersten
in
Rohrachse
über
der
Leitung
ein
HE-Generators
mit
und
der
paral-
Kabel
34
32
verbun-
zugehörigen
Elek-
Ionen-Zyklotron-Resonanz-Meßzelle,
Magneten
Abschnitt
guter
eines
verbun-
sich
zur
8
entsprechen-
Stirnwand
sich
rela-
Zelle
leitend
über
24,
1 äusserst
Spule
ein
verbunden
in
ersten
befindet
ebenfalls
Ausgang
11
Potentialgitter
8
26
der
elektrisch
der
Zelle
31,
bilden
erfaßte
Inneren
bzw.
26
Potentialgitter
Magnetspule
30
ebenfalls
befinden
en
je
Zelle
die
sind,
einem
mit
zweiten
27,
Elektroden
11
der
15
den
33
eeigneter
24,
Anzahl
verbunden
in
Netzgerät
zw.
m
axial
23,
Stirnwand
dem
30
roden
22,
von
29,
Elektroden
er
Anzahl
Potentialgitter
ersten
ele
iese
26
durch
Einlaßsystem
der
mit
Zelle
roden
eine
entsprechende
auch
dem
8 benachbart
@weiten
sich
Netzgerät
Schirmelektrode
:abels
angedeutetes
die
an
es,
Abstand
sind.
!ine
eine
Netzgerät
befinden
Kabel
den
scnematisch
anzulegen.
geringem
;wei
21
nur
Potentialgitter
das
erlaubt
eiI1
befindet
angeordneter
25,
26
Stutzen
Zelle
Kabel
faßt,
rät
den
3 3 9
1
angeordnet,
homogen
der
und
Zelle
über
Der
durch
8 befindet
damit
Homogenität,
Zyklotronfrequenzen
ist.
wo
was
die
in
einem
durch
genannten
das
Feld
die
Elek-
sich
noch
Bereich
des
Einstrahlung
Elektroden
u
3 3 »
1221
selektive
iine
Sin
der
ätreufeld
.n
der
let
sind.
Peld
hat
Das
eine
auf
Ionen
Ln e i n e m
bestimmten
19
lonisationsbereich
den
mit
dem
von
die
können
im
Ionisationsbereich
den
Potentialgittern
Netzgerätes
26
tialgittern
22,
das
ersten
zunächst
so
daß
gesamte
es
8
Zelle
die
der
der
ersten
normalen
Dabei
erste
Zelle
Bewegung
Zelle
8
8
der
zwei
1
Ionenfalle
Gas
und
zu
des
PotenPotenRichtung
denkbar,
auch
Gasmoleküle
enthaltene
ent-
Ende
gelegene
wäre
eine
in
kann,
an
weiteres
ohne
die
angeordnete
Magnetspule
der
Einstellen
jeweils
umfassen
23
22,
durch
Potentiale
von
Bereich
Durch
Ändern
Durch
Ionenfalle,
verschieben.
gesamte
infolge
in
zu
Dieser
Ionenfalle
einer
hintereinander
der
Bereich
im
die
Poten-
das
ionisiert.
in
den
in
Beschießen
durch
programmiertes
möglich,
erstreckenden
20
Potentialgitter
wie
anliegenden
mehrere
halten.
durch
und
werden.
gehalten
begrenzte
23
über
sich
tialgitter
auf
ist
die
an
ähnlich
gegebenenfalls
sprechendes,
einen
von
23
dadurch
und
Einrichtung
Substanz
um
ist,
Pumpe 10 e r z e u g t e n ,
10~5 hPa
statt.
etwa
Ionen
erzeugten
Homoge-
8 zu
Zelle
Elektronen
Potentiale
geeigneter
Anlegen
mäßige
der
von
Bereich
im
Hochvakuum
dem
bei
findet
Vorgang
nur
erzeugten
beschleunigten
18
tialgitter
17
Glühfaden
erzeugte
zwingen
der
eingeführte
35
ausreichend
zu
ersten
mittels
eine
wird
Betrieb
der
Bereich
auch
jedoch
Zyklotron-Bahnen
srzeugte
Im
die
19
angeord-
3.5
Magnetspulen
und
Stärke
mäßige
nur
Magnetspulen
beiden
diesen
von
Ionisationsbereich,
im
lität
weitere
7 umgebende,
Rohr.
das
des
Seiten
beiden
zu
im
noch
nur
Ionisationsbereiches
8 vorgesehenen
Zelle
ersten
swei
weshalb
Magnetanordnung,
ges^abueo.
sich
8 "befindet
Zelle
ersten
der
Teil
großer
xonen
unerwunscnxer
Eliminierung
der
daß
bildet,
Ionen
einem
das
we-
OZ21
3 3 9
„ „AiU> WUAa.UJ. Qann c m r c h V e r ä n d e r n
das z u n ä c h s t
von dem dem B o d e n 16 d e r
ersten
Jammer 8
benachbarten
Potentialgitter
22 g e b i l d e t e
Ende d e r
tonenfalle
immer m e h r in R i c h t u n g a u f das
sich
innerhalb
der
fegnetspule
1
befindende
Ende d i e s e r
Zelle verschoben w i r d ,
dis s i c h s c h l i e ß l i c h
alle
Ionen nahe d i e s e m
befinden'
Ende
Befinden
sich
alle
Ionen
zwischen
den.
der S t i r n w a n d
15
benachbarten
Potentialgittern
24,
erlauben
es"
die
Elektroien 30
durch
Anlegen einer
vom H P - G e n e r a t o r
34 g e l i e f e r t e n
Spannung ein S e l e k t i e r e n
der I o n e n .
Die
ausgewählten
Ionen
/erden
dann
durch
entsprechendes
Ändern der P o t e n t i a l e
an
Len P o t e n t i a l g i t t e r n
24 und 27 a u f den von den
Potentialgit; e r n 27
in d e r z w e i t e n
Zelle
11 begrenzten
Raum ü b e r t r a g e n
ier e i n e
zweite
Ionenfalle
bildet.
Innerhalb
dieser
Ionen'alle
können
dann
die Ionen m i t t e l s
der E l e k t r o d e n
31 Z U r
Resonanz a n g e r e g t
werden.
Nicht näher d a r g e s t e l l t e
Elektro@en k ö n n e n
dann
zum E m p f a n g
der R e s o n a n z - S i g n a l e
benutzt
erden.
ier
Potentiale
!b
ist
n
dem
ersichtlich,
Bereich
onisiert
alb
19
können,
zugänglich
Verschieben
ich
dann
durch
ie
von
Potentialgittern
er
Zelle
abei
Bestimmung
befinden
rdnung
inem
die
1,
2
Zelle
der
sich
und
größte
2
ist.
22,
11
Weise
Ionisationsbereich
außer-
und
Die
der
daher
24,
einer
27
in
so
daß
Auflösung
dem
sowie
in
gleichzeitig
erzielbar
ist.
lassen
wird,
dann
wo
Abschnitt
alle
Ionenfalle
gebildet
transportieren,
Ionen
für
Ionen
erzeugten
Grenzen
23,
Spektrometer
beliebige
liegt
Homogenität
Ultra-Hochvakuum,
ichkeit
der
auf
Ionenzyklotron-Resonanzen
die
größter
dargestellten
Substanzen
1,
frei
8 in
dem
weil
Magnetanordnung
aßnahmen
enaue
bei
beliebige
werden
der
daß
von
eine
stattfindet,
der
großer
MagnetanAnzahl
in
größte
Empfind-
Dabei
gestattet
z
3 3 9
)221
;s
Schirmelektrode
die
die
'otentials
8
Seile
die
das
ermöglicht
sonst
Es
die
erzeugten
Zone
Ausführungsbeispiel
chungen
davon
andere
Zellen
troden
was
eines
können
so
werden,
und
darin
der
von
dem
dem
des
dargestellten
Meßvorganges
8 eine
und
speichern
der
MagnetDamit
selektieren.
eine
in
Proben-
neue
zu
der
Verkürzung
beschränkt
ohne
Kryomagneten
den
Rahmen
Ionisierung
Weiterhin
angeordneten
dann
der
ein
Anwendung
der
einer
kann
der
Potentialgitter
Eisenmagnet
findet.
sein
mit
zu
auch
Probensubstanz
Ausführungsbeispiel
Fall
Abwei-
Erfindung
Probensubstanzen
können.
darge-
Elektronenkanone
zur
auch
das
sondern
ist,
einer
daß
auf
nicht
Erfindung
dargestellten
insbesondere
Konfiguration
zu
anstelle
werden
ionisiert
Art
ersten
Ionen
Spektrometer
sind,
möglich
Einrichtungen
verwendet
30
24,
die
daß
sich,
So
dienenden
Meßzeiten.
stellte
verlassen.
abzu-
innerhalb
sich
der
dargestellte
benötigten
versteht
Zelle
ersten
in
befindenden
1
während
der
noch
auch
gegebenenfalls
spule
in
ionisieren,
zu
aenge
11
Einwirkungen
bei
bsteht
Daher
Möglichkeit,
Zelle
zweiten
Ionen-
Ionisation
der
der
von
geeignexen
begrenzte
27
11 gegenüber
könnten.
ausgehen
Spektrometer
ier
noch
die
schirmen,
eines
Anlegen
Potentialgittern
Zelle
zweiten
der
in
:alle
den
von
durch
29
beliebiger
Aufbau
und
der
Elek-
abweichen,
wird,
wenn
seiner
völlig
anstelle
anderen
0 2 2 1 3 3 9
x a ueiiuauapr u c n e
Ionen-Zyklotron-Resonanz-Spektrometer
die
netanordnung,
sin
konstantes
nit
zwei
in
Slektroden
homogenes
dem
Magnetfeld
eine
und
eine
voneinander
die
unterschiedliche
einer
und
;ung
es
und
die
Zelle
die
auf
in
den
ein
Ionenfalle
ie
Zellen
beiden
freigegeben
adurch
gekennzeichnet,
aß
die
erste
er
aus
dem
ereich
der
von
herausragt
ung
liegt,
ert
zugänglich
ung
(17,
so
18)
ngeschlossen
ist,
an
(8)
er
einen
im
von
und
diesen
ist.
oder
geringeres
Vakuum
ein
höheres
daß
und
Potentia-
wahlweise
Abschnitt
Streufeld
der
Sende-
solchen
zur
Vakuum
in
Verteilung
der
auf
werden,
Magnetanordnung
und
daß
Zellen
angeschlossenen
gehalten
Zelle
beiden
Ionisationseinrich-
Impf a n g s e i n r i c h t u n g
und
iit
einem N e t z g e r ä t
zum A n l e g e n von
.en an d i e E l e k t r o d e n ,
daß- d i e I o n e n
eweiligen
Trenn-
Pumpeinrichtungen
auf
zweite,
Zelle
Magnetfeldes
erzeugen,
erste,
an
die
Zellen
aufweisende
mit
angeschlossenen
einer
ivakuierbaren
zu
,
Zellen,
welche
des
Öffnung
gestatten,
Vakua
an
ivakuierte'n
kleine
Bereich
entsprechender
bilden,
Richtung
getrennt
sind,
Anliegen
Mag-
erzeugt
angeordneten
bei
zur
einer
begrenzten
Magnetfeld,
Ionenfalle
gemeinsame,
verbunden
iit
die
eine
ihr
von
und
Je
senkrechte
rand
einem
aufweisen,
Potentiale
lurch
in
mit
(19)
(1,
2)
der
Magnetanord-
begrenzten
Magnetanordnung
die
Abschnitt
aufweist,
unbehin-
Ionisationseinrichder
ersten
Zelle
(8)
,
3-3»
1221
nach
Spektrometer
außerhalb
der
daß
Bereichs
begrenzten
Zelle
(8)
neten
(35)
nach
daß
(15)
Zwischenwand
>4)
;rn
der
.n
solcher
an
Weise
(22,
Zelle
srsten
2)
[1,
eine
begrenzten
gebildet
wird
elektrisch
Potentiale
durch
von
Abschnitten
längs
der
Magnetanordnung
(15)
Trennwand
zur
und
verschiebbar
hinaus
diese
Steu-
zum
und
der
bis
über
noch
gegebenenfalls
23,-
(26)
24)
Bereich
liegenden
(22,
Ionenfalle
außerhalb
dem
von
zur
Einrichtung
die
gekenn-
Anzahl
angelegten
daß
23,
(8)
Zelle
ersten
eine
Netzgerät
das
umfaßt,
^otentialgittern
ler
dem
ist,
dadurch
2,
Potentialgitter
Potentialgitter
die
ersten
Zusatzmag-
(8)
Zelle
ersten
mit
verbunden
.eitend
eines
1 oder
paralleler
und
angeordnet
der
2)
(1,
ist.
Anspruch
der
in
Abschnitt
Feldes
des
gekennzeichnet,
Magnetanordnung
liegende
angeordnet
Spektrometer
der
von
Bereich
im
zeichnet,
des
dadurch
1,
Anspruch
Ist .
dadurch
(27)
elektrisch
leitend
auf
der
der
einen
zweiten
daß
der
wand
zwischen
der
in
und
verbunden
Trennwand
(11)
nach
(15)
paralleler
dem
mit
Netzgerät
Poten(26)
Ionenfal-
benachbarten
Abschnitt
Trennwand
(11)
4,
(15)
dadurch
und
gekennzeichnet,
dem
die
begrenzenden,
benachbarten
Potentialgitter
(19)
ist.
Schirmelektrode
(11)
die
welche
ist,
(15)
Zelle
zweiten
der
Ansprüche,
begrenzen.
Anspruch
Zelle
zweiten
(15)
angeordnet
Zelle
Spektrometer
vorhergehenden
Zwischenwand
zur
tialgitter
le
daß
gekennzeichnet,
Anzahl
eine
der
einem
nach
Spektrometer
angeordnet
Ionenfalle
der
(27)
Trenneine
0 2 2 1 3 3 9
"
CXUCM u e r
gekennzeichnet,
daß
zwischen
benachbarten
zwei
Magnetfeld
sum
parallele
Erregen
fechself eider
Änsprucne
innerhalb
der
3 bis
Zelle
(8)
Potentialgittern
Elektroden
(30)
zum
5,
dadurch
wenigstens
(24)
zum
Erzeugen
von
Ionen-Zyklotron-Resonanzen
geeigneter
angeordnet
sind.
von
' 4 7 6 1
0 2 2 1 3 3 9
turopaiscnes
Patentamt
ß
EINSCHLAGIGE DOKUMENTE
EP
rvonnzeicnnung aas uoKumems mn Angaoe, soweit erforderlich,
der maßgeblichen Teile
D ,A
Nummer der Anmeldung
EUROPÄISCHER RECHERCHENBERICHT
EUROPEAN
58, März
SPECTROSCOPY NEWS,
Chichester
1985,
Nr.
R-.L. SETTINE " F o u r i e r
Transform
Mass S p e c t r o m e t r y
and i t s
Combination
w i t h High R e s o l u t i o n
Gas
Chromat o g r a p h y "
Seiten
16-18
Betrifft
Anspruch
86113410.4
KLASSIFIKATION DER
ANMELDUNG (Int. CM;
H Ol
J
G Ol
N 24/14
49/38
* Seite
17, l i n k e
Zeile
Spalte,
40 - r e c h t e
Zeile
Spalte,
19;
5 *
Fig.
DE -
AI
-
3 331
136
( SPECTROSPIN )
* Fig.
2; S e i t e
14, Z e i l e
Seite
17, Z e i l e
25; A n 9-13 *
sprüche
1 -
US
-
A -
4 315
149
(LEDFORD)-
RECHERCHIERTE
SACHGEBIETE (Int. CI 4)
US
- A -
3 937
955
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H Ol
J
G Ol
N 24/00
B Ol
D 59/00
49/00
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11-02-1987
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