DE2701395C3

DE2701395C3 - Ionenquelle für die chemische Ionisierung von Atomen und Molekülen

Info

Publication number: DE2701395C3
Application number: DE19772701395
Authority: DE
Inventors: Jochen Dr.Rer.Nat. 2878 Wildeshausen Franzen
Original assignee: Dr Franzen Analysentechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Bruker Daltonics GmbH and Co KG
Priority date: 1977-01-14
Filing date: 1977-01-14
Publication date: 1979-12-06
Also published as: DE2701395B2; DE2701395A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Ionenquelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Ionenquelle für die chemische Ionisierung von Atomen und Molekülen durch Ionen eines Reaktionsg^sus ist aus dem Journal of Applied Physics,45,(1974), S. 1779— 1786 bekannt. Dabei werden die Ionen in einer Hochfrequenzenuadung, die zwischen Elektroden bei einem Gasdruck von 10-² bis 10-' mbar brennt, erzeugt. Die ionisierten Teilci.sn gelangen durch eine Austrittsöffnung im Gehäuse der Ionenquelle in sein Quadrupol-Massenfilter. Bei dieser Anordnung lassen sich die ionisierten Atome und Moleküle allerdings mit geringer Ausbeute aus der Austrittsöffnung abziehen. Zum Fokussieren von Ionen für den Übergang von einer Ionenquelle zu einem Massertfilter ist weiterhin aus dem Journal of Chemical Physics. (1970), S. 3287—3292 die Verwendung von elektrostatischen Quadrupol-Linsen bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ionenquelle der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Ausbeute der aus der Ionenquelle austretenden ionisierten Atomen und Molekülen durch eine Fokussierung in der Ionenquelle erheblich erhöht wird.

Erfindungsgemäß wi,d diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Gemäß der Erfindung wird also der von einem Quadrupol-Massenfilter bekannte Elektrodenaufbau einem neuen Anwendungsgebiet, nämlich der Ionenerzeugung, zugänglich gemacht. Die an den Elektroden anliegende hochfrequente Wechselspannung dient bei der hier beschriebenen Ionenquelle sowohl zur Erzeugung einer Hochfrequenzentladung in dem Reaktionsgas als auch zur Führung und Fokussierung der durch chemische Ionisierung mit den Ionen des Reaktionsgases entstandenen Ionen. Während in den bekannten Quadrupol-Massenfiltern der Gasdruck sehr niedrig gehalten werden muß, um eine Hochfrequenzentladung zu vermeiden, ist der Druck des Reaktionsgases bei der hier beschriebenen Ionenquelle gerade so eingestellt, daß zwischen den einzelnen Elektroden eine Hochfre-

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t>o quenzentladung brennt, welche die ionisierung des Reaktionsgases bewirkt. Gleichzeitig wird die foknssierende Wirkung des hochfrequenten Multipolfeldes dazu verwendet, eine erhöhte lonendichte am Ort der Austrittsöffnung, die auf der Achse des Multipolfeldes liegt, zu erzeugen, woraus eine erhöhte lonenausbeute resultiert

Um zu vermeiden, daß auch an der der Austrittsöffnung gegenüberliegenden Wandstelle in der Symmetrieachse des Multipolfeldes eine erhöhte lonendichte entsteht, sind gemäil Anspruch 2, die Elektroden des Multipolfeldes konisch in Richtung der lonenaustrittsöffnung erweitert

Die zu analysierende Substanz, die ionisiert werden soll, braucht dem Ionisierungsbereich nicht gasförmig aageführt zu werden. Insbesondere organische Substanzen können auch in oberflächenadsorbierter Form auf einem festen Träger der Entladungszone dicht an der Stirnseite des Multipolfeldes zugeführt wertkm. Die Hochfrequenzentladung kann dabei auch zwischen den Elektroden des Multipolfeldes und der Oberfläche des festen Substanzträgers brennen. Die zu analysierende Substanz kann auch in flüssiger Form in die Entladungszone eingesprüht werden, und zwar vorteilhaft in Richtung der Symmetrieachse des Multipolfeldes; dazu kann das bekannte Elektro-Sprüh-Verfahren angewendet werden. Selbstverständlich empfiehlt es sich, den Druck innerhalb des Ionisierungsbereiches durch gesteuerte Zufuhr mindestens einer der Substanzen also des Reaktionsgases und/oder der zu analysierenden Substanz, so zu regeln, daß die Hochfrequenzentladung konstant brennt

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert Dabei zeigt

B i 1 d 1 eine Ionenquelle in perspektivischer Darstellung,

B i I d 2 eine Ionenquelle im axialen Schnitt,

B i 1 d 3 einen Querschnitt einer Ionenquelle senkrecht zur Symmetrieachse des MuItipolfelcUs und

B i 1 d 4 eine Stirnansicht eines Quadrupols.

Bild 1 zeigt eine Ionisationskammer 1 mit vier zylindrischen stabförmigen Elektroden 2 in Form eines Quadrupols. Die gasförmigen Reaktionspartner, also das Reaktionsgas und die zu analysierende Substanz, strömen durch eine Eintrittsöffnung 3 koaxial zum Quadrupol ein, während die Reaktionsprodukte, nämlich die ionisierten Atome und Moleküle, die Kammer durch eine koaxial angeordnete Ionenaustrittsöffnung 4 verlassen. Die elektrischen Zuführungen 5 in Isolatoren 6 dienen gleichzeitig der Halterung der Elektroden.

B i I d 2 zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel einer Kammer 1 nvt konisch angeordneten Elektroden 2 und einer Hilfselektrode 7 für eine elektrische Entladung zwischen ihr und den Elektroden 2. Die Kammer weist eine kapillare Zuführung 3 auf, die durch einen Isolator 6 führt. Durch eine Spannung die zwischen der kapillaren Zuführung 3 und der Hilfselektrode 7 liegt, kann eine durch die Kapillare zugeführte Flüssigkeit elektroversprüht werden. Ein Flansch 8 dient zur vakuumdichten Befestigung an einem Massenspektrometer.

B i I d 3 zeigt einen Schnitt durch eine Kammer I aus isolierendem Material, beispielsweise aus Glas, mit an der Innenwand schichtförmig aufgebrachten Elektroden 2 in Form eines Hexapols. Die Hochfrequenzspannung ist über Zuleitungen 9 an die elektrischen Zuführungen 5 angelegt.

Bild 4 zeigt eine Stirnansicht eines Quadrupols aus

vier zylindrischen, stabförmigen Elektroden 2 mit erhöhten Elektroden-Noppen 10 zur lokalen Eingrenzung der Hochfrequenzentladung zwischen den Elektroden 2. Bei allen Ausrührungsbeispielen können die Elektroden 2 so angeordnet sein, daß sich der Abstand zwischen den Elektroden konisch in Richtung der lonenaustrittsöf fnung 4 erweitert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ionenquelle für die chemische Ionisierung von Atomen und Molekülen durch Ionen eines Reak- ^r> tionsgases, bei der ein den Ionisierungsbereich umgebendes Gehäuse mindestens eine öffnung für die Zufuhr des Reaktionsgases und eine weitere öffnung für den Austritt der ionisierten Atome und Moleküle aufweist, bei der weiterhin die mittlere in freie Weglänge im Reaktionsgas kleiner ails die Gehäuseabmessungen ist, und bei der ferner eine Hochfrequenzentladung zwischen in dem Gehäuse angeordneten Elektroden brennt, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden aus minde- ι s stens vier axial-symmetrisch angeordneten und ein Multipolfeld bildenden Elektroden (2) bestehen und daß die Ionenaustrittsöffnung (4) auf der Achse des Elektrodensystems liegt.

2. Ionenquelle nach Anspruch I₁ dadurch gekeiinzeichnet, da£ sich der Abstand zwischen den Elektroden (2) konisch in Richtung der Zonenaustrittsöffnung (4) erweitert