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EP0290711B2 - Verfahren zur Konzentrationsmessung an Gasgemischen - Google Patents

Verfahren zur Konzentrationsmessung an Gasgemischen Download PDF

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EP0290711B2
EP0290711B2 EP87890178A EP87890178A EP0290711B2 EP 0290711 B2 EP0290711 B2 EP 0290711B2 EP 87890178 A EP87890178 A EP 87890178A EP 87890178 A EP87890178 A EP 87890178A EP 0290711 B2 EP0290711 B2 EP 0290711B2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ions
primary ions
separate determination
internal energy
primary
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP87890178A
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English (en)
French (fr)
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EP0290711A1 (de
EP0290711B1 (de
Inventor
Werner Dr. Federer
Johannes Dr. Villinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
V & F ANALYSE- UND MESSTECHNIK G.M.B.H.
Original Assignee
V & F Analyse- und Messtechnik GmbH
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.)
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Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=3509337&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP0290711(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by V & F Analyse- und Messtechnik GmbH filed Critical V & F Analyse- und Messtechnik GmbH
Publication of EP0290711A1 publication Critical patent/EP0290711A1/de
Publication of EP0290711B1 publication Critical patent/EP0290711B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/06—Electron- or ion-optical arrangements
    • H01J49/062—Ion guides
    • H01J49/063—Multipole ion guides, e.g. quadrupoles, hexapoles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/10—Ion sources; Ion guns
    • H01J49/14—Ion sources; Ion guns using particle bombardment, e.g. ionisation chambers
    • H01J49/145—Ion sources; Ion guns using particle bombardment, e.g. ionisation chambers using chemical ionisation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/24—Nuclear magnetic resonance, electron spin resonance or other spin effects or mass spectrometry

Definitions

  • the invention relates to a concentration determination method for individual types of molecules in gas mixtures, wherein the gas mixture to be examined is subjected to a selective pretreatment and then the product of this pretreatment is examined by mass spectrometry.
  • the object of the present invention is a method of the aforementioned Art to improve so that the disadvantages of the known arrangements are avoided and in particular the concentration of individual types of molecules of the same molecular mass in the investigated in a simple manner Gas mixtures without being dependent on the measurement or the preparation of the gas mixture for measurement large delays can be determined.
  • the selective pretreatment of the gas mixture to be examined is therefore directly communicable by ionization with primary ions of certain internal energy (ionization potential) with limited translational impact energy carried out with which the disadvantages of the initially described GCMS systems can be avoided and the concentrations of molecules in a simple and fast manner same molecular mass can be determined separately.
  • AT-A-1680/86 (corresponds to AT-B-384 491) relates in this context a method in which the primary ions of an electron impact ion source with a below 2 eV Energy enters an evacuated reaction chamber and there molecules of a gas mixture to be analyzed ionize which secondary ions are subsequently detected by mass spectrography.
  • a an octopole system connected to the ion source generates a high-frequency field which emits the ion beams prevents divergence. Used to examine the beam coming from the reaction chamber a quadrupole mass spectrometer.
  • EP-A-290 712 which is also prior art under Article 54 (3), describes a similar one Process according to which selective, fragment-free ionization in the reaction chamber - i.e. the generation of a certain type of product ions with the greatest possible efficiency - only small kinetic energies in the Center of gravity ion / molecule allowed.
  • CH 3 OH + e - becomes: C + ; CH 3 + , CH 2 + , CH + ; OH + , O + ; CH 3 OH + Out C 2 H 5 OH + e - becomes: C + ; CH 3 + , CH 2 + , CH + ; OH + ; O + ; CH 3 OH + ; C 2 H 5 OH +
  • the present invention is based on the knowledge that by selecting a primary ion type whose ionization potential (internal energy) is only slightly above that of the species to be ionized, the neutral molecules can be converted into ions without being ionized in fragments. For example, CH 3 OH + Xe + only CH 3 OH + + Xe or off C 2 H 5 OH + Xe + only C 2 H 5 OH + + Xe
  • the primary ions used an internal energy have, which is slightly, preferably ⁇ 2eV, above that for producing a production below simultaneous H-abstraction is required.
  • the primary ions used have an internal energy in the range from 4.5 to 6.8 eV.
  • the probabilities of possible interference become with hydrocarbon compounds of the same molecular mass always larger, so that Identification of the molecules by the characteristic isotope distributions with the number of atoms in the molecule is becoming increasingly difficult.
  • the organometallic compounds whose ionization energies are in this range ionize without simultaneous Ionization of the hydrocarbon compounds, so that a simple mass spectrometric detection becomes possible.
  • krypton + ions can be used as primary ions, which optimally meet the stated requirements for internal energy.
  • xenon + ions can be used as primary ions for the separate determination of nitrous oxide and carbon dioxide.
  • the device has an ion source 1 of any type which is not of interest here, the essential specification of which in the present context is that the primary ions generated and emerging in the direction z from the ion source have an internal energy of slightly, preferably 2 2 eV , above which are required for the production of the respective molecular species of interest, and which have a translational impact energy of such magnitude in the respective primary ion / molecule focus system that the kinetic effect on ionization is negligible compared to the influence of internal energy, preferably a translational impact energy below of 10 eV.
  • a closed electron impact ion source can be used, through which a primary gas A flows. This is accomplished by electrons in processes e - 2 e + A ⁇ A + + - ionized, which primary ions A + are available.
  • reaction space 2 adjoining the ion source 1 and one in the main direction of movement z of the primary ions supplied by the ion source 1 to the reaction chamber 2 adjoining mass spectrometer arrangement 3 - preferably a quadrupole mass spectrometer - is provided.
  • Reaction chamber 2 to which the gas mixture to be examined can be fed via a connection 4 of an octopole arrangement 5 with one acting perpendicular to the main direction of movement z of the primary ions
  • High-frequency 8-pole field surround which is used for collecting, holding or guiding the very low Serves primary ions having kinetic energy.
  • the in the mass spectrometer arrangement 3 or in corresponding quadrupole on known, not interesting, selected productions to an ion sensor 6, which can also be of a known or customary type and whose function and Effectiveness not interested here.
  • a pump for at least largely evacuating the reaction space 2 is designated by 10; of the For the sake of simplicity of presentation there are various others, partly for the function of the arrangement in the In normal operation, essential additional devices, such as diaphragms or lenses for the ion beam or others Vacuum pumps and seals and the like are not drawn as they are related to the present Invention are of minor importance.
  • the octopole arrangement 5 is here in the longitudinal direction - that is, in the main direction of movement, from the ion source 1 primary ions emerging in a beam - in three individual areas that are electrically isolated from each other 7, 8, 9 divided, which - seen from the ion source 1 to the mass spectrometer arrangement 3 - on each compared to the previous range increasing negative DC potential.
  • the radial guide field generated by the RF potential which contains the ions in the Holds the interior of the octopole arrangement 5, generates an E-field in the axial direction, which for a quick and complete Removal of the productions in the direction of the mass spectrometer ensures and thus a enables fast analysis with high accuracy.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Konzentration bestimmungsverfahren einzelner Molekülarten in Gasgemischen, wobei das zu untersuchende Gasgemisch einer selektiven Vorbehandlung unterzogen und sodann das Produkt dieser Vorbehandlung massenspektrometrisch untersucht wird.
Bei der massenspektrometrischen Untersuchung von verschiedene Molekülarten enthaltenden Gasgemischen auf die Konzentration einzelner Molekülarten daraus ergibt sich unmittelbar das Problem, daß unterschiedliche Moleküle mit gleicher molekularer Masse vom Massenspektrometer aufgrund der dessen Funktion zugrundeliegenden physikalischen Gegebenheiten nicht getrennt erkannt werden können- dies trifft beispielsweise auf die Kombination Stickstoffmonoxid (NO) und Formaldehyd (CH2O) mit jeweils 30 amu (atomic mass unit), auf die Kombination Sauerstoff (O2) und Methylalkohol (CH3OH) mit jeweils 32 amu, oder auf die Kombination CO mit N2 mit jeweils 28 amu zu.
Da die Messung mit dem Massenspektrometer relativ einfach handhabbar, genau und schnell ist, war man bemüht, Abhilfe für den genannten Nachteil zu finden. In diesem Zusammenhang sind Verfahren bzw. Einrichtungen der eingangs genannten Art bekannt geworden, bei denen das zu untersuchende Gasgemisch einer selektiven Vorbehandlung zur Ermöglichung einer Vorseparierung der interessierenden Molekülarten mit gleicher molekularer Masse unterworfen wird. Dazu wird bei den unter der Bezeichnung GCMS-Anlagen bekannt gewordenen Einrichtungen ein Gaschromatograph verwendet, der zufolge von unterschiedlichen Durchlaufzeiten der einzelnen Molekülarten eine zeitlich gestaffelte Zuführung derselben zum die eigentliche Messung durchführenden Massenspektrometer und damit zumindest in Grenzen eine separate Feststellung der einzelnen Molekülarten bzw. deren Konzentration ermöglicht. Damit können beispielsweise die gleiche molekulare Masse aufweisenden Moleküle N2O und CO2 getrennt erfaßt werden, die im Gaschromatagraph eine deutlich unterschiedliche Laufzeit haben.
Probleme gibt es in diesem Zusammenhang aber z.B. bereits beim Nachweis verschiedener Alkohole, die im Gaschromatographen eine ähnliche Laufzeit haben und im Massenspektrometer fragmentiert werden, was die separate Bestimmung einzelner Molekülarten in der Praxis unmöglich macht. Als weiterer Nachteil dieser GCMS-Anlagen ist ihre sehr niedrige Ansprechgeschwindigkeit zu nennen, die ja durch die Laufzeit der zu untersuchenden Gasgemische bzw. der nachzuweisenden Molekülarten im Gaschromatographen stark eingeschränkt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die Nachteile der bekannten Anordnungen vermieden werden und daß insbesonders auf einfache Weise die Konzentration einzelner Molekülarten gleicher molekularer Masse in zu untersuchenden Gasgemischen ohne durch die Messung bzw. die Vorbereitung des Gasgemisches zur Messung bedingte große Verzögerungen bestimmt werden kann.
Dies wird gemäß der Erfindung erreicht durch ein Verfahren zur getrennten Konzentrationsbestimmung von Molekülen gleicher molekularer Masse in Gasgemischen, wobei das zu untersuchende Gasgemisch zur selektiven Vorbehandlung unter Einzelstoßbedingungen im zumindest weitgehenden Vakuum mittels Primärionen Ionisiert wird, wobei die verwendeten Primärionen eine innere Energie von geringfügig, vorzugsweise ≤ 2 eV, über der zur Erzeugung von die jeweils interessierende Molekülart repräsentierenden Produktionen Erforderlichen, und im jeweiligen Schwerpunktsystem eine translatorische Stoßenergie von solcher Größe aufweisen, daß der kinetische Effekt auf die Ionisation gegenüber dem Einfluß der inneren Energie vernachlässigbar ist, vorzugsweise eine Stoßenergie unterhalb von 10 eV, und wobei die massenspektrometrische Untersuchung an den so vorbehandelten Produktionen vorgenommen wird.
Die selektive Vorbehandlung des zu untersuchenden Gasgemisches wird also gemäß der Erfindung unmitteilbar durch die Ionisation mit Primärionen von bestimmter innerer Energie (Ionisierungspotential) bei begrenzter translatorischer Stoßenergie vorgenommen womit die erwährten Nachteile der eingangs beschriebenen GCMS-Anlagen vermieden werden und auf einfache und schnelle Weise auch die Konzentrationen von Molekülen gleicher molekularer Masse getrennt bestimmbar sind.
Die AT-A-1680/86 (entspricht AT-B- 384 491) betrifft in diesem Zusammenhang ein Verfahren, bei dem die primären Ionen einer Elektronenstoßionenquelle mit einer unter 2 eV liegenden Energie in eine evakuierte Reaktionskammer gelangen und dort Moleküle eines zu analysierenden Gasgemisches ionisieren, welche sekundäre Ionen anschließend massenspektrographisch nachgewiesen werden. Ein an die Ionenquelle anschließendes Oktopol-System erzeugt ein hochfrequentes Feld, welches die lonenstrahlen am Auseinanderlaufen hindert. Zur Untersuchung des aus der Reaktionskammer kommenden Strahls dient ein Quadrupol-Massenspektrometer.
Auch die ebenfalls Stand der Technik nach Artikel 54(3) bildende EP-A-290 712 beschreibt ein ähnliches Verfahren, wonach selektive, fragmentfreie Ionisation in der Reaktionskammer- also die Erzeugung einer bestimmten Sorte Produkt-Ionen bei möglichst großen Wirkungsgrad - nur kleine Bewegungsenergien im Schwerpunktsystem Ion/Molekül erlaubt.
Massenspektrometer-Anordnungen wie sie heute üblicherweise betrieben werden, leiden zufolge des verwendeten lonisationsprozesses mit Elektronen an wesentlichen Mangeln, die ihre Anwendbarkeit für verschiedene Problemstellungen stark einschränken bzw. unmöglich machen. Zu diesen Mängeln zählen insbesonders die Fragmentbildung aus verschiedenen Stoffen, die identische Fragmention aus verschiedenen Stoffen, sowie die Interferenzen durch Massengleichheit der Ionen aus verschiedenen Stoffen. Beim lonisationsvorgang mit Elektronen werden diese in der Regel für diesen Vorgang auf eine kinetische Energie von mindestens 70 eV gebracht. Bei diesen Energien liegen die Wirkungsquerschnitte bzw. die lonisierungseffizienz in brauchbaren Größenordnungen, jedoch muß als entscheidender Nachteil die Fragmentierung von Molekülen in Bruchstücke in Kauf genommen werden. So wird beispielsweise aus
CO2 + e-: CO2 +, O2 +, CO+, O+ und C+.
Aus
CO + e- wird : CO+, C+ und O+.
Aus
O2 + e- wird : O2 +, O+.
Es ist leicht einzusehen, daß damit in den meisten Fällen die Konzentrationsbestimmung einzelner Molekülarten in Gasgemischen unmöglich wird.
Als Beispiel für die Fragmentierung von Molekülen mit ähnlicher Struktur im Atombau in ähnliche Spektren soll folgendes dienen : Aus
CH3OH + e- wird : C+ ; CH3 +, CH2 +, CH+ ; OH+, O+; CH3OH+
Aus
C2H5OH + e- wird : C+ ; CH3 +, CH2 +, CH+ ; OH+ ; O+; CH3OH+ ; C2H5OH+
Die vorliegende Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, daß durch die Auswahl einer Primärionensorte, deren Ionisierungspotential (innere Energie) nur unwesentlich über dem der zu ionisierenden Spezies liegt, die neutralen Moleküle in Ionen übergeführt werden können, ohne dabei in Bruchstücken ionisiert zu werden. So wird beispielsweise aus
CH3OH + Xe+ nur CH3OH+ + Xe
bzw. aus
C2H5OH + Xe+ nur C2H5OH+ + Xe
Zufolge der genannten Wahl des Ionisierungspotentials der Primärionen gemäß der vorliegenden Erfindung ist auf sehr einfache Weise die getrennte Bestimmung von Moleülkonzentrationen gleicher molekularer Massen durch selektive Ionisation ermöglicht.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß zur getrennten Bestimmung von Kohlenwasserstoffverbindungen die verwendeten Primärionen eine innere Energie aufweisen, welche geringfügig, vorzugsweise ≤ 2eV, über der zur Erzeugung eines Produktions unter gleichzeitiger H-Abstraktion Erforderlichen liegt. Durch diese Ionisation unter H-Abstraktion wird die Fülle der Möglichkeiten, Moleküle gleicher molekularer Masse durch den selektiven lonisationsvorgang bei der anchließenden massenspektrometrischen Untersuchung unterscheidbar zu machen, erweitert.
Zur getrennten Bestimmung von metallorganischen Verbindungen weisen gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die verwendeten Primärionen eine innere Energie im Bereich von 4,5 bis 6,8 eV auf. Bei der Bestimmung metallorganischer Verbindungen werden die Wahrscheinlichkeiten der möglichen Interferenzen mit Kohlenwasserstoffverbindungen gleicher molekularer Massen immer größer, sodaß auch die Identifikation der Moleküle durch die charakteristischen Isotopenverteilungen mit der Zahl der Atome im Molekül zunehmend schwieriger wird. Durch die genannte Wahl der verwendeten Primärionen werden selektiv die metallorganischen Verbindungen, deren lonisierungsenergien in diesem Bereich liegen, ionisert, ohne gleichzeitige Ionisierung der Kohlenwasserstoffverbindungen, sodaß ein einfacher massenspektrometrischer Nachweis möglich wird.
Zur getrennten Bestimmung von Sauerstoff und Methylalkohol bzw. von Stickstoffmonoxid und Formaldehyd, können gemäß weiteren Ausgestaltungen der Erfindung Krypton+-Ionen als Primärionen verwendet werden, die die genannten Anforderungen an die innere Energie bestens erfüllen.
Zur getrennten Bestimmung von Distickstoffmonoxid und Kohlendioxid, können nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung Xenon+-Ionen als Primärionen verwendet werden.
Anhand der folgenden Beispiele wird nun das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.
Beispiel 1 :
Trennung von CO, N2, C2H6 mittels selektiver Ionisation durch Kr+-Ionen (Der eV-Wert in Klammern bedeutet die jeweilige innere Energie bzw. das lonisationspotential) Kr+(2P3/2)(14 eV) + N2 → N2 +(15,5 eV) + Kr ; ΔE = -1,5 eV = endothermer Ladungstausch ; Ionisation unmöglich.
Figure 00030001
ΔE = + 0,1 eV = exothermer Ladungstausch ; Ionisation auf 28 amu.
mit Berücksichtigung von Bildungsenthalpien ΔHf in kcal (1 eV
Figure 00030002
23,06 kcal)
Beispiel 2:
Trennung von Sauerstoff O2 und Methylalkohol CH3OH mittels selektiver Ionisation durch Kr+-Ionen.
Figure 00030003
Figure 00030004
ΔE = + 6 kcal exotherm; Ionisation mit H-Abstraktion auf 31 amu
Beispiel 3:
Trennung von Stickstoffmonoxid NO (30 amu) und Formaldehyd CH2O (30 amu).
Figure 00040001
ΔE = + 22 kcal exotherm ; Ionisation mit H-Abstraktion auf 29 amu.
Beispiel 4 :
Trennung von Distickstoffmonoxid N2O (44 amu) und CO2 (Kohlenstoffdioxid) (44 amu) durch selektive Ionisation mit Xe+-Ionen.
Figure 00040002
Xε+ (13,4 εV) + CO2 → CO2 + (13,7) + Xε; ΔE = -0,3 εV endotherm; keine Ionisation möglich
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist also eine schnelle Analyse (Echtzeitanalyse) von Gasgemischen, d.h. eine Bestimmung der einzelnen molekularen Komponenten in Gasgemischen möglich, welche von größtem Interesse für viele Anwendungen in Industrie und Forschung ist, wie z.B. :
Studium schnell ablaufender chemischer Reaktionen zur Aufklärung der Reaktionskinetik ;
Messung kurzlebiger metastabiler Zwischenprodukte und Radikale bei chemischen Umsetzungen bzw. katalytisch arbeitenden Medien.
Alle Anwendungen dieser Art lassen sich mit der vorliegenden Erfindung realisieren, gemäß der im wesentlichen vorgesehen ist, daß die für die Verwendung des Massenspektrometers nötige Ionisierung, d.h. die überführung aller zu untersuchenden neutralen Moleküle in Ionen, dadurch geschieht, daß ein positiv oder negativ geladener, intensiver Ionenstrahl genau definierter innerer Energie mit den zu ionisierenden Molekularen in Wechselwirkung tritt. Durch die Auswahl einer Primärionensorte, deren innere Energie nur unwesentlich höher liegt als das Ionisierungspotential der zu ionisierenden Spezies, werden die Moleküle zu Ionen konvertiert ohen in Fragmenten ionisiert zu werden. Die entsprechende translatorische Stoßenergie zwischen den Primärionen und den Gasteilchen muß dabei so klein gehalten werden, daß die kinetischen Effekte auf die Ionisation klein gegenüber dem Einfluß der inneren Energie sind.
Eine Einrichtung zur Bestimmung der Konzentration einzelner Molekülarten in Gasgemischen wird nachfolgend noch anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert.
Die Einrichtung weist eine Ionenquelle 1 von an sich beliebiger, hier nicht näher intressierender Bauart auf, deren im vorliegenden Zusammenhang wesentliche Spezifikation darin besteht, daß die erzeugten, und in Richtung z aus der Ionenquelle austretenden Primärionen eine innere Energie von geringfügig, vorzugsweise ≤ 2 eV, über der zur Erzeugung von jeweils die interessierende Molekülart repräsentierenden Produktionen Erforderlichen, und im jeweiligen Schwerpunktsystem Primärion / Molekül eine translatorische Stoßenergie von solcher Größe aufweisen, daß der kinetische Effekt auf die Ionisation gegenüber dem Einfluß der inneren Energie vernachlässigbar ist, vorzugsweise eine translatorische Stoßenergie unterhalb von 10 eV. Es kann dabei beispielsweise eine geschlossene Elektronenstoß-lonenquelle verwendet werden, die von einem Primärgas A durchströmt wird. Dieses wird durch Elektronen in Prozessen e- + A → A+ + 2 e- ionisiert, womit Primärionen A+ zur Verfügung stehen.
Weiters ist noch ein an die Ionenquelle 1 anschließender Reaktionsraum 2 sowie eine in Hauptbewegungsrichtung z der von der Ionenquelle 1 gelieferten Primärionen an den Reaktionsraum 2 anschließende Massenspektrometer-Anordnung 3 -vorzugsweise ein Quadrupol-Massenspektro-meter -vorgesehen. Der Reaktionsraum 2, dem über einen Anschluß 4 das zu untersuchende Gasgemisch zugeführt werden kann, ist von einer Oktopol-Anordnung 5 mit einem senkrecht zur Hauptbewegungsrichtung z der Primärionen wirkenden Hochfrequenz-8-Pol-Feld umgeben, das zur Sammlung, Halterung bzw. Führung der eine sehr niedrige Bewegungsenergie aufweisenden Primärionen dient. Die in der Massenspektrometer-Anordnung 3 bzw. im entsprechenden Quadrupol auf hier nicht weiter interessante, bekannte Art selektierten Produktionen gelangen an einen lonensensor 6, der ebenfalls von bekannter bzw. üblicher Bauart sein kann und dessen Funktion und Wirkungsweise hier nicht näher interessiert.
Eine Pumpe zur zumindest weitgehenden Evakuierung des Reaktionsraumes 2 ist mit 10 bezeichnet ; der Einfachheit der Darstellung wegen sind verscniedene weitere, teilweise für die Funktion der Anordnung im üblichen Betrieb unerlässliche Zusatzeinrichtungen, wie Blenden bzw. Linsen für den Ionenstrahl oder weitere Vakuumpumpen und Abdichtungen und dergleichen nicht gezeichnet, da sie im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung von untergeordneter Bedeutung sind.
Die Oktopol-Anordnung 5 ist hier in Längsrichtung - also in Hauptbewegungsrichtung der aus der Ionenquelle 1 in einem Strahl austretenden Primärionen - in drei einzelne, voneinander elektrisch isolierte Bereiche 7, 8, 9 aufgeteilt, welche - von der Ionenquelle 1 zur Massenspektrometer-Anordnung 3 gesehen - auf jeweils gegenüber dem vorherigen Bereich ansteigendem negativen Gleichspannungspotential liegen. Auf diese Weise wird zusätzlich zu dem durch das HF-Potential erzeugten radialen Führungsfeld, welches die Ionen im inneren der Oktopol-Anordnung 5 hält, in axialer Richtung ein E-Feld erzeugt, welches für eine rasche und vollständige Abtransportierung der Produktionen in Richtung zum Massenspektrometer sorgt und damit eine schnelle Analyse mit hoher Genauigkeit ermöglicht.

Claims (6)

  1. Konzentrationsbestimmung verfahren von Molekülen gleicher molekularer Masse in Gasgemischen, wobei
    das zu untersuchende Gasgemisch zur selektiven Vorbehandlung unter Einzelstoßbedingungen im zumindest weitgehenden Vakuum mittels Primärionen ionisiert wird, wobei
    die verwendeten Primärionen
    eine innere Energie von geringfügig, vorzugsweise ≤ 2 eV, über der zur Erzeugung von die jeweils interessierende Molekülart repräsentierenden Produktionen Erforderlichen, und
    im jeweiligen Schwerpunktsystem eine translatorische Stoßenergie von solcher Größe aufweisen, daß der kinetische Effekt auf die Ionisation gegenüber dem Einfluß der inneren Energie vernachlässigbar ist, vorzugsweise eine Stoßenergie unterhalb von 10 eV, und wobei
    die massenspektrometrische Untersuchung an den so vorbehandelten Produktionen vorgenommen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur getrennten Bestimmung von Kohlenwasserstoffverbindungen die verwendeten Primärionen eine innere Energie aufweisen, welche geringfügig, vorzugsweise ≤ 2 eV, über der zur Erzeugung eines Produktions unter gleichzeitiger H-Abstraktion Erforderlichen liegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur getrennten Bestimmung von metallorganischen Verbindungen die verwendeten Primärionen eine innere Energie im Bereich von 4,5-6,8 eV aufweisen.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur getrennten Bestimmung von Sauerstoff (O2) und Methylalkohol (CH3CH) Krypton+ (Kr)-Ionen als Primärionen verwendet werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur getrennten Bestimmung von Stickstoffmonoxid (NC) und Formaldehyd (CH2O) Krypton+(Kr)-Ionen als Primärionen verwendet werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur getrennten Bestimmung von Distickstoffmonoxid (N2O) und Koniendioxid (CO2) Xenon- (Xe)-Ionen als Primärionen verwendet werden.
EP87890178A 1987-05-14 1987-07-20 Verfahren zur Konzentrationsmessung an Gasgemischen Expired - Lifetime EP0290711B2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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AT1226/87 1987-05-14

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Publication Number Publication Date
EP0290711A1 EP0290711A1 (de) 1988-11-17
EP0290711B1 EP0290711B1 (de) 1991-05-02
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EP87890178A Expired - Lifetime EP0290711B2 (de) 1987-05-14 1987-07-20 Verfahren zur Konzentrationsmessung an Gasgemischen

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EP (1) EP0290711B2 (de)
JP (1) JPH0821364B2 (de)
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