EP0321819B2 - Verfahren zur massenspektroskopischen Untersuchung eines Gasgemisches und Massenspektrometer zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents
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- EP0321819B2 EP0321819B2 EP88120710A EP88120710A EP0321819B2 EP 0321819 B2 EP0321819 B2 EP 0321819B2 EP 88120710 A EP88120710 A EP 88120710A EP 88120710 A EP88120710 A EP 88120710A EP 0321819 B2 EP0321819 B2 EP 0321819B2
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- H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
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- H01J49/42—Stability-of-path spectrometers, e.g. monopole, quadrupole, multipole, farvitrons
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- H01J49/426—Methods for controlling ions
- H01J49/427—Ejection and selection methods
- H01J49/429—Scanning an electric parameter, e.g. voltage amplitude or frequency
Definitions
- the invention relates to a method after the preamble of claim 1.
- the invention also relates to a mass spectrometer.
- a special property of the quistor is that the ions are in the center of the RF field are not exposed to any field strength that gives them a component of motion to leave the ion trap could issue.
- a collision gas is admitted into the ion trap Pressure is set so that the ions are sufficiently far from the center of the center by collisions Ion trap are driven to leave the ion trap. Because this gas passes through a Damping the ion movement transverse to the direction of expulsion causes an increase in the yield, it will also called "damping gas".
- the line shape is also affected by space charge effects if there are too many ions in the Quistor are located.
- space charge effects leads increasingly to scientific Misinterpretations.
- the invention has for its object in the method of the type mentioned in to develop in such a way that an improvement in the line shape and thus also an improvement of the resolving power in the mass spectroscopic analysis of gas mixtures using of such a mass spectrometer is achieved.
- the measure according to the invention not only shortens the time it takes for the ions to leave the trap need, but it also improves the line shape, sensitivity and that Detection ability increased by improving the signal / noise ratio and the influence of Space charge reduced.
- the reduction in the time it takes for the ions to leave the ion trap allows an increase in the number of spectra recordings per unit of time, which again increases the sensitivity can be achieved.
- the invention also relates to a mass spectrometer according to claim 2, which is used to examine a gas mixture is suitable by the method according to the invention.
- the distance r o of the apex of the ring electrode from the center of the quistor has a value which ensures that the greatest mass of interest is the amplitude of the RF voltage applied to the ring electrode is still captured by means of the memory field
- the values r o and Q which are particularly important for the behavior of the quistor, are preselected and the other values are determined in accordance with the specified rules, with the choice of R e and R r being free to take into account allow other influencing factors, especially in terms of manufacturing technology.
- the quistor shown in Fig. 1 has a ring electrode 4 and two, each on one side of the End electrodes 3, 5 arranged on the ring electrode, which define the chamber delimited by the ring electrode 4 seal on both sides of the ring electrode.
- the end electrodes 3 and 5 are on the ring electrode 4 each supported by annular insulators 7, 8.
- the ring-shaped insulators 7, 8 also form one tight connection between the outer sections of the ring electrode 4 and the end electrodes 3, 5.
- In one ring electrode 8 opens an inlet line 11, which allows a damping gas into the ion trap initiate.
- FIG. 1 has a central opening 10, which at the Outside of the end electrode 3, a hot cathode 1 for generating an electron beam and one for Control of the electron beam serving blocking lens 2 is opposite.
- the lower end electrode in FIG. 1 5 has a perforation 9 in the area of its center, through which ions can leave the quistor.
- a secondary electron multiplier 6 is arranged on the outside of the lower end electrode 5 and it makes it possible to detect the ions leaving the quistor through the perforation 9.
- Both the ring electrode 4 and the end electrodes 3 and 5 have strictly hyperbolic surfaces, which means that their contours are hyperbolas in the cross section shown in FIG. 1.
- the asymptotic angle of both the ring electrode 4 and the hyperbola producing the end electrodes 3, 5 is 1: 1.360.
- the end electrodes 3, 5 are at ground potential, an RF voltage with a frequency of 1.0 MHz is applied to the ring electrode 4, which can be varied in the range from 0 V to 7.5 kV.
- the range of the charge / mass ratio of the ions captured and stored by the quistor includes ions with mass numbers 1 to 500 ⁇ for simple ionization, where u is the atomic mass unit. Accordingly, by changing the RF voltage in the range from 0 V to 7.5 kV, a mass range from 1u to 500u can be covered in one scan.
- the device provided for the quistor of FIG. 1 for generating an electron beam allows the ions to be generated in the quistor itself by using their duration in the ionization phase of the blocking lens 2, an electron beam from the hot cathode 1 through the opening 10 is focused in the quistor.
- Typical ionization times for an electron beam of 100 ⁇ A strength are in the range from 10 ⁇ s to 100 ms, depending on the concentration of the substance to be examined.
- FIG. 3 illustrates the time it takes for ions to exit the quistor need and which is expressed as a line width, as a function of the distance-related circle ratio Q.
- the three curves of the diagram in FIG. 3 correspond to different scanning speeds, which are indicated at the bottom of Fig. 3. Damping gas was under each optimal printing conditions. It is readily apparent that for Q ⁇ 4,000 the triggering ability increases significantly.
- the quistors used had the dimensions shown in the following table (in cm): Q 3.6 4.0 4.4 r o 1 1 1 z o .7260 0.7071 .6905 R r .5269 0.5000 .4768 R e 1.3776 1.4142 1.4482
- Another advantage is that the influence of the space charge for values of Q ⁇ 4,000 is significantly reduced. Even if the signal strengths were reduced by a factor of 100, none could significant changes in line shape and line width can be observed.
- the reason for the observable improvements is the occurrence of a resonance of the secular movement of ions exactly at the instability limit, which is the increase in amplitude of the secular movement accelerates and thus increases the speed of ion ejection.
- the ejection therefore takes place only at Partly due to the instability of the railways and partly due to the additional energy consumption the ions from the storing RF field, which is made possible by the resonance.
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nacht dem Oberbegriffs des Patentanspruches 1.
Die Erfindung betrifft auch einen Massenspectrometer.
Grundlegende Ausführungen über die Verwendung eines Quistors bei der Massenspektrometrie finden
sich in einem von P. H. Dawson herausgegebenen Buch mit dem Titel: "Quadrupol mass spectrometry and
its applications", Amsterdam-Oxford-New York 1976, insbesondere Seiten 181 bis 190 und Seiten 203 bis
219. Das spezielle Verfahren, von dem die Erfindung ausgeht, ist in der EP-A-0 113 207 beschrieben. Bei
diesem bekannten Verfahren werden durch Variation der Amplitude der HF-Spannung die Grenzen des
Bereiches des Ladung/Massen-Verhaltnisses, für den im Quistor stabile Speicherbedingungen herrschen,
verschoben, so daß nacheinander für Ionen mit zunehmender oder auch abnehmender Masse die Fangbedingungen
verschwinden und die Ionen in die Lage versetzt werden, den Quistor in Richtung der
Rotationsachse der Ringelektrode zu verlassen. Die den Quistor verlassenden Ionen werden mittels eines
Elektronen-Vervielfachers registriert, um so das Spektrum der in dem Quistor enthaltenen Gasprobe zu
gewinnen.
Eine besondere Eigenschaft des Quistors besteht darin, daß die lonen im Zentrum des HF-Feldes
keiner Feldstärke ausgesetzt sind, die ihnen eine Bewegungskomponente zum Verlassen der Ionenfalle
erteilen könnte. Um diesem Mangel abzuhelfen, wird in die Ionenfalle ein Stoßgas eingelassen, dessen
Druck so eingestellt ist, daß die Ionen durch Stöße optimaler Anzahl weit genug aus dem Zentrum der
Ionenfalle getrieben werden, um die Ionenfalle verlassen zu können. Da dieses Gas gleichzeitig durch eine
Dämpfung der Ionenbewegung quer zur Austreibungsrichtung einer Erhöhung der Ausbeute bewirkt, wird es
auch "Dämpfungsgas" genannt.
Alle bekannt gewordenen Ausführungsformen der Ionenfalle folgen in ihrer Konstruktion dem sogenannten
"idealen" Quistor. Die Konstruktion eines solchen "idealen" Quistors besteht aus einer Ringelektrode in
Form eines hyperbolischen Toroids und zwei rotations-hyperbolischen Endelektroden, wobei der Asymptotenwinkel
der Hyperbeln genau 1 : √2 ist. Ein Quistor mit diesem Aufbau zeichnet sich dadurch aus, daß
die Ionenbahnen im Quistor durch Lösung der Matthieu'schen Differenzialgleichungen berechenbar sind.
Die Ionenbahnen für andere Formen der Ionenfalle sind dagegen bisher nicht berechenbar. Es ist bis heute
nicht einmal möglich, die exakte Potentialverteilung in anders geformten Ionenfallen so zu berechnen, daß
eine erträglich schnelle Computer-Simulation der Bewegungen möglich wird.
Die Ergebnisse mit diesen "idealen" lonenfallen zeigen, daß die lonen während der Spektrenaufnahme
unter optimalen Druckbedingungen des Dämpfungsgases und optimalen Scanbedingungen etwa 200
Perioden der HF-Spannung benötigen, um zu etwa 95% die lonenfalle verlassen zu können. Die Linienform
zeigt daher nach einem steilen Anstieg zu einem Maximum ein langsames Auslaufen (tailing), was einer
optimalen Auflösung des Spektrums entgegensteht.
Die Linienform wird ferner durch Raumladungs-Effekte beeinträchtigt, wenn sich zu viele lonen in dem
Quistor befinden. Wie einer Arbeit von J.W. Eichelberger et al in "Analytical Chemistry" 59, Seite 2732,
1987, entnommen werden kann, führt dieser Raumladungs-Effekt sogar zunehmend zu wissenschaftlichen
Fehlinterpretationen.
Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art in
solcher Weise weiterzuentwickeln, daß eine Verbesserung der Linienform und damit auch eine Verbesserung
des Auflösungsvermögens bei der massenspektroskopischen Untersuchung von Gasgemischen mittels
eines solchen Massenspektrometers erzielt wird.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch das Verfahren gemäß Anspruch 1. Zur Durchführung
des Verfahrens wird ein Quistor verwendet, bei dem unter anderem das abstandsbezogene Verhältnis Q der Radien
der eingeschriebenen Elektroden-Scheitelkreise der Bedingung Q ≦ 3,990 genügt, wobei
Q = Re Zo x ro Rr ,
mit
- Re =
- Radius des Scheitelquerschnittes der Endelektroden
- Rr =
- Radius des Scheitelquerschnittes der Ringelektrode
- zo =
- Abstand der Scheitel der Endelektroden vom Zentrum des Quistors
- ro =
- Abstand des Scheitels der Ringelektrode vom Zentrum des Quistors.
Bei dem oben beschriebenen "idealen" Quistor hat das abstandsbezogene Verhältnis Q der Radien der
eingeschriebenen Elektroden-Scheitelkreise genau den Wert Q = 4. Es ist überraschend, daß sich durch
eine Verminderung des Verhältnisses Q auf einen Wert Q ≦ 3,990 die massenselektive Ejektion der Ionen
durch sequentielles Instabilwerden der Ionenbahnen entscheidend verbessern läßt. Bisher wurde nämlich
als selbstverständlich angenommen, daß sich der "ideale" Quistor nicht nur durch seine Berechenbarbeit
auszeichnet, sondern auch in bezug auf seine Speichereigenschaften und sein sonstiges Verhalten als ideal
erweisen würde. So ist es beispielsweise aus dem eingangs genannten Buch von Dawson bekannt, daß
sogenannte Summen-Resonanzen der Ionenbewegungen im Quistor, die zu Speicherverlusten führen, auf
außerordentlich geringfügige Abweichungen der Quistor-Konfiguration von der "idealen" Form zurückzuführen
sind.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird nicht nur die Zeit verkürzt, die die Ionen zum Verlassen
der Falle benötigen, sondern es werden auch die Linienform verbessert, die Empfindlichkeit und das
Nachweisvermögen durch Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses gesteigert und der Einfluß der
Raumladung vermindert. Die Verkürzung der Zeit, die die Ionen zum Verlassen der Ionenfalle benötigen,
erlaubt eine Erhöhung der Anzahl der Spektrenaufnahmen pro Zeiteinheit, wodurch nochmals eine Steigerung
der Empfindlichkeit erreicht werden kann.
Die Wirkung der erfindungsgemäßen Maßnahme läßt sich dadurch erklären, daß im Inneren des
Quistors auf die Ionen das Potential am stärksten einwirkt, das sich an denjenigen Stellen auf den
Elektroden befindet, die sich am nächsten zum Zentrum, also zum Speicherraum für die lonen, befinden.
Diese Stellen sind die Scheitelpunkte der Endelektroden sowie die Scheitellinie der Ringelektrode. Bei
hyperbolischen Elektroden weisen diese Stellen zugleich jeweils die stärkste Krümmung auf. Daher sind die
Verhältnisse der Krümmungsradien der Elektroden an den Scheitelpunkten und die Abstände dieser
Scheitelpunkte, wie es in dem oben definierten Verhältnis Q zum Ausdruck kommt, das kurz als abstandsbezogenes
Kreisverhältnis bezeichnet werden kann, für das Verhalten des Quistors von entscheidender
Bedeutung. Dabei sind schon relativ geringe Abweichungen von dem Verhältnis Q = 4,000, wie es bei dem
idealen Quistor herrscht, von starkem Einfluß.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Massenspektrometer gemäß Patentanspruch 2, das zur Untersuchung eines Gasgemisches
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet ist.
Die vorstehend angegebene Beziehung läßt viele Gestaltungsmöglichkeiten zu. Bei
der Erfindung hat von den das abstandsbezogene Verhältnis Q bestimmenden Abmessungen
des Quistors der Abstand ro des Scheitels der Ringelektrode vom Zentrum des Quistors einen Wert,
bei dem gewährleistet ist, daß bei der Amplitude der an der Ringelektrode anliegenden HF-Spannung die
größte interessierende Masse noch mittels des Speicherfeldes eingefangen wird, der Abstand Zo der
Scheitel der Endelektroden vom Zentrum des Quistors beträgt bei vorgegebenem Wert des Verhältnisses Q
zo = ro /4Q und es sind endlich die Radien Re und Rr der Scheitelquerschnitte so gewählt, daß Re x Rr =
ro x zo. Bei dieser Art des Aufbaues des Quistors werden also die für das Verhalten des Quistors besonders
wichtigen Werte ro und Q vorgewählt und die anderen Werte unter Beachtung der angegebenen Regeln
bestimmt, wobei für die Wahl von Re und Rr Freiheiten bestehen, die die Berüchsichtigung anderer
Einflußgrößen, insbesondere in fertigungstechnischer Hinsicht, gestatten.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale
können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger
Kombination Anwendung finden. Es zeigen
- Fig. 1
- einen Querschnitt durch einen nach der Erfindung ausgebildeten Quistor in schematischer Darstellung,
- Fig. 2
- das Stabilitätsdiagramm des Quistors nach Fig. 1,
- Fig. 3
- ein Diagramm, das die Zeit, welche die Ionen zum Verlassen des Quistors benötigen, als Funktion des Verhältnisses Q für drei verschiedene Scangeschwindigkeiten veranschaulicht, und
- Fig. 4
- die Wiedergabe von unter unterschiedlichen Bedingungen aufgenommenen Spektren.
Der in Fig. 1 dargestellte Quistor weist eine Ringelektrode 4 und zwei, jeweils zu einer Seite der
Ringelektrode angeordnete Endelektroden 3, 5 auf, welche die von der Ringelektrode 4 begrenzte Kammer
an den beiden Seiten der Ringelektrode abschließen. Die Endelektroden 3 und 5 sind an der Ringelektrode
4 jeweils durch ringförmige Isolatoren 7, 8 abgestützt. Die ringförmigen Isolatoren 7, 8 bilden zugleich eine
dichte Verbindung zwischen den äußeren Abschnitten der Ringelektrode 4 und der Endelektroden 3, 5. In
die eine Ringelektrode 8 mündet eine Einlaßleitung 11, die es ermöglicht, in die Ionenfalle ein Dämpfungsgas
einzuleiten. Die in Fig. 1 obere Endelektrode 3 weist eine zentrale Öffnung 10 auf, der an der
Außenseite der Endelektrode 3 eine Glühkathode 1 zum Erzeugen eines Elektronenstrahles und eine zur
Steuerung des Elektronenstrahles dienende Sperrlinse 2 gegenübersteht. Die in Fig. 1 untere Endelektrode
5 weist im Bereich ihrer Mitte eine Perforation 9 auf, durch welche lonen den Quistor verlassen können. An
der Außenseite der unteren Endelektrode 5 ist ein Sekundär-Elektronen-Vervielfacher6 angeordnet, der es
ermöglicht, die den Quistor durch die Perforation 9 verlassenden Ionen nachzuweisen.
Sowohl die Ringelektrode 4 als auch die Endelektroden 3 und 5 haben streng hyperbolische Oberflächen,
was bedeutet, daß ihre Konturen in dem in Fig. 1 dargestellten Querschnitt Hyperbeln sind. Der
Asymptotenwinkel sowohl der die Ringelektrode 4 als auch der die Endelektroden 3, 5 erzeugenden
Hyperbeln beträgt 1 : 1,360. Der innere Radius ro der Ringelektrode trägt 1,00 cm. Im übrigen sind die
Abmessungen so gewählt, daß das oben definierte abstandsbezogene Verhältnis Q den Wert Q = 3,422
hat, also einen deutlich unter Q = 4,000 liegenden Wert. Während die Endelektroden 3, 5 auf Massepotential
liegen, ist an die Ringelektrode 4 eine HF-Spannung mit einer Frequenz von 1,0 MHz angelegt, die im
Bereich von 0 V bis 7,5 kV veränderbar ist. Bei einer Spannung von 7,5 kV umfaßt der Bereich des
Ladungs/Massen-Verhältnissesder Ionen, die von dem Quistor gefangen und gespeichert werden, bei einer
einfachen Ionisierung Ionen mit den Massenzahlen 1 bis 500 u, wobei u die atomare Masseneinheit
bedeutet. Demgemäß kann durch Verändern der HF-Spannung im Bereich von 0 V bis 7,5 kV ein
Massenbereich von 1u bis 500u in einem Scan überstrichen werden. Das hierfür charakteristische Stabilitätsdiagramm
ist in Fig. 2 dargestellt. Darin sind sie Koordinatenwerte q der Feldstärke V/m des Wechselfeldes
und die Koordinatenwerte a der Feldstärke U/m des Gleichfeldes proportional. Da bei dem als
Ausführungsbeispiel dargestellten Quistor die Gleichspannung U den Wert U = 0 hat, wird durch Verändern
der HF-Spannung der Stabilitätsbereich längs der Linie 21 durchlaufen.
Die bei dem Quistor nach Fig. 1 vorgesehene Einrichtung zur Erzeugung eines Elektronenstrahles
erlaubt es, die Ionen im Quistor selbst zu erzeugen, indem in der Ionisierungsphase, deren Dauer mittels
der Sperrlinse 2 bestimmt werden kann, ein Elektronenstrahl von der Glühkathode 1 durch die Öffnung 10
in den Quistor fokussiert wird. Typische Ionisierungszeiten für einen Elektronenstrahl von 100 µA Stärke
liegen im Bereich von 10 µs bis zu 100 ms, je nach der Konzentration der zu untersuchenden Substanz.
Das Diagramm nach Fig. 3 veranschaulicht die Zeit, welche Ionen für das Verlassen des Quistors
benötigen und die sich demgemäß als Linienbreite äußert, als Funktion des abstandsbezogenen Kreisverhältnisses
Q. Die drei Kurven des Diagrammes nach Fig. 3 entsprechen verschiedenen Scangeschwindigkeiten,
die am unteren Rand von Fig. 3 angegeben sind. Dabei wurde Dämpfungsgas unter jeweils
optimalen Druckbedingungen eingesetzt. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß für Q < 4,000 das Auslösungsvermögen
beträchtlich zunimmt.
Fig. 4 zeigt das Spektrum der Gruppe der Molekülionen von Tetrachlorethen für verschiedene Werte
des abstandsbezogenen Kreisverhältnisses Q. Die Spektren wurden unter Verwendung von Luft mit einem
Druck von 4.10-4 mbar als Dampfungsgas mit verschiedenen Scangeschwindigkeiten über jeweils 300
Masseneinheiten aufgenommen. In den oberen Spektren a, c und e betrug die Scanzeit jeweils 100 ms,
während bei den unteren Spektren b, d, und f die Scanzeit jeweils 20 ms betrug. Die Spektren a und b
wurden in einem Quistor mit dem abstandsbezogenen Kreisverhältnis Q = 4,4, die mittleren Spektren c und
d in einem Quistor mit Q = 4,0 und endlich die rechten Spektren e und f in einem Quistor mit Q = 3,6
aufgenommen. Die verwendeten Quistoren hatten die sich aus der folgenden Tabelle ergebenden Abmessungen
(in cm):
| Q | 3,6 | 4,0 | 4,4 |
| ro | 1 | 1 | 1 |
| zo | 0,7260 | 0,7071 | 0,6905 |
| Rr | 0,5269 | 0,5000 | 0,4768 |
| Re | 1,3776 | 1,4142 | 1,4482 |
Von diesen Abmessungen bestimmt der Abstand ro bei vorgegebener Amplitude der an der Ringelektrode
anliegenden HF-Spannung die Feldstärke V/m des Wechselfeldes und damit die höchste Masse, die mit
einem Scan erfaßt werden kann. Der unter diesem Gesichtspunkt für alle drei Quistoren gleich festgelegte
Wert von r0 = 1 cm ermöglichte den oben erwähnten Scan über jeweils 300 Masseneinheiten. Die Werte
von zo wurden zu zo = ro /4Q berechnet, während Re und Rr so gewählt wurden, daß Re x Rr = ro x zo.
Die dramatische Verbesserung des Auflösungsvermögens und des Signal/Rausch-Verhältnisses zwischen
den Spektren nach Fig. 4a und nach Fig. 4f unterstreicht den bedeutenden technischen Fortschritt.
den die Erfindung bewirkt. Dabei ist besonders hervorzuheben, daß die Erhöhung der Scangeschwindigkeit,
welche die Verminderung des abstandsbezogenen Kreisverhältnisses Q auf Werte Q < 4,000 ermöglicht,
zugleich zu einem überproportionalen Anstieg des Signal/Rausch-Verhältnisses und damit zu dem bedeutend
erhöhten Auflösungsvermögen führt.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß auch der Einfluß der Raumladung für Werte von Q < 4,000
wesentlich verringert ist. Selbst bei einer Verringerung der Signalstärken um einen Faktor 100 konnte keine
wesentliche Veränderung von Linienform und Linienbreite beobachtet werden.
Der Grund für die beobachtbaren Verbesserungen ist das Auftreten einer Resonanz der Sekularbewegung
der lonen genau an der Instabilitätsgrenze, die die Amplitudenvergrößerung der Sekularbewegung
beschleunigt und damit die Geschwindigkeit der lonen-Ejektion erhoht. Die Ejektion erfolgt daher nur zum
Teil aufgrund des Instabilwerdens der Bahnen und zum anderen Teil durch die zusätzliche Energieaufnahme
der lonen aus dem speichernden HF-Feld, die durch die Resonanz möglich wird.
Negative Einflüsse durch Resonanzphänomene konnten bisher nicht festgestellt werden, solange im
wesentlichen ohne Anwendung eines Gleichspannungsfeldes gearbeitet wurde. Daher sieht eine bevorzugte
Ausführungsform das Weglassen des Gleichspannungsfeldes vor. Grundsätzlich wäre es allerdings auch
möglich, ein Gleichspannungsfeld anzuwenden und das Gleichspannungsfeld zur Veränderung des Stabilitätsbereiches
zu variieren.
Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist,
sondern viele Abweichungen davon möglich sind, ohne den Rahmen der Patentansprüche zu verlassen.
Claims (2)
- Verfahren zur massenspektroskopischen Untersuchung eines Gasgemisches unter Verwendung eines Massenspektrometers mit einer Ionenfalle, die als Quistor mit einer Ringelektrode und zwei die von der Ringelektrode begrenzte Kammer abschließenden Endelektroden ausgebildet ist, wobei die Elektroden durch Rotationshyperboloide gebildet sind und von den Endelektroden wenigstens eine mit einer in Verlängerung der Rotationsachse der Ringelektrode angeordneten Perforation versehen ist, bei welchem Verfahren die folgenden Schritte ausgeführt werden:dadurch gekennzeichnet, dassAnlegen einer HF-Spannung solcher Amplitude und Frequenz sowie ggf. einer solchen Gleichspannung an die Ringelektrode, daß innerhalb der Ionenfalle ein dreidimensionales HF-Quadrupolfeld erzeugt wird, das dazu geeignet ist, Ionen, deren Ladungs-/Massen-Verhältnis in einem vorgegebenen Bereich liegt, zu fangen und in der Ionenfalle zu speichern,Einführen oder Erzeugen von Ionen des Gasgemisches in die bzw. innerhalb der Ionenfalle und Speichern der Ionen in der Ionenfalle, deren Ladungs-/Massenverhältnis in dem vorgegebenen Bereich liegt,Ändern mindestens von einem der von der Amplitude, der Frequenz und ggf. der Gleichspannung gebildeten Feldparameter in solcher Weise, daß nacheinander Ionen mit sich monoton änderndem Ladungs-/Massenverhältnis instabil werden und die Ionenfalle in Richtung der Rotationsachse ihrer Ringelektrode durch die genannte Perforation in der Endelektrode verlassen, undMessen und Aufzeichnen der Intensität des die Ionenfalle verlassenden Ionenstromes als Funktion der Änderung der Feldparameter,
zur Durchführung des Verfahrens ein Quistor verwendet wird, bei dem das abstandsbezogene Verhältnis Q der Radien der eingeschriebenen Elektroden-Scheitelkreise der Bedingung Q ≤ 3,990 genügt, wobei- Re =
- Radius des Scheitelquerschnittes der Endelektroden,
- Rr =
- Radius des Scheitelquerschnittes der Ringelektrode,
- z0 =
- Abstand der Scheitel der Endelektroden vom Zentrum des Quistors,
- r0 =
- Abstand des Scheitels der Ringelektrode vom Zentrum des Quistors,
- Massenspektrometer mit einer Ionenfalle, die als Quistor mit einer Ringelektrode und zwei die von der Ringelektrode begrenzte Kammer abschließenden Endelektroden ausgebildet ist, wobei die Elektroden durch Rotationshyperboloide gebildet sind und von den Endelektroden wenigstens eine mit einer in Verlängerung der Rotationsachse der Ringelektrode angeordneten Perforation versehen ist, zur Untersuchung eines Gasgemisches nach dem Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das abstandsbezogene Verhältnis Q der Radien der eingeschriebenen Elektroden-Scheitelkreise der Bedingung Q ≤ 3,990 genügt, wobei- Re =
- Radius des Scheitelquerschnittes der Endelektroden,
- Rr =
- Radius des Scheitelquerschnittes der Ringelektrode,
- z0 =
- Abstand der Scheitel der Endelektroden vom Zentrum des Quistors,
- r0 =
- Abstand des Scheitels der Ringelektrode vom Zentrum des Quistors,
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