DE10044655A1

DE10044655A1 - Ion source using UV/VUV light for ionisation has light source provided with electron gun separated by membrane from gas space in which light is generated by electron beam

Info

Publication number: DE10044655A1
Application number: DE2000144655
Authority: DE
Inventors: Andreas Ulrich; Fabian Muehlberger; Ralf Zimmermann; Antonius Kettrup
Original assignee: Helmholtz Zentrum Muenchen Deutsches Forschungszentrum fuer Gesundheit und Umwelt GmbH
Current assignee: Helmholtz Zentrum Muenchen Deutsches Forschung De
Priority date: 2000-09-09
Filing date: 2000-09-09
Publication date: 2002-04-04
Also published as: EP1220285A3; EP1220285B1; EP1220285A2

Abstract

The ion source has an ionisation chamber and a UV/VUV-excimer light source for generating ions by directing light into a sample gas. The light source is provided by a deuterium lamp, a micro hollow cathode lamp, a micro point lamp, a DC discharge lamp, a barrier discharge lamp, or an electron beam UV/VUV lamp, with an electron gun (1), a membrane (3) between the electron gun and a gas space (9) containing a rare earth gas or gas mixture and optical elements (11,12) for imaging the light emission volume into the ionisation space (14).

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Ionenquelle bei der UV/VUV- Licht zur Ionisation verwendet wird, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie deren Verwendung.The invention relates to an ion source in UV / VUV Light is used for ionization, according to the generic term of Claim 1, and their use.

VUV-Licht kann durch sogenannte Mikrohohlkathodenlampen er zeugt werden. Dabei werden eine oder mehrere parallel brennende Entladungen in kleine (typisch 100 µm Druchmesser) Öffnungen in einem Dielektrikum eingeschnürt. Da Gasentladungsparameter mit dem Produkt aus Durchmesser und Gasdruck skalieren, kann mit der Anordnung wiederum, wegen des kleinen Durchmessers mit ho hem Gasdruck eine stabile Glimmentladung aufrechterhalten und in dem dichten Gas VUV-Excimerlicht erzeugt werden [1].VUV light can be generated by so-called micro hollow cathode lamps be fathered. One or more burning at the same time Discharges in small (typically 100 µm diameter) openings in constricted in a dielectric. Because gas discharge parameters with the product of diameter and gas pressure can be scaled with the arrangement in turn, because of the small diameter with ho maintain a stable glow discharge and VUV excimer light is generated in the dense gas [1].

Eine weitere alternative Variante zur Erzeugung brillanter UV/VUV Strahlung ist eine Entladung in dichten Edelgasen zwi schen spitzen Metallelektroden bzw. einer Spitzen Metallelekt rode und einer Metallfläche. Diese Varinaten der Koronaentla dung werden sowohl mit Hochfrequenz als auch Gleichspannung be trieben [D. E. Murnick, M. Salvermoser, priv. Mitteilung, Gase ous Electronics Conference "GEC" 2000, 24.-27. Oktober, Hous ton, Texas, USA, zur Veröffentlichung angenommen].Another alternative variant for generating brilliant UV / VUV radiation is a discharge in dense noble gases between pointed metal electrodes or a pointed metal electrode rode and a metal surface. These varinates of the corona delta be with both high frequency and DC voltage to drive [D. E. Murnick, M. Salvermoser, private communication, gases ous Electronics Conference "GEC" 2000, 24.-27. October, Hous ton, Texas, USA, accepted for publication].

Eine besonders für Ionenquellen geeignete UV/VUV-Lichtquelle ist der im folgenden beschriebene elektronenstrahlgepumpte Auf bau.A UV / VUV light source particularly suitable for ion sources is the electron beam pumped up described below construction.

Die Vakuumultraviolettlichterzeugung in der Lichtquelle, die in der Ionenquelle die Ionen durch Photoionisation erzeugt, er folgt durch die Anregung eines dichten Gases mit einem Elektro nenstrahl [2, 3]. Das Gas besteht in der Regel aus einem der Edelgase He, Ne, Ar, Kr oder Xe bzw. einem Edelgas und der Bei mischung eines anderen Gases, wie zum Beispiel Wasserstoff.The vacuum ultraviolet light generation in the light source, which in the ion source generates the ions by photoionization, he follows through the excitation of a dense gas with an electro beam [2, 3]. The gas usually consists of one of the Noble gases He, Ne, Ar, Kr or Xe or a noble gas and the Bei mixing another gas, such as hydrogen.

State of the art

Massenspektrometrie mit laserbasierter VUV Einphotonenionisa tion wobei das VUV Licht aus UV-Laserpulsen durch Frequenzverdreifachung in einer Gaszelle erzeugt wird, und deren Einsatz für die chemische Analytik ist in der Literatur beschrieben [5-- 8]. Allerdings weist die laserbasierte Generation von VUV Licht einig gravierende Nachteile auf.Mass spectrometry with laser-based VUV single-photon ionisa tion where the VUV light from UV laser pulses by frequency tripling is generated in a gas cell, and their use chemical analysis is described in the literature [5-- 8th]. However, the laser-based generation of VUV shows light some serious disadvantages.

Der VUV Erzeugungsprozeß in einer Gaszelle ist sehr ineffi zient. Daher müssen leistungsstarke und damit auch sehr teure, große Festkörperlaser eingesetzt werden (meist Nd:YAG Laser mit 355 nm). Im Betrieb entstehen hohe Nebenkosten durch Blitzlam pen (zum Pumpen des Lasermediums benötigt) und Wartung. Weiter hin kann mit einem Festkörperlaser im allgemeinen nur eine ein zige VUV Wellenlänge erzeugt werden (118 nm bei Verwendung von 355 nm Laserstrahlung). Abstimmbare Festkörperlaser sind extrem aufwendig und für praktische analytische Aufgaben nicht ein setzbar. Die Frequenzverdreifachung ist ein sehr empfindlicher nichtlinearer Prozeß, dessen VUV-Ausbeute mit der dritten Po tenz der Primärstrahlung skaliert. Dies führt zu einer hohen Instabilität des Systems und zu Schwankungen in der VUV-Aus beute. Weiterhin ist eine aufwendige Separation der Primär strahlung 355 nm notwendig um eine Fragmentierungen der durch VUV-Absorption gebildeten Ionen zu verhindern.The VUV generation process in a gas cell is very inefficient cient. Therefore, powerful and therefore very expensive, large solid-state lasers are used (mostly Nd: YAG lasers with 355 nm). Blitzlam incurs high additional costs in operation pen (required for pumping the laser medium) and maintenance. more In general, only one can be used with a solid-state laser tens of VUV wavelengths (118 nm when using 355 nm laser radiation). Tunable solid-state lasers are extreme complex and not practical analytical tasks settable. Frequency tripling is a very sensitive one nonlinear process, the VUV yield with the third Po scaled primary radiation. This leads to a high one System instability and fluctuations in the VUV-Aus prey. Furthermore, there is a complex separation of the primary radiation 355 nm necessary to ensure fragmentation of the VUV absorption to prevent ions formed.

Neben der laserbasierten VUV Einphotonenionisation ist prinzi piell auch der Einsatz von konventionellen Niederdruck Emissi onslampen (z. B. Quecksilberdampf-Lampe) zur Ionenerzeugung für die Massenspektrometrie möglich.In addition to laser-based VUV single-photon ionization, prinzi also the use of conventional low pressure Emissi onslamps (e.g. mercury vapor lamp) for ion generation for mass spectrometry possible.

Außerdem können Deuteriumlampen verwendet werden, die auf einer Gasentladung in einem Deuteriumgas basieren und wenn sie mit einem für vakuumultraviolettes Licht durchlässigen Fenster, z. B bestehend aus MgF₂ oder LiF versehen sind, Kontinuums strahlung sowie die sogenannten Lyman- und Werner-Molekülbanden um 160 bzw. 130 nm emittieren. Deuteriumlampen sind von ver schiedenen Herstellern kommerziell erhältlich.Deuterium lamps based on a gas discharge in a deuterium gas can also be used and if they have a window that is transparent to vacuum ultraviolet light, e.g. B consisting of MgF ₂ or LiF are provided, emit continuum radiation and the so-called Lyman and Werner molecular bands around 160 and 130 nm. Deuterium lamps are commercially available from various manufacturers.

Des weiteren kann VUV Licht mit sogenannter dielektrisch behin derten Entladungen erzeugt werden, wobei bei einer Gasentladung mindestens eine der Elektroden mit einer nichtleitenden Schicht versehen ist. [9]. Bei dieser Anordnung kann, zum Beispiel in dichten, kalten Edelgasen durch Anlegen einer mittelfrequenten Wechselspannung an die Elektroden Excimerlicht im VUV-Bereich erzeugt werden.Furthermore, VUV can handle light with so-called dielectric dered discharges are generated, with a gas discharge at least one of the electrodes with a non-conductive layer is provided. [9]. With this arrangement, for example in dense, cold noble gases by applying a medium frequency AC voltage to the electrodes excimer light in the VUV range be generated.

Diese Lampen erzeugen jedoch ein breites Spektrum an Wellenlän gen (erfordert Wellenlängenseparation und bedingt eine geringe Nutzphotonendichte) und sind wenig brilliant (das bedingt bei spielsweise eine schlechte Fokussierbarkeit).However, these lamps produce a wide range of wavelengths gene (requires wavelength separation and requires a low one Useful photon density) and are not very brilliant (this is due to bad focusability).

Task and examples

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tonenquelle mit einer Licht quelle hoher Nutzphotonendichte zur Verfügung zu stellen sowie eine vorteilhafte Verwendung anzugeben.The object of the invention is a ton source with a light to provide a source of high useful photon density as well indicate an advantageous use.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Patentansprü che 1 und 7. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Aus gestaltungen der Erfindung.This problem is solved by the features of the patent claims che 1 and 7. The dependent claims describe advantageous designs of the invention.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispie len und den Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:In the following, the invention is based on exemplary embodiments len and the figures explained in more detail. Show:

Fig. 1
Ionisationsraum eines Flugzeitmassenspektrometers mit elektro nenstrahlgepumpter Excimer VUV-Lampe. Fig. 1
Ionization chamber of a time-of-flight mass spectrometer with electron beam pumped Excimer VUV lamp.

Fig. 2
Detaildarstellung eines Teils der Excimer-VUV-Lampe mit einem Parabolspiegel zur Zusammenfassung des UV/VUV-Lichtes. Fig. 2
Detail of part of the Excimer VUV lamp with a parabolic mirror to summarize the UV / VUV light.

Fig. 3
Übersichtsdarstellung des Flugzeitmassenspektrometers (TOFMS) mit Excimer-VUV-Lampen-Ionisation. Fig. 3
Overview of the time-of-flight mass spectrometer (TOFMS) with excimer VUV lamp ionization.

Fig. 4
Optische Aufbauten zur Einkopplung des UV/VUV-Lichtes in die Ionisationsregion des Flugzeitmassenspektrometers (TOFMS). Fig. 4
Optical assemblies for coupling the UV / VUV light into the ionization region of the time-of-flight mass spectrometer (TOFMS).

Fig. 5
Gemessene Zeitabläufe während eines Nachweiszyklus mit einem Excimer-VUV-Lampen-Ionisations Flugzeitmassenspektrometer (Pro totyp). Dargestellt sind der VUV-Lichtimpuls (Kr), Abzugspan nungsimpuls und das Ionendetektorsignal. Fig. 5
Measured time sequences during a detection cycle with an excimer VUV lamp ionization time-of-flight mass spectrometer (pro totyp). The VUV light pulse (Kr), withdrawal voltage pulse and the ion detector signal are shown.

Fig. 6
Wellenlängenselektivität der Massenspektrometrie mit Excimer- VUV-Lampen-Ionisation. Dargestellt ist das Wellenlängenspektrum der Argon bzw. Krypton Excimer-Emission sowie die korrespondie renden Excimer-VUV-Lampen-Ionisation Flugzeitmassenspektren ei ner Mischung aus Benzol und Toluol. Fig. 6
Wavelength selectivity of mass spectrometry with excimer VUV lamp ionization. The wavelength spectrum of the argon or krypton excimer emission is shown as well as the corresponding excimer VUV lamp ionization time-of-flight mass spectra of a mixture of benzene and toluene.

Fig. 7
Mit einem Excimer-VUV-Lampen-Ionisations Flugzeitmassenspektro meter (Prototyp) durchgeführte on-line Messung von Abgas eines Motorrads während der Startphase (Excimergas: Argon) Fig. 7
On-line measurement of exhaust gas from a motorcycle during the starting phase carried out with an excimer VUV lamp ionization time-of-flight mass spectrometer (prototype) (excimer gas: argon)

Fig. 8
Schematische Übersichtsdarstellung des Quadrupol-Massenspektro meters (QMS) mit Excimer-VUV-Lampen-Ionisation. Fig. 8
Schematic overview of the quadrupole mass spectrometer (QMS) with excimer VUV lamp ionization.

Fig. 9
Schematische Übersichtsdarstellung eines Detektors für Gase auf Basis einer Ionisationskammer mit Excimer-VUV-Lampen-Ionisation und Detektion der erzeugten Ladungen. Fig. 9
Schematic overview of a detector for gases based on an ionization chamber with excimer VUV lamp ionization and detection of the generated charges.

Fig. 10
Schematische Übersichtsdarstellung einer VUV-Lampe, bei der durch Ablenkung des Elektronenstrahls auf verschiedene Eximer- VUV-Lichtquellen mit unterschiedlicher Gasfüllung die Wellen länge des emittierten Lichts verändert werden kann. Fig. 10
Schematic overview of a VUV lamp, in which the wavelength of the emitted light can be changed by deflecting the electron beam onto various Eximer VUV light sources with different gas fillings.

1) Time-of-flight mass spectrometer with electron beam pumped UV / VUV excimer lamp

Die Fig. 1 zeigt beispielhaft die Ausgestaltung der Ionisati onsregion eines Flugzeitmassenspektrometers mit VUV-Eximerlam pen-Ionisation. Die Fig. 2 zeigt eine Ausschnitt der Strahl einkopplung und Fig. 3 das gesamte Massenspektrometer mit der VUV-Eximerlampe. Die Fig. 4 zeigt unterschiedliche Möglichkei ten zur Einkopplung des UV/VUV-Lichtes in die Ionisationskammer 14 bzw. zum Ionisationsort 23. Die Fig. 5 und 6 zeigen bei spielhafte Anwendungsergebnisse mit dem entwickelten Prototyp. Fig. 1 shows an example of the configuration of the ionization region of a time-of-flight mass spectrometer with VUV Eximer lamp ionization. Fig. 2 shows a section of the beam coupling and Fig. 3 shows the entire mass spectrometer with the VUV Eximer lamp. Fig. 4 shows different possible answer th for coupling in the UV / VUV light into the ionization chamber 14 or to the ionization 23rd FIGS. 5 and 6 show in game-like application results with the developed prototype.

Die VUV-Eximerlampeneinheit ist z. B. über eine Flansch an den Ionisationsraum 14 gekoppelt. Der obere Teil der Lampe dient zur Erzeugung eines Elektronenstrahls 8 mit der Elektronenka none 1 und weist ein Vakuum auf. Die Elektronenröhre 2 wird über eine Getterpumpe 4 bzw. einen Pumpstutzen 5 evakuiert. Der Elektronenstrahl 8 wird auf die Folie 3 fokussiert. Die Folie besteht z. B. aus keramischen Siliziumnitrid und trennt das Hochvakuum der Elektronenröhre 2 vom Gasraum 9 ab. Im Gasraum 9 befindet sich eine Gasmischung, die über den elektronenstrahl gepumten Excimerprozeß im UV/VUV Spektralbereich leuchtet (ra diativer Zerfall der Excimere). Der Gasraum 9 wird über einen Getter 10 gereinigt. Im Gasraum 9 befindet sich ein geeignet beschichteter Parabolspiegel 11, der das im Lumineszenzvolumen 13 gebildete UV/VUV-Licht zu einem parallelen Strahlbündel zu sammenfaßt und diesen auf die Linse 12 wirft. Dieser Aufbau er möglicht eine gute Ausnutzung des 360 Grad Abstrahlungsraumwin kels. Eine reflektierende Beschichtung der zum Gasraum 9 ge richteten Seite der Folie 3 kann die Ausbeute der UV/VUV-Nutz strahlung weiter verbessern. Die Linse 12 besteht aus UV/VUV transparentem Material (z. B. aus MgF₂ oder LiF) und trennt den Gasraum 9 vom Ionisationsraum 14 des Flugzeitmassenspektrome ters (TOFMS). Die Linse 14 fokussiert das UV/VUV-Licht auf den Ionisationsort 23. Bei Verwendung eines Nadeleinlasses 15 be findet sich der Ionisationsort 23 hinter der Einlaßnadel 15 (im aus dem Analysengas gebildeten Molekularstrahl) zwischen den Elektroden 18 und 16 des TOFMS.The VUV Eximer lamp unit is e.g. B. coupled via a flange to the ionization chamber 14 . The upper part of the lamp is used to generate an electron beam 8 with the electron capacitor 1 and has a vacuum. The electron tube 2 is evacuated via a getter pump 4 or a pump nozzle 5 . The electron beam 8 is focused on the film 3 . The film consists, for. B. made of ceramic silicon nitride and separates the high vacuum of the electron tube 2 from the gas space 9 . In the gas space 9 there is a gas mixture which shines in the UV / VUV spectral range via the electron beam pumped excimer process (ra diative decay of the excimers). The gas space 9 is cleaned via a getter 10 . In the gas space 9 there is a suitably coated parabolic mirror 11 which combines the UV / VUV light formed in the luminescent volume 13 into a parallel beam and throws it onto the lens 12 . This structure enables a good use of the 360 degree radiation space angle. A reflective coating on the gas chamber 9 facing side of the film 3 can further improve the yield of UV / VUV useful radiation. The lens 12 is made of UV / VUV transparent material (e.g. MgF ₂ or LiF) and separates the gas space 9 from the ionization space 14 of the time-of-flight mass spectrometer (TOFMS). The lens 14 focuses the UV / VUV light on the ionization site 23 . When using a needle inlet 15 will be located behind the ionization 23 of the inlet needle 15 (as formed from the analysis gas molecular beam) between the electrodes 18 and 16 of the TOFMS.

Alternativ zur Linse 12 kann ein Multimikrokanallichtleiter 24 oder 25 eingesetzt werden. Ein Multimikrokanallichtleiter 24 besteht aus einem Bündel mit sehr vielen engen Kapillaren (ana log zu einer Mikrokanalplatte). Das UV/VUV Licht, das durch die Kapillaren fällt, kann in den Ionisationsraum 14 gelangen der ein Vakuum aufweist. Sind die Kapillaren hinreichend lang und dünn, so ist der Gasfluß aus dem Gasraum 9 durch den Multimik rokanallichtleiter 24 in den Ionisationsraum 14 sehr gering (d. h. das Vakuum in 14 wird nicht zu stark belastet). Das UV/VUV-Licht fällt entweder direkt durch die lichte Weite der Kapillare oder wird durch eine oder mehrere Totalreflektionen durch die Kapillaren des Multimikrokanallichtleiters 24 gelei tet. Weiterhin kann ein Multimikrokanallichtleiter 25 einge setzt werden, der durch eine konische Verjüngung der Kapilla renbündel eine Fokussierung des transmittierten UV/VUV Licht strahls 22 auf den lonisationsort 23 erlaubt. Hauptvorteil des Einsatzes von Multimikrokanallichtleitern 24 oder 25 ist, das diese VUV-Licht mit Wellenlängen kleiner als 110 nm transmit tieren können. Optische Linsen 12 oder Fenster zur Auskopplung können aufgrund der einsetzenden Eigenabsorption des Materials (LiF, MgF₂) nur bis zu etwa dieser Wellenlänge eingesetzt wer den.As an alternative to the lens 12 , a multimicrochannel light guide 24 or 25 can be used. A multimicrochannel light guide 24 consists of a bundle with a large number of narrow capillaries (ana log to a microchannel plate). The UV / VUV light that falls through the capillaries can enter the ionization chamber 14 , which has a vacuum. If the capillaries are sufficiently long and thin, the gas flow from the gas space 9 through the multimic channel light guide 24 into the ionization space 14 is very low (ie the vacuum in 14 is not excessively stressed). The UV / VUV light either falls directly through the clear width of the capillary or is guided by one or more total reflections through the capillaries of the multimicrochannel light guide 24 . Furthermore, a multimicrochannel light guide 25 can be used, which allows the transmitted UV / VUV light beam 22 to be focused on the ionization site 23 by conical tapering of the capillary bundle. The main advantage of using multimicrochannel light guides 24 or 25 is that they can transmit VUV light with wavelengths less than 110 nm. Optical lenses 12 or windows for decoupling can only be used up to approximately this wavelength due to the onset of self-absorption of the material (LiF, MgF ₂ ).

Das gesamte optische System zur Einkopplung der UV/VUV-Strah lung in die Ionisationskammer 14 besteht im vorgestellten Bei spiel aus dem Parabolspiegel 11 und der Linse 12 oder einem Multimikrokanallichtleiter 24 oder 25. Weiterhin ist auch eine Kombination einer Linse 12 oder eines Multimikrokanallichtlei ter 25 mit einem Hohllichtwellenleiter 26, welcher das UV/VUV- Licht über Totalreflektionen direkt zum Ionisationsort 25 führt, möglich. The entire optical system for coupling the UV / VUV radiation into the ionization chamber 14 in the example presented consists of the parabolic mirror 11 and the lens 12 or a multimicrochannel light guide 24 or 25 . Furthermore, a combination of a lens 12 or a Multimikrokanallichtlei ter 25 with a hollow light waveguide 26 , which leads the UV / VUV light via total reflections directly to the ionization site 25 , is also possible.

Wichtig ist bei der Ausgestaltung der Einkopplung der UV/VUV- Strahlung in die Ionisationskammer 14, daß eine hohe Strahl dichte am lonisationsort 23 erreicht wird.It is important in the design of the coupling of the UV / VUV radiation into the ionization chamber 14 that a high beam density is reached at the ionization site 23.

Im in Fig. 1 dargestellten Beispiel erfolgt der Einlaß des Analysengases in das Massenspektrometer effusiv über eine Ein laßnadel 15 [10]. Weitere Probengaseinlaßtechniken, wie z. B. gepulste [11] oder kontinuierliche Überschallmolekularstrahlen [12] können ebenfalls angewendet werden.In the example shown in Fig. 1, the inlet of the analysis gas into the mass spectrometer takes place effusively via an inlet needle 15 [10]. Other sample gas inlet techniques, such as. B. pulsed [11] or continuous supersonic molecular beams [12] can also be used.

Die Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Flugzeit massesnspektrometers (TOFMS, ohne Darstellung der Vakuumpumpen, des Reflektron-Ionenspiegels und anderer Detaills) mit elektro nenstrahlgepumpter Excimerlampen-Ionisation. Das UV/VUV-Licht aus der elektronenstrahlgepumpter Excimerlampe 20 wird durch die oben beschrieben optischen Elemente in den aus der Einlaß nadel 15 austretenden effusiven Molekularstrahl fokussiert. Die Spannungen in der Ionenquelle (hier vereinfacht mit den Elekto den 18, 16 und 17 dargestellt) sind dabei so gewählt, daß der Io nisationsraum feldfrei ist. Die durch Einphotonenabsorption von VUV-Photonen gebildeten Ionen werden also nicht durch elektri sche Felder beeinflußt. Somit reicheren sich die gebildeten Io nen am und um den Ionisationsort 23 an. Diese Ionenanreicherung kann für etwa einige µs betrieben werden, danach verlassen die Ionen aufgrund von Raumladungseffekten und der Eigengeschwin digkeit der Teilchen aus dem effusiven Molekularstrahl wieder das Akzeptanzvolumen des Flugzeitmassenspektrometers (d. h. das Volumen, das auf den Ionendetektor 21 abgebildet werden kann). Zum Nachweis der angereicherten Ionen werden über die gesteuer te, pulsbare Hochspannungsversorgung 19 schlagartig geeigneten Potentiale an die Elektroden 18, 16 und 17 angelegt. Die Anstiegsflanken der Spannungspulse liegen meist im Bereich von einigen ns. Die Ionen werden zum Detektor 21 beschleunigt. Im feldfreien Driftraum (Raum zwischen Blende 17 und Detektor 21) trennen sich die Ionen entsprechend ihren Masse auf. Das Flug zeitmassenspektrum wird am Detektor 21 mit einer geeigneten Elektronik (nicht dargestellt) registriert. Die Blenden 16 und 17 können aus Lochblenden mit oder ohne Netzen oder auch nur aus Netzen bestehen. Die Massenauflösung und Empfindlichkeit in der oben beschrieben Betriebsweise des TOFMS mit Ionisation durch kontinuierliche strahlende VUV-Excimer Lampen ist be grenzt, da aufgrund der kontinuierlichen Betriebsweise der Lam pe auch während des Ionenabzuges neue Ionen gebildet werden. Diese "nachträglich" gebildet Ionen erreichen den Detektor spä ter als während der Anreicherungszeit gebildete Ionen gleicher Masse (d. h. es treten Peak-Verbreiterungen und ein erhöhtes Un tergrundsignal auf). Fig. 3 shows a schematic representation of a time-of-flight mass spectrometer (TOFMS, without showing the vacuum pumps, the reflectron ion mirror and other details) with electron beam-pumped excimer lamp ionization. The UV / VUV light from the electron beam pumped excimer lamp 20 is focused by the optical elements described above into the effusive molecular beam emerging from the inlet needle 15 . The voltages in the ion source (shown here in simplified form with the electrons 18 , 16 and 17 ) are chosen so that the ionization space is field-free. The ions formed by single-photon absorption of VUV photons are not influenced by electrical fields. The ions formed thus accumulate on and around the ionization site 23 . This ion enrichment can be operated for about a few microseconds, after which the ions leave the acceptance volume of the time-of-flight mass spectrometer (ie the volume that can be imaged on the ion detector 21 ) again due to space charge effects and the speed of the particles from the effusive molecular beam. To detect the enriched ions 19 suddenly suitable potentials are applied to the electrodes 18 , 16 and 17 via the controlled, pulsable high-voltage supply 19 . The rising edges of the voltage pulses are usually in the range of a few ns. The ions are accelerated to the detector 21 . In the field-free drift space (space between aperture 17 and detector 21 ), the ions separate according to their mass. The flight time mass spectrum is registered on the detector 21 with suitable electronics (not shown). The panels 16 and 17 can consist of perforated panels with or without nets or just nets. The mass resolution and sensitivity in the above-described mode of operation of the TOFMS with ionization by continuously radiating VUV excimer lamps is limited because, due to the continuous mode of operation of the lamp, new ions are also formed during the ion withdrawal. These "subsequently" formed ions reach the detector later than ions of the same mass formed during the enrichment time (ie there are peak broadenings and an increased background signal).

Die oben beschriebenen Nachteile der kontinuierlichen Arbeits weise der VUV-Excimer-Lampe können durch den gepulsten Betrieb der VUV-Excimer-Lampe vermieden werden.The disadvantages of continuous work described above way of the VUV excimer lamp can by the pulsed operation the VUV excimer lamp can be avoided.

Dabei wird der Elektronenstrahl 8 gepulst (z. B. durch gepulste Blenden in der Elektronenkanone oder durch Ablenkplatten) auf die Folie 3 gelenkt. Bei einem gepulsten Betrieb der Lampe 20 kann die Elektronendichte erhöht werden ohne die Folie 3 ther misch zu überlasten. Wenn der Elektronenstrahl 8 abgestellt wird, bricht die VUV-Lichtemission 22 innerhalb 500 bis 1000 ns zusammen. Dies kann ausgenutzt werden um die Ionen aus der Io nenquelle bei bereits signifikant reduzierter VUV-Lichtintensi tät abzuziehen. Die Fig. 5 zeigt gemessene Parameter des VUV- Excimer-Lampen-Ionisations TOFMS (Prototyp) im gepulsten Be trieb. Die obere Spur zeigt den Lichtimpuls der Excimer-Lampe gemessen mit einem Photodetektor. Die mittlere Spur zeigt den Abzugsimpuls der Ionenquelle und die untere Spur zeigt das Io nendetektorsignal. Eingelassen wurden Piperidin (85 m/z) und Toluol (92 m/z), die entsprechenden Massenpeaks sind in der un teren Spur sichtbar.The electron beam 8 is pulsed onto the film 3 (for example through pulsed diaphragms in the electron gun or through baffles). In a pulsed operation of the lamp 20 , the electron density can be increased without thermally overloading the film 3 . When the electron beam 8 is turned off, the VUV light emission 22 collapses within 500 to 1000 ns. This can be used to extract the ions from the ion source when the VUV light intensity is already significantly reduced. FIG. 5 shows measured parameters of the VUV excimer lamps ionization TOFMS (prototype) operating in the pulsed Be. The upper trace shows the light pulse of the excimer lamp measured with a photodetector. The middle trace shows the withdrawal pulse of the ion source and the lower trace shows the ion detector signal. Piperidine (85 m / z) and toluene (92 m / z) were let in, the corresponding mass peaks are visible in the lower trace.

Ein wichtiger Vorteil der VUV-Excimer-Lampen-Ionisation ist, daß durch die Wahl des Gases im Gasraum 9 verschiedene Wellen längen eingestellt werden können. An important advantage of VUV excimer lamp ionization is that 9 different wavelengths can be set through the choice of gas in the gas space.

Die Selektivität der Einphotonenionisation liegt darin begrün det, daß nur Moleküle ionisiert werden können, deren Ionisati onsenergie unterhalb der Photonenenergie des eingestrahlten VUV-Lichtes liegt. Das erlaubt die Unterdrückung der Ionisation von Verbindungen wie Sauerstoff, Stickstoff oder von Edelgasen, die sehr hohe Ionisationsenergien aufweisen. Daher ist die VUV- Ionisation sehr gut zur on-line Analyse von Spurenverbindungen aus Luft oder Prozeßgasen (Abgasen) geeignet, da die Hauptbe standteile der Gasmischung nicht ionisiert werden. Weiterhin kann durch den Einsatz unterschiedlicher Wellenlängen auch eine genauere Aussage über die Zusammensetzung der beobachteten Peaks im Massesnspektrum erzielt werden. Beispielsweise kann bei Photonenenergien von etwa 9 eV eine Beteiligung von alipha tischen organischen Verbindungen am Massesnspektrum ausge schlossen werden. In der Tabelle 1 sind verschieden Gase bzw. Gasmischungen mit den entsprechenden Emissionswellenlängen (Ma ximalwerte) gegeben. Die Fig. 6 zeigt die Emissionsprofile der VUV-Excimer-Lampe für Argon (links, oben) und Krypton (links, unten). Eingezeichnet sind auch die Ionisationsenergien von Benzol und Toluol. Auf der rechten Seite sind die zugehörigen gemessenen TOFMS Massenspektren einer Mischung aus Benzol (92 m/z) und Toluol dargestellt. Die Argon-Excimeremission (oben) liegt bei 128 nm (9,7 eV). Sowohl Benzol und Toluol werden da her effizient ionisiert. Die Krypton-Excimeremission (unten) liegt bei 150 nm (8,2 eV). Hier liegt Toluol direkt im Zentrum der Emissionskurve, während Benzol nur von einer "Schulteremis sion" auf der hochenergetischen Seite erfaßt wird. Im Massen spektrum ist daher der Toluolpeak um Größenordnungen intensiver als der Benzolpeak.The selectivity of the one-photon ionization is due to the fact that only molecules can be ionized whose ionization energy is below the photon energy of the incident VUV light. This makes it possible to suppress the ionization of compounds such as oxygen, nitrogen or noble gases which have very high ionization energies. Therefore, the VUV ionization is very well suited for on-line analysis of trace compounds from air or process gases (exhaust gases), since the main components of the gas mixture are not ionized. Furthermore, more precise information about the composition of the observed peaks in the mass spectrum can be obtained by using different wavelengths. For example, the participation of aliphatic organic compounds in the mass spectrum can be excluded at photon energies of approximately 9 eV. Table 1 shows various gases or gas mixtures with the corresponding emission wavelengths (maximum values). Fig. 6 shows the emission profiles of the VUV excimer lamp for argon (left, top) and krypton (left, bottom). The ionization energies of benzene and toluene are also shown. The associated measured TOFMS mass spectra of a mixture of benzene (92 m / z) and toluene are shown on the right. The argon excimer emission (top) is 128 nm (9.7 eV). Both benzene and toluene are therefore efficiently ionized. The krypton excimer emission (below) is 150 nm (8.2 eV). Here, toluene lies directly in the center of the emission curve, while benzene is only detected by a "shoulder emission" on the high-energy side. In the mass spectrum, the toluene peak is therefore orders of magnitude more intense than the benzene peak.

Aufgrund der relativ breiten Emissionsspektren (Fig. 6, links) ist die Selektivität nur mittelmäßig. Mit monochromatischerer Strahlung ließe sich eine höhere Selektivität erzielen. Dies Kann auf mehrere Wege erreicht werden. Durch Zugabe bestimmter Gase kann die Emission auf eine schmalbandige Emissionslinie übertragen werden. Beispielsweise kann mit einer Mischung aus Wasserstoff und Neon eine schmalbandige Emission auf 121,57 nm erzielt werden (siehe Tabelle 1). Alternativ kann aus dem breitbandigen Emissionspektrum ein schmaler Bereich heasu geschnitten werden. Dies ist z. B. durch Filter/Spiegel mit dichroidischer Beschichtung (Interferenzfilter) möglich. Die Fig. 7 zeigt eine erste Anwendungsmessung mit dem entwickelten Prototyp eines Flugzeitmassenspektrometers mit VUV-Excimer-Lam pen-Ionisation. Über ein Online Probenahmesystem wurde Abgas eine Motorrads (TYP 43F) über die Einlaßnadel 15 in das Mas sesnspektrum eingelassen. Die Lampe wurde mit Argon betrieben (128 nm). Die Figur zeigt einen 3D Plot der massenspektrometri schen Information (Masse, Zeit, Intensität) aufgenommen während eines Startvorgangs des Motorrads. Verschieden aromatische Ver bindungen (Benzol und methylierte Benzole) zeigen einen hochdy namischen, fluktuierenden Zeitverlauf aufgrund der instationä ren Verbrennungsbedingungen während der Startphase des Motors. Massenspektrometer mit VUV-Excimer-Lampen-Ionisation können vorteilhaft zur schnellen zeitaufgelösten on-line Analyse von Prozeßgasen oder zur Headspaceanalyse eingesetzt werden. Mögli che Anwendungsfelder liegen beispielsweise im Bereich der Le bensmittelindustrie (Überwachung von Röst-, Back- Koch- oder Reifevorgängen etc.) der chemischen Industrie (Überwachung von Synthesen, Abfallstoffstömen, der Mineralölverarbeitung etc.), bei der Überwachung von Verbrennungsprozessen und anderen Pro duktionsvorgängen.Due to the relatively broad emission spectra ( Fig. 6, left), the selectivity is only mediocre. A higher selectivity could be achieved with more monochromatic radiation. This can be accomplished in several ways. By adding certain gases, the emission can be transferred to a narrow-band emission line. For example, a mixture of hydrogen and neon can be used to achieve narrow-band emission at 121.57 nm (see Table 1). Alternatively, a narrow area can be cut out of the broadband emission spectrum. This is e.g. B. possible through filters / mirrors with dichroic coating (interference filter). Fig. 7 shows a first application measurement with the developed prototype of a time-of-flight mass spectrometer with VUV excimer lamp ionization. Via an online sampling system, exhaust gas from a motorcycle (TYPE 43 F) was admitted into the mass spectrum via inlet needle 15 . The lamp was operated with argon (128 nm). The figure shows a 3D plot of the mass spectrometric information (mass, time, intensity) recorded during a starting process of the motorcycle. Various aromatic compounds (benzene and methylated benzenes) show a highly dynamic, fluctuating time course due to the unsteady combustion conditions during the starting phase of the engine. Mass spectrometers with VUV excimer lamp ionization can advantageously be used for fast, time-resolved on-line analysis of process gases or for headspace analysis. Possible fields of application are, for example, in the area of the food industry (monitoring of roasting, baking, cooking or ripening processes, etc.), the chemical industry (monitoring of syntheses, waste streams, mineral oil processing, etc.), in the monitoring of combustion processes and other production processes ,

2) Quadrupole mass spectrometer with electron beam pumped UV / VUV excimer lamp

Die VUV-Excimer-Lampen-Ionisation kann auch mit anderen Mas senspektrometer-Typen, die nicht gepulst wie das TOFMS arbei ten, eingesetzt werden. Die Fig. 8 zeigt eine erfindungsgemäß aufgebauten VUV-Excimer-Lampe mit optischen Elementen zur Fo kussierung des VUV-Lichtes auf die Ionisationsregion eines Quadrupol-Massenspektrometers. Hier wird die VUV-Excimer-Lampe 20 vorteilhaft kontinuierlich betrieben. Die Ionenquelle 29 er zeugt einen kontinuierlichen Ionenstrahl. Die an den Quadruplolstäben 27 anliegenden elektrischen Wechselfelder (von der Steuerung 28 erzeugt) lassen nur jeweils Ionen einer Masse aus dem Ionenstrahl zum Detektor 30 passieren. Durch Verändern der Wechselfelder mittels der Steuerung 28 läßt sich das Quadrupol-Massenspektrometer nacheinander auf eine Transmission verschiedener Massen einstellen und so kann eine Mas sesnspektrum aufgenommen werden. Mögliche Anwendungsfelder der Quadrupolmassenspektrometrie mit VUV-Excimer Lampen Ionisation liegen beispielsweise im Bereich der Lebensmittelindustrie (Ü berwachung von Röst-, Back- Koch- oder Reifevorgängen etc.) der chemischen Industrie (Überwachung von Synthesen, Ab fallstoffstömen, der Mineralölverarbeitung etc.), bei der Über wachung von Verbrennungsprozessen und anderen Produktionsvor gängen.The VUV excimer lamp ionization can also be used with other types of mass spectrometers that do not work in pulsed mode like the TOFMS. Fig. 8 shows an inventively constructed VUV excimer lamp with optical elements for Fo kussierung of the VUV light to the ionization region of a quadrupole mass spectrometer. Here, the VUV excimer lamp 20 is advantageously operated continuously. The ion source 29 generates a continuous ion beam. The alternating electrical fields applied to the quadrupole rods 27 (generated by the control 28 ) only allow ions of one mass to pass from the ion beam to the detector 30 . By changing the alternating fields by means of the controller 28 , the quadrupole mass spectrometer can be successively adjusted to a transmission of different masses and a mass spectrum can be recorded. Possible fields of application for quadrupole mass spectrometry with VUV excimer lamp ionization include, for example, the food industry (monitoring of roasting, baking, cooking or ripening processes, etc.), the chemical industry (monitoring of syntheses, waste streams, mineral oil processing, etc.) monitoring of combustion processes and other production processes.

3) electron beam pumped excimer lamp ionization for Mas sens spectrometer in a gas chromatography mass spectrometry (GC-MS) coupling

GC-MS ist eine Standardtechnik der organischen Spurenanalyse. Die Verwendung von VUV Licht zur Ionisation für die Mas senspektrometrie in einer Gaschromatographie-Massenspektro metrie Kopplung bringt eine weitere Selektivitätsstufe in die Massenspektrometrie. Bestimmte Verbindungen mit höherliegenden lonisationsenergien können von der Ionisation ausgeschlossen werden. Außerdem wird eine fragmentfreiere Ionisation im Ver gleich zur Standardtechnik Elektronenstoßionisation (EI) er zielt. Verschiedene Massenspektrometer-Typen (Ionenfallen-MS, Sektorfeld-MS, Qudrupol-MS, Flugzeit-MS) können für diesen Zweck eingesetzt werden.GC-MS is a standard technique of organic trace analysis. The use of VUV light for ionization for the mas spectrometry in a gas chromatography mass spectrometer Metry coupling brings another level of selectivity to the Mass spectrometry. Certain connections with higher levels Ionization energies can be excluded from ionization become. In addition, a fragment-free ionization in the ver same as standard electron impact ionization (EI) technology aims. Different types of mass spectrometers (ion trap MS, Sector field MS, Qudrupol MS, flight time MS) can be used for this Purpose.

4) Electron beam pumped UV / VUV excimer lamp for Ionisati onszellendetektoren

Zur Bestimmung ob organische Verbindungen (und/oder anorgani sche Verbindungen mit niedriger Ionisationsschwelle) in einer Luftprobe vorkommen benötigt man nicht unbedingt ein Mas senspektrometer. Es reicht aus, in einem Ionisationsraum durch Einstrahlung des VUV Lichtes Ionen und Elektronen zu erzeugen und diese beispielsweise über den Ladungsfluß mittels eines Am peremeters 34 oder an einem Widerstand mittels eines Oszilloskops nachzuweisen. Die Fig. 9 zeigt den schematischen Aufbau eines Ionisationszellendetektors mit der VUV-Excimer-Lampe 20 der gattungsgemäßen Art. In der Ionisationszelle (d. h. dem Io nisationsraum 14) befinden sich die Elektroden 31 und 32. Zwi schen den Elektroden 31 und 32 ist über eine Spannungsversor gung 33 eine geeignete Abzugsspannung angelegt. Das Probengas gelangt über einen Einlaß 15 zwischen die Elektroden 31 und 32 zur Ionisationszone. Beispielsweise über ein Amperemeter 34 kann der Photostrom (Photoionenstrom und Photoelektronenstrom) nachgewiesen werden.A mass spectrometer is not necessarily required to determine whether organic compounds (and / or inorganic compounds with a low ionization threshold) are present in an air sample. It is sufficient to generate ions and electrons in an ionization space by irradiating the VUV light and to detect them, for example, via the charge flow using an ammeter 34 or on a resistor using an oscilloscope. The Fig. 9 shows the schematic structure of a Ionisationszellendetektors with the VUV excimer lamp 20 of the generic type. In the ionization cell, the electrodes (Io tion space 14 ie) are 31 and 32. Between the electrodes 31 and 32 , a suitable pull-off voltage is applied via a voltage supply 33 . The sample gas passes through an inlet 15 between the electrodes 31 and 32 to the ionization zone. The photocurrent (photo ion current and photoelectron current) can be detected, for example, via an ammeter 34 .

Ein solcher Detektor hat in etwa die Eigenschaften eines Flam menionisationsdetektors, er reagiert also auf die meisten orga nischen Verbindungen und auf einige anorganische Spezies. Durch die unterschiedliche Wellenlängen, die mit verschiedenen Gas füllungen/optischen Systemen bereitgestellt werden können, kann eine gewisse Selektivität erreicht werden. Ein VUV-Excimer-Lam pen-Ionisationszellendetektor kann damit vorteilhaft für ver schiedene Anwendungen eingesetzt werden. Beispielsweise kann er als Detektor für ein Gaschromatographie eingesetzt werden. Eine andere mögliche Anwendung ist der Einsatz als Sensor für das Auftreten organischer Verbindungen in Gasgemischen.Such a detector has roughly the properties of a flame ionization detector, so it responds to most orga African compounds and on some inorganic species. By the different wavelengths with different gas fillings / optical systems can be provided a certain selectivity can be achieved. A VUV excimer lam pen ionization cell detector can thus be advantageous for ver different applications are used. For example, he can can be used as a detector for gas chromatography. A Another possible application is the use as a sensor for the Occurrence of organic compounds in gas mixtures.

5) Multi-lamp construction with an electron gun for MS and counter

Fig. 10 zeigt beispielhaft den Aufbau einer Excimer-VUV-Lampe bei der mittels einer Elektronenkanone 1 eine der zwei Exci mer-Lichtquellen 36 der gattungsgemäßen Art je nach anliegendem elektrischen Feld zwischen den Ablenkelektroden 35 gepumpt und somit zum leuchten gebracht wird. Befüllt man die Gasräume 9 der beiden Excimer-Lichtquellen mit verschiedenen Gasen oder Gasgemischen (vgl. Tab. 1), so haben die Photonen des erzeugten Lichtes der beiden Excimer-Lichtquellen eine unterschiedliche Photonenenergie. Fig. 10 shows an example of the structure of an excimer VUV lamp in which one of the two Exci mer light sources 36 of the generic type is pumped between the deflection electrodes 35 and thus brought to light by means of an electron gun 1 depending on the applied electric field. If the gas spaces 9 of the two excimer light sources are filled with different gases or gas mixtures (cf. Table 1), the photons of the light generated by the two excimer light sources have a different photon energy.

Bedingt durch das Ionisationspotential lassen sich somit bei der Analyse eines komplexen Probengases mittels Lichtstrahl von der einen oder anderen Lichtquelle Substanzen im Massenspektrum ein- oder ausblenden. Ebenso können durch geeignete Wahl des Gas oder Gasgemisches und somit der Photonenenergie isobare Verbindungen getrennt voneinander nachgewiesen werden. Due to the ionization potential, the analysis of a complex sample gas using a light beam from one or the other light source substances in the mass spectrum show or hide. Likewise, by appropriate choice of the Gas or gas mixture and thus the photon energy isobaric Connections can be detected separately.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Elektronenkanone
electron gun

22

Raum der Elektronenkanone (Vakuum)
Electron gun room (vacuum)

33

Membran (z. B. 1 × 1 mm² Membrane (e.g. 1 × 1 mm ²

, Dicke = 300 nm aus SiNx-Keramik)
, Thickness = 300 nm made of SiNx ceramic)

44

Getter-Pumpe
Getter pump

55

Ventil zum Abpumpen
Pump down valve

66

Gaseinlaß
gas inlet

77

Gasauslaß
gas outlet

88th

Elektronenstrahl
electron beam

99

Gasraum (z. B. Gefüllt mit 500 mbar Argon)
Gas space (e.g. filled with 500 mbar argon)

1010

Getter-Patrone
Getter cartridge

1111

Reflektor (z. B. Aluminium Parabolspiegel mit MgF₂ Reflector (e.g. aluminum parabolic mirror with MgF ₂

Beschich tung)
Coating)

1212

Linse (z. B. aus MgF₂ Lens (e.g. made of MgF ₂

)
)

1313

UV/VUV-Licht emittierendes Gasvolumen
Volume of gas emitting UV / VUV light

1414

Ionisationskammer
ionization chamber

1515

Gaseinlaßnadel
Gas inlet needle

1616

erste Abzugselektrode
first trigger electrode

1717

zweite Abzugselektrode
second trigger electrode

1818

Repeller-Elektrode
Repeller electrode

1919

pulsbare Spannungsversorgung für die Elektroden pulsable power supply for the electrodes

1616

, .

1717

und and

1818

und Steuerung
and control

2020

gesamte UV/VUV Lichtquelle
entire UV / VUV light source

2121

Detektor
detector

2222

UV/VUV-Strahl
UV / VUV beam

2323

Ionisationsort
ionization

2424

nicht fokussierender Multimikrokanallichtleiter
non-focusing multimicro-channel light guide

2525

fokussierender Multimikrokanallichtleiter
focusing multimicrochannel light guide

2626

Hohllichtwellenleiter
Hollow fiber

2727

Quardrupolstäbe
Quardrupolstäbe

2828

Steuerung des Quardrupolionenfilters
Control of the quadrupole ion filter

2929

kontinuierliche Ionenquelle für das Quadrupol- Massenspektrometer
Continuous ion source for the quadrupole mass spectrometer

3030

Ionendetektor
ion detector

3131

Elektrode des Meßkondensators (positive Spannung, Photelektronenfänger)
Electrode of the measuring capacitor (positive voltage, photo electron trap)

3232

Elektrode des Meßkondensators (negative Spannung, Photoio nenfänger)
Electrode of the measuring capacitor (negative voltage, photo ion trap)

3333

Spannungsversorgung
power supply

3434

Elektrometer
electrometer

3535

Ablenkelektroden
deflection

3636

UV/VUV Lichtquelle
UV / VUV light source

Tabelle table

Tabelle 1 Table 1

bibliography

[1] El-Habachi, A., K. Schoenbach; Appl. Phys. Lett. 72, 22 (1998)
[2] Wieser, J., D. E. Murnick, A. Ulrich, H. A. Huggins, A. Lidd le, W. L. Brown; Rev. Sci. Instrum. 68([1] El-Habachi, A., K. Schoenbach; Appl. Phys. Lett. 72, 22 (1998)
[2] Wieser, J., DE Murnick, A. Ulrich, HA Huggins, A. Lidd le, WL Brown; Rev. Sci. Instrum. 68 (

33

), 1360-1364 (1997)
[3] Salvermoser, M., D. E. Murnick; Journal of Applied Physics 88(1), 453-459 (2000)
[4] Wieser, J., M. Salvermoser, L. H. Shaw, A. Ulrich, D. E. Mu rick, H. Dahi; 31, 4589-4597 (1998)
[5] Butcher, D. J., D. E. Goeringer, G. B. Hurst; Anal. Chem. 71(), 1360-1364 (1997)
[3] Salvermoser, M., DE Murnick; Journal of Applied Physics 88 (1), 453-459 (2000)
[4] Wieser, J., M. Salvermoser, LH Shaw, A. Ulrich, DE Murick, H. Dahi; 31, 4589-4597 (1998)
[5] Butcher, DJ, DE Goeringer, GB Hurst; Anal. Chem. 71 (

22

), 489-496 (1999)
[6] Becker, C. H.; Fresen. J. Anal. Chem. 341, 3-6 (1991)
[7] Van Bramer, S. E., M. V. Johnston; J. Am. Soc. Mass Spectr. 1, 419-426 (1990)
[8] Shi, Y. J., X. K. Hu, D. M. Mao, S. S. Dimov, R. H. Lipson; Anal. Chem. 70, 4534-4539 (1998)
[9] Gellert, B. B., U. Kogelschatz; Applied Physics B 52, 14 (1991)
[10] Heger, H. J., R. Zimmermann, R. Dorfner, M. Beckmann, H. Griebel, A. Kettrup, U. Boesl; Anal. Chem. 71, 46-57 (1999)
[11] Pepich, B. V., J. B. Callis, J. D. S. Danielson, M. Gouterman; Rev. Sci. Instrum. 57, 878-887 (1986)
[12] Fricke, J.; Phys. Unserer Zeit 1, 21-27 (1973)), 489-496 (1999)
[6] Becker, CH; Fresen. J. Anal. Chem. 341, 3-6 (1991)
[7] Van Bramer, SE, MV Johnston; J. Am. Soc. Mass Spectr. 1, 419-426 (1990)
[8] Shi, YJ, XK Hu, DM Mao, SS Dimov, RH Lipson; Anal. Chem. 70, 4534-4539 (1998)
[9] Gellert, BB, U. Kogelschatz; Applied Physics B 52, 14 (1991)
[10] Heger, HJ, R. Zimmermann, R. Dorfner, M. Beckmann, H. Griebel, A. Kettrup, U. Boesl; Anal. Chem. 71, 46-57 (1999)
[11] Pepich, BV, JB Callis, JDS Danielson, M. Gouterman; Rev. Sci. Instrum. 57, 878-887 (1986)
[12] Fricke, J .; Phys. Our time 1, 21-27 (1973)

Claims

1. ion source in which UV / VUV light is used for ionization,
consisting of an ionization room and a UV / VUV excimer light source, the ions being generated with the help of light from a sample gas,
characterized in that the light source either from egg ner deuterium tape, a hollow micro cathode lamp, a mic ritze lamp, a direct current discharge lamp, a barrier discharge lamp or an electron beam operated UV / VUV lamp with the following components:

a) an electron gun ( 1 ),
b) a membrane ( 3 ) which shoots the space ( 2 ) of the electron gun ( 1 ) against a gas space ( 9 ) and through which the electron beam ( 8 ) passes,
c) a noble gas or a gas mixture containing noble gas in the gas space ( 9 ), the electron beam ( 8 ) passing through the membrane ( 3 ) generating light ( 22 ) in the gas space ( 9 ) and
d) optical components ( 11 , 12 ) for imaging the light emission volume in the ionization space ( 14 )

consists.

2. Ion source according to claim 1, characterized by a get ter pump ( 4 ) in the space of the electron gun ( 1 ).

3. Ion source according to claim 1 or 2, characterized by gas inlet and outlet ( 6 , 7 ).

4. Ion source according to one of claims 1 to 3, characterized by a getter cartridge ( 10 ) which is connected to the gas space ( 9 ).

5. Ion source according to one of claims 1 to 4, characterized by at least one electrode for pulsing the electron beam ( 8 ) of the electron gun ( 1 ).

6. Ion source according to one of claims 1 to S. characterized in that the optical components ( 11 , 12 ) are a light-collecting reflector and a converging lens or an optical table.

7. Use of the ion source according to one of claims 1 to 6, for the generation of ions in an ion detector be detected.

8. Use of the ion source according to claim 7, wherein the Ion detection device is a mass spectrometer

9. Use of the ion source according to claim 8, characterized ge indicates that a time-of-flight mas sens spectrometer (TOFMS) is used.

10. Use of the ion source according to claim 8, characterized ge indicates that the mass spectrometer is a quadrupole sens spectrometer is used.

11. Use of the sound source according to claim 9, characterized ge indicates that the ionization space also has a Laser is irradiated around ions via a REMPI (resonance enhanced multi-photon ionization) process.