DE1806041C3 - Nachweisvorrichtung für positive Ionen, insbesondere eines Massenspektrometers - Google Patents

Description

eine herkömmliche Ionenquelle 1 auf, die auf einem hohen positiven Potential Va, im vorliegenden Beispiel +6 kV, gehalten wird. Eine in Gasform eingebrachte organische Verbindung, z. B. ein komplexer Kohlenwasserstoff, wird durch einen Elektronenstrahl 2 ionisiert, um positive Ionen zu erzeugen, die aus der Quelle abgezogen und zu einer Elektrode 3 hin beschleunigt werden, welche einen Schulz aufweist und an Erdpotential liegt Der vom Schlitz ausgehende'Ionenstrahl 4 wird in bekannter Weise durch einen Elektromagneten 5 abgelenkt, dessen variables Feld senkrecht zur Zeichenblattebene verläuft

Der vom Magneten 5 ausgehende Strahl gelangt zunächst durch einen Schlitz in einer die Auflösung bestimmenden geerdeten Elektrode 6, dann durch einen breiten Schlitz in einer Elektrode 7, die auf einem Potential von annähernd —100 V gehalten wird, um Sekundärelektronen zu unterdrücken, die durch Ionen, welche auf die Elektrode 6 auftreffen, gebildet werden. Der elektronenfreie Strahl gelangt dann durch eine geerdete Emitterelektrode 8, die einen Schlitz aufweist, der breiter ist als derjenige in der Elektrode 6, um die Emission von Sekundärelektronen durch Kollision des Strahles mit deren Kanten zu verhindern, wobei jenseits derselben eine ringförmige Bremselektrode 9 angeordnet ist deren Zentrum von einem glasartigen Szintillator 10, z.B. einem CaF₂ (Eu-geladenen) Kristall, eingenommen wird. Jenseits der Elektrode 9 befindet sich ein vakuumdichtes Glasfenster 11, wobei gegen die andere Seite desselben (d. h. Außenseite der Vakuumkammer des Massenspektrometers) die Fotokathode 12 eines Photoelektronenvervielfachers angebracht ist

Der Ionenstrahl 4, der sich der Elektrode 6 nähen, besteht aus den in der Quelle 1 gebildeten Ursprungsionen und Bruchstücken sowie aus Bruchstücken, die während des Strahlverlaufs aus metastabilen Ionen gebildet worden sind. Die Elektrode 9 wird auf einem Potential gehalten, welches veränderlich ist zwischen einem Potential Vp, das leicht positiv gegenüber dem Beschleunigungspotential Va der Quelle 1 ist, etv/a + 6,1 kV, und einem Potential, das leicht negativ gegenüber dem Potential der Quelle 1 ist etwa + 5,9 kV.

Das varialble Potential für die Elektrode 9 wird zweckmäßig von einer Spannungsquelle erzeugt, die gleichzeitig das Potential für die Quelle 1 liefert

Wenn die Elektrode 9 an +6,1 kV liegt werden alle diejenigen Ionen, welche den Schlitz in der Emitterelektrode 8 durchqueren, in Richtung auf diese umgekehrt und treffen auf deren Oberfläche auf, um Sekundärelektronen zu erzeugen, die in den Glasszintillator 10 hinein beschleunigt werden. Das resultierende Licht wird durch den Phtoelektronenvervielfacher gemessen und ist ein Maß für die Anzahl aller durch den Schlitz in der Emitterelektrode tretenden Ionen.

Liegt die Elektrode 9 an 53 kV, so nähern sich die in der Quelle erzeugten Ursprungs- und Bruchstückionen dem Szintillator 10 und treffen auf diesen mit unzureichender Energie auf, um ein Signal im Photoelektronenvervielfacher zu erzeugen. Jedoch werden die »metastabilen« Bruchstückionen, deren Energie geringer als diejenige der in der Quelle erzeugten Ionen ist, zur Emitterelektrode 8 zurückgeworfen, wo sie Sekundärelektronen erzeugen, die, wie erwähnt, zum Szintillator 10 hin beschleunigt werden. Somit ist der Photoelektronenvervielfacherausgang in diesem Falle ein MaC für die Intensität der »metastabilen« Bruchstückionen.

Um die Unterscheidung zwischen Ionen geringer

Energie und Sekundärelektronen zu unterstätzen, wird die der Elektrode 8 zugewandte Oberfläche des Szintillators 10 mit einer dünnen (nicht dargestellten) Schicht aus Aluminium in einer Dicke von wenigen pg/cm² überzogen, die für die auffallenden Ionen undurchdringlich, jedoch für Sekundärelektronen transparent ist Zweckmäßig sollten die Elektroden 8 und 9 im wesentlichen parallel zueinander liegen, wie dargestellt, um die Gleichförmigkeit des Feldes zwischen ihnen aufrechtzuerhalten.

Als Abänderungen ist es möglich, die Elektrode 9 und den Szintillator 10 in Kontakt mit der Innenoberfläche des Fensters 11 anzuordnen.

Wenn der Zerfallsprozeß der metastabilen Ionen zwischen der Elektrode 3 und dem Magneten 5 (Bahnteilstück 13) stattfindet, so kann nachgewiesen werden, daß das »metastabile« Bruchstückion M2⁺, welches in dem spontanen Zerfallsprczeß

Aij⁺-► Μχ* (+ einem weiteren Bruchstück, gewöhnlich neutral, welches ff? die vorliegenden Zwecke ignoriert werden krnn),

gebildet wird, eine Schein- oder Pseudomasse M* hat, wobei

M₁

Die üblichen Spektrum zeigen verschiedene M*- Werten, die auch nicht-integral sein können. Ein »metastabiles« Bruchstückion M* kann maximal etwa 1% der Intensität der intensivsten Massenlinie ausmachen. Darüber hinaus kann es unter einer anderen Massenlinie liegen und somit nur schwer zu ermitteln sein. Die vorliegende Erfindung ergib: die Möglichkeit, den Nachweis »metastabiler« Bruchstückionen zu verbessern.

»Metastabile« Bruchstückionen werden auch während des Durchgangs des Strahls durch den Magneten gebildet; doch werden diese über einen weiten Mas*enbereich des Spektrums gestreut und können deshalb nicht analysiert werden.

Ein spontaner Zerfall tritt auch zwischen dem Magneten 5 und dem Detektor auf (Bahnteilstück 14). Dieser Anteil war bisher nicht ermittelbar, weil der Anteil von »metastabilen« Bruchstückionen Ai₂ ⁺, die auf diese Weise in dem Prozeß

Mi⁺ -* Mj⁺ (+ ein weiteres Fragment)

gebildet werden, von dem viel größeren Signal von M\ + nicht zu unterscheiden war. Die vorliegende Erfindung ergibt die Möglichkeit, die M\+-Ionen vom Nachweis ai'szu. erließen und somit die Mi⁺ -Ionen zu ermitteln.

Darüber hinaus zeigen die Messungen sofort, ob M] + metastabil ist

F i g. 2 zeigt ein Massenspektrometer mit einer zweiten Ausführu.igsform der Nachweisvorrichtung, die nicht nur zum Nachweis von metastabilen Ionen, sondern auch allgemeiner zum Ermitteln von Ionen innerhalb eines vorbestimmten Energiebereiches verwendet werden kann. In Fig.2, in welcher die Bezugszeichen 1 bis 12 die gleichen Merkmale wie in F i g. 1 bezeichnen, ist ein Biemsgitter 15 vorgesehen. Das Bremsgitter 15 ist der geerdeten Elektrode 6 vorgelagert, und dieser ist wiederum eine mit einem Schlitz versehene geerdete Elektrode 16 vorgelagert Die Elektrode 16 bildet nunmehr den die Auflösung des

Spektrometer; bestimmenden Schlitz. An das Bremsgitter 15 wird ein Potential +V₈ angelegt, welches geringer ist als + Vp und von dem Bereich von Ionen abhängig ist,der ausgewählt werden solL

Im Betrieb gelangen Ionen, die den Magneten 5 mit einer geringeren Energie als eV_B verlassen, nicht bis über das Bremsgitter 15 hinaus. Die anderen Ionen werden durch das Beschleunigungsfeld zwischen dem Bremsgitter 15 und der Elektrode 6 auf ihre ursprüngliche Energie zurückgebracht. Von diesen fönen werden jene mit Energien von weniger als e Vftmt Emitterelektrode 8 zurückgeworfen, wo sie Sekundärelektronen erzeugen, die dann durch den Szintillator 10 nachgewiesen werden. Ionen mit einer Energie von mehr als eV_F treffen auf den Szintillator 10 zwar auf, aber mit einer unzureichenden Energie, um die dünne Aluminiumschicht (nicht dargestellt), welche den Szintillator bedeckt, zu durchdringen. Somit wird man durch Änderung von + Vr '"¹^ + V» in die Lage versetzt, die Anzahl an Ionen in einem Energieband von einer Breite eV>—eVflZU messen.

Die Nachweisvoirichtung kann auch bei Funkenionenquellen-Massenspektrometern oder Zerstäubungsionenquellen-Massenspektrometern angewandt werden. Sie kann auch auf anderen Anwendungsgebieten als denen von Massenspektrometern verwendet werden, z. B. um die Energien von Ionen aus einem durch Laser erzeugten Plasma zu prüfen.

Nach Fig.3 ist eine Edelstahlkammer 17 an einem Ende mit einem Deckel 18 geschlossen. Zwischen der Kammer 17 und dem Deckel 18 ist das Glasfenster 11 angeordnet, wobei eine O-Ring-Vakuumdichtung zwischen dem Fenster 11 und der Kammer 17 vorgesehen ist Die Fotokathode 12 eines Photoelektronenvervielfachers ist an der Außenoberfläche des Fensters 11 angebracht Am anderen Ende der Kammer 17 befindet sich ein runder Einlaß 19 für den Ionenstrahl vom Analysiermagneten des Massenspektrometer Die Fläche 20 der Kammer kann vakuumdicht an der Vakuumkammer des Spektrometer* durch Schraubenlöcher 21 angebracht werden.

Ein Befestigungsblock 28 ist mit der Innenseite der Kammer 17 verschraubt Er hat eine runde Aussparung 22, die mit dem Einlaß 19 fluchtet An der ausgesparten oberen Fläche des Blockes 28 ist die runde plattenförmige Elektrode 16 befestigt die einen zentralen Messerkantenschlitz 16' aufweist der 9,5 mm lang und 0,25 mm breit ist.

Auf drei Stahlsäulen 23 sitzt die rechteckige plattenförmige Elektrode 6 mit einem Messerkantenschlitz 6' mit den gleichen Abmessungen wie denen des Schlitzes 16'. An einem ringförmigen Vorsprung an der Elektrode 6 ist die runde plattenförmige Emitterelektrode 8 befestigt die einen Messerkantenschlitz 8' aufweist der 12,7 mm lang und 0,75 nun breit ist

Zwischen den Elektroden 6 und 8 und an der Elektrode 6 ist mittels zweier Isolierbuchsen die runde plattenförmige Elektrode 7 mit einem Schlitz T befestigt der 153 mm lang und 2^4 mm breit ist

Auf drei isolierenden Glassäulen 24 (von denen nur die hinterste in der Schnittdarstellung sichtbar ist) sitzen zwei Stahlblocke 25 (von denen nur der hinterste sichtbar ist), die die rechteckige plattenförmige Bremselektrode 9 tragen. Die Bremselektrode 9 hat eine zentrale Aussparung mit einem Durchmesser von 94 mm, in welcher ein CaFj(Eu)-SzintiDator 10 sitzt

In der Zeichnung nach unten erstrecken sich von den Blöcken 25 drei isolierende Glassäulen 26 (von denen nur die beiden hinteren sichtbar sind), die eine rechteckige Platte 115 mit einem Loch 115' tragen, welches einen Durchmesser von 15,9 mm hat und innerhalb welchem zwei parallele Feindrahi-Maschen-

gitter (nicht dargestellt) durch Ringe 27 gehalten werden. Die Gitter haben etwa 15 Quadrate pro mm und dienen als Bremsgitter (15 in F i g. 2).

Elektrische Verbindungen zu den Elektroden 7,9 und 115 bestehen aus Drähten (nicht dargestellt), die durch

ίο die Wandung der Kammer 17 dicht hindurchgeführt sind. Die Elektroden 16,6 und 8 sind zur Kammer 17 hin durch ihre jeweiligen Befestigungen geerdet.

Die Fig.4 bis 7 zeigen Ergebnisse, die mit der Nachweisvorrichtung gemäß den F i g. 2 und 3 erzielt

is wurden. Das Verhalten von drei Typen positiver Ionen soll dabei betrachtet werden.

Typ I — stabile Ionen Diese gelangen durch die Elektrode 8 mit einer

kinetischen Energie von eV_A Volt, wobei V_A der

Potenti»labfall zwischen der Ionenquelle 1 und der Elektrode 3 ist. An einem gewissen Punkt zwischen den Elektroden 8 und 9, wo das Potenttial V₍ ist, ist die

kinetische Energie dieser Ionen e(V_A— V_x). Die Ionen

werden zur Elektrode 8 hin umgekehrt, wenn die kinetische Energie Null ist, d.h. an einem Punkt

zwischen den Elektroden 8 und 9 vom Potential V_x, wobei V-." V_A ist. Das heißt mit anderen Worten: Um

ein »normales« Massenspektrum zu registrieren, muß

das Potential V> des Szintillator mindestens gleich V_A

sein.

Typ II — metastabile Ionen, die vor der Elektrode 8 zerfallen

Wenn der Zerfall

Af,+ - M₂ ⁺ +(M_x -M₇)

ohne Energiefreigabe stattfindet, dann haben die »metastabilen« Bruchstückionen Mz⁺ eine kinetische

Energie -ry- ■ eV_A. Somit werden diese Bruchstückionen bei einem diskreten Wert des Potentials V₁ im

Bereich der Elektrode 9 umgekehrt wo V_x - —^ · V_A

M₁ ist Wenn V_F kleiner ist als V_A, aber größer als —i · V₄,

M₁

dann werden normale Ionen abgewiesen, und nur Bruchstückionen von metastabilen Zerfällen mit Energien von weniger als ^- ■ eV_A werden, wie oben beschrieben, registriert

Typ III — metastabile Ionen, die zwischen den Elektroden 8 und 9 zerfallen

Es soll angenommen werden, daß das Ursprungsion M_x ⁺ durch die Elektrode 8 mit der kinetischen Energie e Va gelangt Seine kinetische Energie an einer Stelle des Potentials Vi ist somit e(V_A— V₁). Nun sei angenommen, daß M\⁺'m M2* plus einem neutralen Bruchstück

zerfällt Im Augenblick ihrer Bildung ist die kinetische

Energie von M₂ ⁺ gleich jf- ■ e(V_A- V₁).

Diese Bruchstückionen werden somit nicht bei einem diskreten Wert des Potentials registriert, sondern können Energien haben, die sich im Bereich von -^- ■ eV_A bis zu eV_A bewegen, und zwar abhängig von dem Potential Vi an der Stelle ihrer Bildung.

Die in den Fig.4 bis 7 dargestellten Ergebnisse wurden mit einem einstufigen Massenspektrometer für einen 90°-Sektor mit einem Radius von 30,5 cm erzielt. Dieses Instrument hatte eine herkömmliche Nier-Elektronenstoß-Ionenquelle. _

Fig.4 veranschaulicht die Wirkung der Änderung von Vf auf den Nachweis der oben beschriebenen drei Typen ·:οη Ionenstrahlen. Die Kurve Cist die der Masse 40 im Spektrum von Argon, d. h. ein stabiles lon vom Typ I. Bei V_F- V_A (in diesem Falle 44 kV) werden alle ι ο Ionen, die in die Nachweisvorrichtung gelangen, zur Elektrode 8 umgekehrt und somit registriert Sobald V> reduziert wird, beginnen die Ionen, auf die Aluminiumfolie aufzutreffen, und somit fällt der registrierte lonenstrom ab. Bei V_F ·= (V_A -30)V wird der lonenstrom um einen Faktor von 6000 reduziert. Dies stellt die maximale Unterdrückung von normalen Ionen dar. Sobald Vpweiter reduziert wird, ist ein kontinuierliches Ansteigen des gemessenen lonenstromes zu beobachten. Dies ist wahrscheinlich auf optische Effekte zurückzuführen, die sich aus Nadellöchern im Aluminiumbelag im Szintillator 10 ergeben, da Ionen von ansteigender Energie auf den dünnen Metallbelag auftreffen. Die Kurve D wurde durch Einstellung des Magneten 5 auf den Fokus (m/e)- 54 von Trans-2-Buten am Auflösungsschlitz erhalten. Dieses Massen/Ladungs-Verhältnis weist in der Hauptsache zwei Teile auf. Erstens gibt es stabile (Typ I) Ionen von der Masse 54, die in der Quellen-Ionisationskammer gebildet werden und somit in den Szintillatorbereich zwischen den Elektroden 8 und 9 mit Quellenenergie eintreten. Eine scharfe Abtrennung in der Ermittlung dieser Ionen wird wiederum registriert, wenn Vfta (Va — 2O)V ist. Ein zweiter Teil von (m/e)=54 weist Ionen der Masse 55 auf, die durch Zerfall der Masse 56 im Bahnteilstück 13 der F i g. 1 gebildet werden. Diese Ionen haben eine Energie von 55/56 · eV_A und erscheinen im Spektrum bei (m/e)=54ß\. Sie gelangen durch die Elektrode 8 mit einer Energie von 55/56 · eV_A und werden somit ermittelt, solange V>größer ist als 55/56 · V_A. Wenn V> unter diesen Wert reduziert wird, tritt wiederum eine Abtrennung auf, da die Ionen alle die gleiche Energie haben, wenn sie in den Szintillatorbereich gelangen. Das Ursprungsion, (m/e)=5f>, von Trans-2-Buten erzeugt alle drei Typen an der Nachweisvorrichtung, wie durch die Kurve A in F i g. 4 dargestellt Ionen, die vor oder in der Vorrichtung nicht zerfallen und eine Energie eV_A haben, werden wiederum scharf abgetrennt, wenn V_F< V_A ist Bruchstückionen M₂. die zwischen den Elektroden 8 und 9 gebildet werden (Typ III, wie oben beschrieben), haben Energien, die sich im Bereich zwischen M₂'56 ■ eV_A und eV_A bewegen, und zeigen eine allmähliche Abtrennung, sobald Vf von V_A auf (VΆ — Μϊ/56 - V_A) vermindert wird. Die scharfe Abtrennung bei (V_A — 8O)V ist auf die abrupte Nicht-Registrierung von Ionen der Masse 55 zurückzuführen, die durch den Übergang 56+ — 55+ im Bahnteilstück 14 der F i g. 1 gebildet werden. Diese gelangen in den Szintillatorbereich zwischen den Elektroden 8 und 9 mit einer diskreten Energie von 55/56 - eV_A (in diesem besonderen Falle gleich (V_A — S0)eV). Ähnliche Überlegungen gelten für die Kurve B, weiche diejenige von (m/e)" 55 in Trans-2-Buten ist

Fig.5 ist eine Reproduktion des Massenspektrums von Trans-2-Buten, welches von (m/e)—20 bis (m/e)—58 durch Variation des Feldes des Magneten 5 abgetastet wird. Va war 8 kV, und Vf war zwanzig Volt höher, d. h. ausreichend, um alle Ionen im Spektrum zur Elektrode 8 umzukehren. Das Spektrum wurde bei einer einzigen Verstärkungseinstellung auf einem Schreiber registriert Dann wurde das Spektrum erneut abgetastet bei einer hundertmal größeren Empfindlichkeit mit Vf-(Va — 90) V, und die Ergebnisse der F i g. 6 wurden erzielt. Ionen der Energie eV_A werden nunmehr im Aluminiumbelag »vergraben« und nicht registriert Alle Bruchstückionen, die bei einem Zerfall zwischen den Elektronen 3 und 16 gebildet werden, werden ermittelt Jene, die im Bahnteilstück 13 gebildet werden, erzeugen breitere Massenlinien (Pseudomassenlinien). Das Fehlen von normalen Ionenstrahlen gestattete die Verwendung einer viel größeren Meßempfindlichkeit, so daß in dem für F i g. 6 abgetasteten Massenbereich viel mehr Pseudomassenlinien als vorher beobachtet wurden.

Zusätzlich zu Pseudomassenlinien zeigt F i g. 6 scharfe Linien, die bei ganzen fm/e>Werten erscheinen. Diese sind auf Zerfallsprodukte zurückzuführen, welche nach magnetischer Massendispersion des metastabilen Ions auftreten. Sie werden gleichzeitig beim Massen/Ladung-Verhältnis dieses Ions gemessen. Solche Bruchstücke sind der Ermittlung durch konventionelle Verfahren nicht zugänglich, und zwar wegen des Überwiegens von normalen Ionen beim gleichen fm/e/Wert. Durch Variation der Bremsspannung V₈, die am Bremsgitter 15 angelegt wird, können die Massen dieser metastabilen Bruchstückionen bestimmt werden. F i g. 7 zeigt die Ergebnisse, die für diese metastabilen Bruchstückionen erzielt werden, welche bei (m/e)=55 im Trans-2-Buten-Spektrum erscheinen. Vp wurde so eingestellt, daß nur Ionen, die aus den Zerfällen resultieren, ermittelt wurden. Vb wurde von Erde bis auf V_A variiert. Stufen auf der Kurve Vb gegen Ionenstrom entsprechen der Zurückweisung von Ionen einer Energie von weniger als eV«. Wenn die am Auflösungsschlitz 16 fokussierte Masse Mt ist, dann ist die Masse des zurückgewiesenen Bruchstücks M₂ gegeben durch

M₂=M₁ ^-.

Die in F i g. 7 dargestellten drei Stufen entsprechen den Zerfällen

C₄H₇ * C2H5 + C2H2

C₄H₇ ⁺ 'C₃H₃ ⁺ +CH₄

C₄H₇ ⁺ 'C₄H₅ ⁺ +H,

und die abschließende Abtrennung bei Kb= V_A entspricht der Zurückweisung von restlichen »normalen« Ionen der Masse 55. Der große Anstieg im Ionenstrom unmittelbar vor der abschließenden Abtrennung ist wahrscheinlich auf eine Defokussierung des Ionenstrahls in Richtung auf die Kanten des Schlitzes in der Emitterelektrode 8 zurückzuführen, mit folgender Freigabe von Sekundärelektronen. Mit anderen Worten: Ein sehr starkes Signal infolge des normalen Ionenstrahls wie auch dasjenige von Bruchstücken mit weniger Energie wird trotz des Umstandes registriert, daß V_F geringer als V_A ist Durch Weglassen der Elektrode 8 und Verwendung der Elektrode 7 als Quelle für »erwünschte« Sekundärelektronen kann die Spitze am Ende der Kurven V₈ gegen lonenstrom beseitigt werden. Jedoch ist die Leistungsfähigkeit der so abgeänderten Vorrichtung der vorbeschriebenen in bezug auf den Reduktionsfaktor für normale Ionenstrahlen weit unterlegen, nämlich etwa 2000 im Vergleich zu 6000 für die Argonspitze bei (m/e)—40, wie in F i g. 4 dargestellt

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Nachweisvorrichtung für positive Ionen, insbesondere eines Massenspektrometer, enthaltend eine Emitterelektrode, die beim Auftreffen von s Ionen Sekundärelektronen emittiert, einen Szintillator, der bei Einfall von Sekundärelektronen licht aussendet, und einen Photoelektronenvervielfacher, der das ausgesandte licht in ein verstärktes elektrisches Signal umsetzt dadurch gekennzeichnet, daß die Nachweisvorrichtung eine mit einer variablen Spannungsversorgung verbundene Bremselektrode (9) aufweist, auf die die Ionen oberhalb einer bestimmten, von der variablen Spannung abhängigen Energie auftreffen und in der is sie absorbiert werden, während die Ionen mit einer geringeren Energie auf die Emitterelektrode (8) auffallen, und daß der Szintillator (10) an der Bremselektrode (9) angebracht und der Emitterelektrode (8) zugewandt ist

2. Nachweisvorrichtung für positive Ionen, insbesondere eines Massenspektrometers, enthaltend eine Emitterelektrode, die beim Auftreffen von Ionen Sekundärelektronen emittiert, einen Szintillator, der bei Einfall von Sekundärelektronen licht aussendet, und einen Photoelektronenvervielfacher, der das ausgesandte licht in ein verstärktes elektrisches Signal umsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachweisvorrichtung eine mit einer variablen Spannungsvorrichtung verbundene Bremselektrode (9) aufweist, auf die die Ionen oberhalb einer bestimmten, von der variablen Spannung abhängigen Energie .ruftreffen und in der sie absorbiert werden, wehrend die Ionen mit einer geringeren Energie auf die Eff ?tterelektrode (8) auffallen, daß die Nachweisvorrichtung ein mit einer weiteren variablen Spannungsversorgung verbundenes Bremsgitter (15) enthält, das die Ionen unterhalb einer bestimmten von der weiteren variablen Spannung abhängigen Energie nicht zu der Brems- bzw. Emitterelektrode durchläßt, während die Ionen einer höheren Energie unverändert zu der Bremsbzw. Emitterelektrode gelangen, und daß der Szintillator (10) an der Bremselektrode (9) angebracht und der Emitterelektrode (8) zugewandt ist

3. Nachweisvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterelektrode (8) in Flugrichtung der in die Nachweisvorrichtung einfallenden Ionen vor der Bremselektrode (9) angeordnet ist und eine Aussparung für den so Durchtritt der einfallenden Ionen hat, wobei die Ionen von geringerer Energie auf die Emitterelektrode (8) zurückgeworfen werden.

4. Nachweisvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der der Emitterelektrode (8) zugewandte Oberflächenbereich des Szintillator (10) einen als Teil der Bremselektrode (9) dienenden Überzug enthält, der für die auftreffenden Ionen undurchlässig, aber für die Sekundärelektronen durchlässig ist.

5. Nachweisvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Szintillator (10) zentral innerhalb eines ringförmig ausgebildeten Teils der Bremselektrode (9) angeordnet ist und daß der Photoelektronenvervielfacher gegenüber dem Oberflächenbereich des Szintillators angeordnet ist, der der Emitterelektrode (8) abgewandt ist

Die Erfindung bezieht sich auf Nachweisvorrichtungen für positive Ionen, insbesondere eines Massenspektrometers, enthaltend eine Emitterelektrode, die beim Auftreffen von Ionen Sekundärelektronen emittiert, einen Szintillator, der bei Einfall von Sekundärelektronen licht aussendet, und einen Photoelektronenvervielfacher, der das ausgesandte licht in ein verstärktes elektrisches Signal umsetzt

Eine solche Vorrichtung ist aus »Zeitschrift für angewandte Physik«, Band 20 (1965), Seiten 102—112 bekannt Bei dieser bekannten Vorrichtung werden jedoch alle aus dem Massenspektrometer herkommenden Ionen — auch Bruchstücke — in gleicher Weise nachgewiesen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Nachweisvorrichtung mit einem zusätzlichen Analysator zu versehen, um Ionen eines bestimmten Energiebereichs ausblenden zu können.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Nachweisvorrichtung eine mit einer variablen Spannungsversorgung verbundene Bremselektrode aufweist, auf die die Ionen oberhalb einer bestimmten, von der variablen Spannung abhängenden Energie auftreffen und in der sie absorbiert werden, während die Ionen mit einer geringeren Energie auf die Emitterelektrode auffallen, und daß der Szintillator an der Bremselektrode sigebracht und der Emitterelektrode zugewandt ist

Die gestellte Aufgabe kann auch dadurch gelöst werden, daß die Nachweisvorrichtung eine mit einer variablen Spannungsversorgung verbundene Bremselektrode aufweist, auf die die Ionen oberhalb einer bestimmten, von der variablen Spannung abhängigen Energie auftreffen und in der sie absorbiert werden, während die Ionen mit einer geringeren Energie auf die Emitterelektrode auffallen, daß die Nachweisvorrichtung ein mit einer weiteren variablen Spannungsversorgung verbundenes Bremsgitter enthält, das die Ionen unterhalb einer bestimmten von der weiteren variablen Spannung abhängigen Energie nicht zu der Brems- bzw. Emitterelektrode durchläßt, während die Ionen einer höheren Energie unverändert zu der Brems- bzw. Emitterelektrode gelangen, und daß der Szintillator an der Bremselektrode angebracht und der Emitterelektrode zugewandt ist

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielcn näher erläutert Dabei zeigt

F i g. 1 eine Darstellung eines Massenspektrometers mit einer ersten Ausführungsform der Nachweisvorrichtung,

F i g. 2 eine Darstellung eines Massenspektrometers mit einer weiteren Ausführungsform der Nachweisvorrichtung,

Fig.3 einen Längsschnitt durch die Nachweisvorrichtung gemäß F i g. 2,

Fig.4 eine grafische Darstellung des Logarithmus des Ausgangssignals gegen die Spannung an der Bremselektrode für verschiedene Ionen,

Fig. 5 ein Spektrum von T.rans-2-Buten bei V/r- Va+ 20VoIt,

Fig.6 ein Spektrum von Trans-2-Buten bei Vf- V_a -90 Volt und

F i g. 7 eine grafische Darstellung des Ausgangssignals gegen die Spannung des Bremsgitters Va für (m/e)-55 in Trans-2-Buten.

Das in F i g. 1 dargestellte Massenspektrometer weist