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EP1566829A2 - Verfahren zur Gewinnung eines Ausgangs- Ionenstroms - Google Patents

Verfahren zur Gewinnung eines Ausgangs- Ionenstroms Download PDF

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Publication number
EP1566829A2
EP1566829A2 EP04028501A EP04028501A EP1566829A2 EP 1566829 A2 EP1566829 A2 EP 1566829A2 EP 04028501 A EP04028501 A EP 04028501A EP 04028501 A EP04028501 A EP 04028501A EP 1566829 A2 EP1566829 A2 EP 1566829A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ions
source
ion
region
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP04028501A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1566829B1 (de
EP1566829A3 (de
Inventor
Armin Dr. Hansel
Armin Dr. Wisthaler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP1566829A2 publication Critical patent/EP1566829A2/de
Publication of EP1566829A3 publication Critical patent/EP1566829A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1566829B1 publication Critical patent/EP1566829B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/04—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/10—Ion sources; Ion guns
    • H01J49/14—Ion sources; Ion guns using particle bombardment, e.g. ionisation chambers
    • H01J49/145—Ion sources; Ion guns using particle bombardment, e.g. ionisation chambers using chemical ionisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes

Definitions

  • the invention relates to a method for obtaining a substantially only from a single type of ion existing output ion current, wherein the Ionization of a source gas in a lonisations Scheme formed ions and / or ions extracted from the ionization region in a region in which There is source gas left to react until essentially only one or more source ion types are present that are not with the source gas react.
  • Such a method is known for example from AT 001 637 U1.
  • This document describes a process for obtaining an ion stream consisting essentially of H 3 O + ions.
  • water vapor is ionized in an ionization region by means of an ion source, whereby various ions are formed (O + , OH + , H + , H 2 + , ...).
  • These ions are extracted by means of a weak electric field into a region outside the ionization region and are left in this region, in which H 2 O is at a pressure above 0.01 Torr, until the first of H 3 O + ions have converted various ions by subsequent reactions in H 3 O + ions.
  • the ion current is also passed through an electric field whose field strength is sufficiently high, so that H 3 O + .
  • H 2 O cluster ions formed by association reactions with neutral ions occur between two successive bursts Shock partners have acquired sufficient kinetic energy, so that these shocks are predominantly dissociative. It prevents the formation of such cluster ions or largely reversed.
  • H 2 O may also be admixed with an additional gas, such as Ar, Kr or N 2 , which serves as cluster partner for the cluster ions but does not react chemically with the H 3 O + ions.
  • Such an ion stream consisting essentially of H 3 O + ions can be used in particular as a primary ion stream for the chemical ionization of a sample gas by proton exchange reactions in order to mass spectrometrically examine the ions formed in the sample gas.
  • This proton exchange reaction mass spectrometry, PTR-MS for short is described in AT 001 637 U1 and the references cited therein.
  • AT 406 206 B further discloses a process analogous to the process known from AT 001 637 U1 for obtaining an ion stream consisting essentially of NH 4 + ions.
  • ammonia NH 3
  • the ions formed are left after extraction from the ionization area in a range with an ammonia pressure of above 0.01 Torr (1.33 Pascal) until the substantially only NH 4 + ion has formed ion current (to prevent or reverse the formation of cluster ions again a sufficiently high electric field strength is applied to induce shocks).
  • EP 000 865 A1 describes the investigation of a substance gas, which is ionized for this purpose by ion-molecule reactions.
  • the Chemical ionization of the substance gas takes place here as an ionization chamber described space (which is commonly referred to as "drift tube") becomes.
  • the ionization chamber becomes partially ionized primary gas from an ion source fed, which is designed here as a gas discharge chamber.
  • a reactant gas is supplied in addition to the substance gas, which with the entering from the ion source in the ionization chamber ions and in turn ionizes the substance gas.
  • In the ionization chamber is thus a mixture of the more or less ionized Components of the primary gas, reactant gas and bulk gas.
  • An extraction essentially consisting of only a single ionic species Output ion current is not apparent from this document.
  • To the exit opening The ionization chamber both the ionized primary particles as well as the Reactant gas and substance ions out
  • the object of the invention is to determine the spectrum of producible output ion currents, which essentially consist of only one single ionic species, without the need for a mass spectrometric filtering (as in the AT 403 214 B) is required. This is achieved by the invention a method having the features of patent claim 1.
  • the addition of the reactant gas in one of the primary ionization space spatially Separate reaction area has the further advantage that also added gases their presence in the primary ionization region is problematic would be, for. B. NO in filament ion sources (leads to rapid filament breakage) or carbonaceous gases in plasma ion sources (leading to carbon deposits).
  • suitable measures are taken so that a backflow of the reactant gas from the reaction area into the ionization area in the Essentially prevented, d. H. less than 10%, preferably less than 5% of the partial pressure in the ionization region should be from the reactant gas or from it formed products.
  • the lonisations Scheme and the reaction area forming spaces by one or more Partitions to be separated, wherein in a respective intermediate wall a Aperture is arranged, and by appropriate pumping means in the direction from the ionization region to the reaction region pointing gas flow be maintained by at least one of the apertures.
  • the ions extracted from the ionization region directly into the reaction zone respectively it is preferred that extracted from the ionization area first to lead them to an intermediate area in which they stay be left until the first of the one or more Substantially different (i.e., greater than 90%, preferably greater than 95%) in ions of the one or more source ion species have converted. From this intermediate area can in the Follow ion of one or more source ion species in the reaction area be extracted in that they by adding the reactant gas in the only ionic species of the parent ionic stream substantially (i.e., greater than 90%, preferably more than 95%).
  • the reactions of the ions formed in the ionization are too Essentially, the ions of the one or more source ion species are already in the ionization occurs or these reactions are mainly or to Part in the reaction area instead. It must have source gas with sufficient Pressure (for example, more than 1 Pascal) may be present in the reaction area. Furthermore, the reactant gas should not be allowed to come in contact with ions, which are not yet in ions which have been converted to one or more source ion species. For some combinations of source gases and reactant gases, this is the case. It would be conceivable and possible, in special cases, of the primary ions and / or secondary products interfering ion types (which with the reactant gas to unwanted ion types) by adding a suitable additional gas to transform into non-interfering ions.
  • a clean gas or a gas mixture can be used as a source gas.
  • a clean gas or a gas mixture can be used for the Reactant gas.
  • the Reactant gas is the preferred use of a clean gas, the use of Gas mixtures would also be conceivable and possible.
  • the device shown schematically in the figure for carrying out the inventive Procedure has three areas.
  • the primary ionization area A is fed by a supply 1, a source gas.
  • a source gas In the ionization area A is an ion source not shown in detail 2 arranged.
  • the primary ionization of the source gas takes place z. B. by electron emission from a filament, by ionizing radiation (eg ⁇ -particles), by an electric discharge or other ionization method.
  • the choice of primary ionization method is not relevant to the subject invention.
  • the source gas used is a clean gas, for example hydrogen (H 2 ), or a gas mixture, for example H 2 argon (Ar) or nitrogen (N 2 ) nitrous oxide (N 2 O).
  • H 2 hydrogen
  • Ar hydrogen
  • N 2 nitrogen
  • N 2 O nitrous oxide
  • Total pressure and partial pressures depend on the choice of ionization method (low pressure or high pressure ion source).
  • a multiplicity of species ions, electrons, Atoms, molecules, radicals, excited atoms, excited molecules.
  • the intermediate region B is fed with the source gas (total pressure> 0.01 mbar, particle gas density N B ).
  • the feed can be done by flowing out of the ionization region A in the intermediate region of source gas.
  • the pressure of the source gas in the intermediate region B may be similar or equal to the pressure of the source gas in the ionization region A.
  • an electric field of field strength E B is applied by electrodes 5.
  • the intermediate region is at a temperature T B.
  • the ions extracted from the primary ionization region A interact with the source gas.
  • the spectrum of interactions includes binary ion-molecule reactions (eg H 2 + + H 2 ⁇ H 3 + + H), ternary ion-molecule reactions (eg H + + H 2 + H 2 ⁇ H 3 + + H 2 ), collision-induced dissociation reactions (eg H 3 + • H 2 + H 2 ⁇ H 3 + + H 2 + H 2 ), as well as activation and deactivation reactions (eg (H 2 + ) * + H 2 ⁇ H 2 + + H 2 )
  • the parameters E B / N B and T B define the reaction conditions, ie by varying these parameters it is possible to prefer or suppress certain reaction channels.
  • the ion stream extracted from the primary ionization region A consisting of numerous ion species is converted into a selective ionic stream substantially of an ion species not reacting with the source gas or an ionic stream of essentially several ion species not reacting with the source gas.
  • source ion species These one or more ion species which do not react with the source gas, ie they are "stable" to the source gas, are referred to in this document as "source ion species”.
  • the ionic current is preferably at least 90% of the one or more source ion species, with a value of at least 95% being particularly preferred.
  • the proportion of ions of the source ion species could also be lower than the stated value of preferably 90% or 95%, for example if a proportion of cluster ions (eg H 3 + .H 2 ) is present, which is converted into dissociation reactions in ions of the one or more source ion species (plus neutral source gas) only in reaction region C described below by applying an electric field with a sufficient field strength in the reaction region C to carry out the required collision-induced dissociation reactions becomes.
  • a proportion of cluster ions eg H 3 + .H 2
  • E B / N B and T B vary depending on the application example. It would also be conceivable and possible to improve the efficiency of the dissociation reactions taking place in the intermediate region B by adding an additional gas (eg Ar, Kr or N 2 ) to the source gas which does not react with the ions extracted in the intermediate region via ion molecule reactions but instead only serves as collision partner.
  • an additional gas eg Ar, Kr or N 2
  • a selective H 3 + ion stream is also formed (compare ref3: Praxmarer et al., J. Chem. Phys. 100 (12), 8884-8889, 1994).
  • source gas mixtures of H 2 with a pure gas X whose proton affinity is smaller than that of H 2 is formed as source ion type H 3 + . If the proton affinity of component X is greater than that of H 2 , XH + ions are formed as source ion species.
  • reaction conditions are chosen so that a selective O - ion current is maintained (ref2).
  • the intermediate region B is of conventional methods and devices for Obtaining a selective ion current already known (he corresponds to the areas B and C of AT 001 637 U1 and AT 406 206 B) and is also referred to as "source drift region. "Intermediate area B could also be divided into two subareas Be split B1 and B2. In the area B1 then the source gas would be present, but the electric field strength is too small for dissociation reactions. In the following Area B2 would have a higher field strength to the dissociation reactions cause.
  • the resulting ions are the one or more sources of ionic species through an aperture 6 in an intermediate wall 7 extracted in the reaction area C.
  • reaction region C an additional, different from the source gas in its chemical composition, reactive collision partner is added, which is referred to in the context of this document as a reactant gas.
  • the reactant gas can be formed by a clean gas or a gas mixture.
  • the total pressure in the reaction region C is more than 0.01 mbar (particle gas density N c ).
  • the partial pressures of source gas and reactant gas vary depending on the source and reactant gas used.
  • the admixture of the reactant gas is effected by a feed 8 shown schematically in the figure. By means of electrodes 9, an electric field of the field strength E c is applied.
  • the reaction region C is at a temperature T c .
  • the parameters E c / N c and T c define the reaction conditions, ie by varying these parameters it is possible to favor certain reaction channels and suppress others to produce a selective ion source ion stream.
  • the field strength of the field E c dissociation reactions can be effected in order to reverse the formation of cluster ions or to prevent their formation from the outset.
  • an additional gas could also be mixed into the reaction region C, which does not react with the ions present in the reaction region C via ion molecule reactions, but serves only as a collision partner.
  • an electrostatic potential is preferably generated. It is hereby preferred that in the intermediate region B and / or in the reaction region C, a homogeneous electric field E B or E c is generated. Due to the homogeneity of the electric field E B or E c , the reaction conditions can be manipulated in an advantageous manner, ie, certain reaction channels are preferred or suppressed.
  • the partial pressure of the substance gas in the reaction region C is less than 1/10 of the partial pressure of the substance gas in the drift tube.
  • reactive components e.g., nitrogen
  • the type of ion at the exit 10 differs from the one or more Source ionic species.
  • BH 3 + ions are extracted as source ion species at the exit of the intermediate region, they can be used to generate, for example, initial ion currents which have the following ions in each case as substantially single ion species: N 2 H + , H 3 O + , NO + , NH 4 + .
  • Reactant gases which react with the H 3 + ion stream from intermediate region B to the single ion species forming the parent ion stream are: Nitrogen (N 2 ) H 3 + + N 2 ⁇ N 2 H + + H 2 resulting selective output ion current N 2 H + Water (H 2 O) H 3 + + H 2 O ⁇ H 3 O + + H 2 resulting selective output ion current H 3 O + Nitric oxide (NO) H 3 + + NO ⁇ HNO + + H 2 ENT + + NO ⁇ NO + + ENT resulting selective output ion current NO + Ammonia (NH 3 ) H 3 + + NH 3 ⁇ NH 4 + + H 2 resulting selective ion current: NH 4 +
  • a selective OH - exit ion current can be obtained from the O - ion stream extracted from the intermediate region B by means of the reactant gases methane (CH 4 ) or H 2 : O - + CH 4 ⁇ OH - + CH 3 O - + H 2 ⁇ OH - + H
  • N 2 H + is formed as N 2 reactant gas as the starting ion current, if the proton affinity of component X is smaller than that of N 2 .
  • H 2 O as the reactant gas, if the proton affinity of X is less than the proton affinity of H 2 O, then the essentially single ion species of the H 2 O + source ion current is formed.
  • the intermediate region B eliminated.
  • the reactions of the ions formed in the ionization region to those not with the source gas reactive source ion type or the more not with Source ion species that react to the source gas could then be either already in the ionization region substantially completely run off and / or after extraction the (not or only partially to the one or more source ion types reacted) ions from the ionization in the reaction region C in this continue to run through the existing partial pressure of source gas.
  • reactant gas does not interact with the precursor products the one or more source ion types reacts and / or with the Reactant gas-reactive precursor products are mixed with a suitable supplemental gas allowed to react in non-interfering ions.
  • the areas A and B can at least partially overlap or It may cover the area B and C partially, as far as B not with A covered.
  • the reaction region C is outside the ionization region A (i.e., outside the range in which this occurs during ionization plasma arising from the source gas is present).
  • the reaction area C is thus spatially separated from the ionization area A and there will be a return of reactant gas from the reaction region C into the ionization region A im Substantially prevented.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Gewinnung eines im Wesentlichen nur aus einer einzigen Ionensorte bestehenden Ausgangs-Ionenstroms werden bei der Ionisation eines Quellgases in einem Ionisationsbereich (A) gebildet Ionen und/oder aus dem Ionisationsbereich (A) extrahierte Ionen solange in einem Bereich (A, B, C), in welchem sich Quellgas befindet, reagieren gelassen, bis im Wesentlichen nur noch eine oder mehrere Quell-lonensorten vorliegen, die nicht mit dem Quellgas reagieren. Einem Reaktionsbereich (C), der sich außerhalb des lonisationsbereiches (A) befindet und in dem Ionen der ein oder mehreren Quell-Ionensorten vorhanden sind, wird ein vom Quellgas sich unterscheidendes Reaktantgas zugeführt, welches mit den Ionen der ein oder mehreren Quell-Ionensorten reagiert, wobei die Ionen der ein oder mehreren Quell-Ionensorten im Wesentlichen in die den Ausgangs-Ionenstrom bildende einzige lonensorte umgewandelt werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines im Wesentlichen nur aus einer einzigen lonensorte bestehenden Ausgangs-lonenstroms, wobei bei der Ionisation eines Quellgases in einem lonisationsbereich gebildete lonen und/oder aus dem lonisationsbereich extrahierte lonen solange in einem Bereich, in welchem sich Quellgas befindet, reagieren gelassen werden, bis im Wesentlichen nur noch eine oder mehrere Quell-lonensorten vorliegen, die nicht mit dem Quellgas reagieren.
Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der AT 001 637 U1 bekannt. In dieser Schrift ist ein Verfahren zur Gewinnung eines im Wesentlichen aus H3O+lonen bestehenden lonenstroms beschrieben. Hierzu wird in einem lonisationsbereich mittels einer lonenquelle Wasserdampf ionisiert, wodurch verschiedene lonen gebildet werden (O+, OH+, H+, H2 +,.....). Diese lonen werden mittels eines schwachen elektrischen Feldes in einen außerhalb des lonisationsbereiches sich befindenden Bereich extrahiert und werden solange in diesem Bereich, in welchem sich H2O mit einem Druck oberhalb 0,01 Torr befindet, belassen, bis sich auch die zunächst von H3O+-lonen verschiedenen lonen durch Folgereaktionen in H3O+-lonen umgewandelt haben. In diesem Bereich und/oder in einem daran anschließenden Bereich wird der lonenstrom weiters durch ein elektrisches Feld geführt, dessen Feldstärke ausreichend hoch ist, sodass durch Assoziationsreaktionen gebildete H3O+.( H2O)n-Clusterionen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stößen mit neutralen Stoßpartnern genügend kinetische Energie erlangt haben, damit diese Stöße überwiegend dissoziativ sind. Es wird dadurch die Bildung von solchen Clusterionen verhindert bzw. weitgehend rückgängig gemacht. Zur Verbesserung dieser Dissoziationsreaktionen kann dem H2O auch ein zusätzliches Gas, wie Ar, Kr oder N2 zugemischt werden, welches den Clusterionen als Stoßpartner dient mit den H3O+-lonen aber nicht chemisch reagiert.
Ein solcher im Wesentlichen aus H3O+-lonen bestehender Ionenstrom kann insbesondere als Primärionenstrom für die chemische lonisation eines Probegases durch Protonentausch-Reaktionen eingesetzt werden, um die gebildeten lonen des Probegases massenspektromerisch zu untersuchen. Diese Protonentausch-Reaktions-Massenspektrometrie, kurz PTR-MS, ist in der AT 001 637 U1 und den darin genannten Referenzen beschrieben. Es handelt sich hierbei um eine spezielle Art der lonen-Molekül-Reaktions-Massenspektrometrie (IMR-MS), welche ebenfalls in der AT 001 637 U1 und den darin genannten Referenzen beschrieben ist.
In der AT 406 206 B ist weiters ein vom Verfahrensablauf her zum aus der AT 001 637 U1 bekannten Verfahren analoges zur Gewinnung eines im Wesentlichen aus NH4 +-lonen bestehenden lonenstroms bekannt. Als Quellgas wird hierzu Ammoniak (NH3) ionisiert und die gebildeten lonen werden nach Extraktion aus dem lonisationsbereich solange in einem Bereich mit einem Ammoniumdruck von oberhalb 0,01 Torr (1,33 Pascal) belassen, bis sich der im Wesentlichen nur aus NH4 +-lonen bestehende lonenstrom gebildet hat (wobei zur Verhinderung bzw. Rückgängigmachung der Bildung von Clusterionen wiederum eine ausreichend hohe elektrische Feldstärke zur Induzierung von Stößen angelegt wird).
Aus der AT 403 214 B ist es weiters bekannt, in eine lonenquelle unterschiedliche Quellgase einzubringen und aus den in der lonenquelle aus verschiedenen neutralen Atomen oder Molekülen der Quellgase erzeugte Primärionenarten durch eine Filtereinrichtung alle bis auf eine Primärionenart auszufiltern. Die verbleibende Primärionenart wird in den Reaktionsraum durchtreten gelassen und im Reaktionsraum mit einem Probegas reagieren gelassen, wobei die durch lonen-Molekülreaktionen (z. B. Protonenaustausch-Reaktionen) entstehenden Reaktionsprodukte mit einem Massenspektrometer untersucht werden. Nachteilig hierbei ist das zusätzlich erforderliche, die Filtereinrichtung bildende Massenspektrometer.
Die Gewinnung von nur aus einer einzigen lonensorte bestehenden Ausgangs-lonenströmen ohne eine solche massenspektrometrische Filterung, wie sie aus der AT 403 214 B bekannt ist, ist durch die Verfahren der AT 001 637 U1 bzw. AT 406 206 B nur für wenige lonensorten möglich, insbesondere für H3O+- lonen, NH4 +-lonen und H3 +-lonen. Nur bei wenigen Quellgasen bilden sich auf die in diesen beiden Schriften beschriebene Art und Weise Ausgangs-lonen-ströme, die im Wesentlichen nur aus einer einzigen lonensorte bestehen. Derartige Quellgase sind in der Fachliteratur als "Cl Reagent Gases" beschrieben.
In der EP 000 865 A1 ist die Untersuchung eines Substanzgases beschrieben, welches zu diesem Zweck durch lonen-Molekül-Reaktionen ionisiert wird. Die chemische lonisierung des Substanzgases erfolgt in einem hier als lonisationskammer beschriebenen Raum (der üblicherweise auch als "Drift Tube") bezeichnet wird. Der lonisationskammer wird partiell ionisiertes Primärgas aus einer lonenquelle zugeführt, welche hier als Gasentladungskammer ausgebildet ist. Der lonisationskammer wird neben dem Substanzgas auch ein Reaktantgas zugeführt, welches mit den von der Ionenquelle in die lonisationskammer eintretenden lonen reagiert und seinerseits das Substanzgas ionisiert. In der lonisationskammer befindet sich somit ein Gemisch aus den mehr oder weniger ionisierten Komponenten des Primärgases, Reaktantgases und Substanzgases. Eine Gewinnung eines im Wesentlichen nur aus einer einzigen lonensorte bestehenden Ausgangs-lonenstroms geht aus dieser Schrift nicht hervor. Zur Ausgangsöffnung der lonisationskammer werden sowohl die ionisierten Primärteilchen wie auch die Reaktantgas- und Substanzionen geführt.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Spektrum an erzeugbaren Ausgangs-lonenströmen, die im Wesentlichen nur aus einer einzigen lonensorte bestehen, zu erweitern, ohne dass hierzu eine massenspektrometrische Filterung (wie in der AT 403 214 B beschrieben) erforderlich ist. Erfindungsgemäß gelingt dies durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es insbesondere möglich im Wesentlichen nur aus einer einzigen lonensorte bestehende Ausgangs-lonenströme zu erzeugen, welche bei direkter Zugabe des Reaktantgases in den primären lonisationsbereich aufgrund der in diesem Bereich anwesenden verschiedenen Spezies (lonen, Elektronen, Atome, Moleküle, Radikale, angeregte Atome, angeregte Moleküle) nicht in dieser Form entstehen würden. Würde zum Beispiel Stickstoff (N2) dem Quellgas H2 beigemischt, so würde im Plasma des primären lonisierungsbereiches neutrales NH3 entstehen (vgl.: ref1: Fuji et al., Int. J. Mass Spectrom. 216, 169, 2002). H3 + würde so bevorzugt mit NH3 in der Reaktion H3 + + NH3 → NH4 + + H2 reagieren und die Erzeugung eines N2H+-Ausgangsionenstroms (wie weiter unten erläutert) wäre nicht möglich.
Die Zugabe des Reaktantgases in einen vom primären lonisationsraum räumlich getrennten Reaktionsbereich hat weiters den Vorteil, dass auch Gase beigemengt werden können, deren Anwesenheit im primären lonisationsbereich problematisch wäre, z. B. NO in Filament-lonenenquellen (führt zu raschem Filamentbruch) oder kohlenstoffhaltige Gase in Plasmaionenquellen (führt zu Kohlenstoffabscheidungen).
Bevorzugerweise werden geeignete Maßnahmen getroffen, so dass eine Rückströmung des Reaktantgases vom Reaktionsbereich in den lonisationsbereich im Wesentlichen unterbunden wird, d. h. weniger als 10%, vorzugsweise weniger als 5% des Partialdrucks im lonisationsbereich soll vom Reaktantgas oder daraus gebildeten Produkten herrühren. Hierzu können beispielsweise die den lonisationsbereich und den Reaktionsbereich bildenden Räume durch ein oder mehrere Zwischenwände getrennt sein, wobei in einer jeweiligen Zwischenwand eine Blendenöffnung angeordnet ist, und durch entsprechende Pumpeinrichtungen ein in Richtung vom lonisationsbereich zum Reaktionsbereich weisender Gasfluss durch mindestens eine der Blendenöffnungen aufrecht erhalten werden. Auch Zwischenabpumpungen zwischen den Bereichen sind denkbar und möglich.
Prinzipiell wäre es - zumindest in einigen Anwendungsfällen - denkbar und möglich, die aus dem lonisationsbereich extrahierten lonen direkt in den Reaktionsbereich zu führen. Bevorzugt ist es aber, die aus dem lonisationsbereich extrahierten lonen zunächst in einen Zwischenbereich zu führen, in welchem sie solange belassen werden, bis sich auch die zunächst noch von der ein oder mehreren Quell-lonensorten verschiedenen lonen im Wesentlichen (d. h. zu mehr als 90%, vorzugsweise zu mehr als 95%) in lonen der ein oder mehreren Quell-lonensorten umgewandelt haben. Von diesem Zwischenbereich können in der Folge lonen der ein oder mehreren Quell-lonensorten in den Reaktionsbereich extrahiert werden, in dem sie durch Zugabe des Reaktantgases in die einzige lonensorte des Ausgangsionenstroms im Wesentlichen (d. h. zu mehr als 90%, vorzugsweise zu mehr als 95%) umgewandelt werden.
Falls die Extraktion von lonen aus dem lonisationsbereich direkt in den Reaktionsbereich erfolgt, sind die Reaktionen der bei der lonisation gebildeten lonen zu den lonen der ein oder mehreren Quell-lonensorten im Wesentlichen bereits im lonisationsbereich erfolgt oder diese Reaktionen finden hauptsächlich oder zum Teil im Reaktionsbereich statt. Es muss dazu Quellgas mit einem ausreichenden Druck (beispielsweise mehr als 1 Pascal) im Reaktionsbereich vorhanden sein. Weiters soll das Reaktantgas möglichst nicht mit lonen, welche noch nicht in lonen der einen oder mehreren Quell-lonensorten umgewandelt worden sind, reagieren. Bei manchen Kombinationen von Quellgasen und Reaktantgasen ist dies der Fall. Denkbar und möglich wäre es, in speziellen Fällen, von den Primärionen und/oder Folgeprodukten störende lonensorten (die mit dem Reaktantgas zu unerwünschten lonensorten reagieren) durch Zugabe eines geeigneten Zusatzgases in nicht störende lonen umzuwandeln.
Als Quellgas kann ein Reingas oder ein Gasgemisch verwendet werden. Für das Reaktantgas ist die Verwendung eines Reingases bevorzugt, wobei die Verwendung von Gasgemischen ebenfalls denkbar und möglich wäre.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert. In dieser zeigt die einzige Fig. eine stark schematisierte Darstellung einer Einrichtung, mit welcher das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist.
Die in der Fig. schematisch dargestellte Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist drei Bereiche auf. Dem primären lonisationsbereich A wird durch eine Zuführung 1 ein Quellgas zugeführt. Im lonisationsbereich A ist eine nicht im Einzelnen dargestellte lonenquelle bzw. lonisationseinrichtung 2 angeordnet. Die primäre lonisation des Quellgases erfolgt z. B. durch Elektronenemission aus einem Filament, durch ionisierende Strahlung (z. B. α-Teilchen), durch eine elektrische Entladung oder andere lonisationsverfahren. Die Wahl des primären lonisationsverfahrens ist für die gegenständliche Erfindung nicht relevant.
Als Quellgas wird ein Reingas, z.B. Wasserstoff (H2), oder ein Gasgemisch, z.B. H2-Argon (Ar) oder Stickstoff (N2)-Distickstoffmonoxid (N2O), verwendet. Totaldruck und Partialdrücke hängen von der Wahl des lonisationsverfahrens (Niederdruck- oder Hochdruck-lonenquelle) ab.
Im primären lonisationsbereich A existiert eine Vielzahl von Spezies (lonen, Elektronen, Atome, Moleküle, Radikale, angeregte Atome, angeregte Moleküle).
Durch Anlegen eines elektrischen Feldes geeigneter Polarität werden entweder positive oder negative lonen durch eine Blendenöffnung 3 in einer Zwischenwand 4 in den Zwischenbereich B extrahiert. Der erzeugte lonenstrom ist in der Regel nicht selektiv, d.h. er besteht im Allgemeinen aus verschiedenen lonensorten:
  • Im Fall von H2 als Quellgas besteht der extrahierbare positive lonenstrom einfach geladener lonen aus H+, H2 +, H3 + und H3 +·H2.
  • Im Fall eines H2-Ar-Gemisches besteht der extrahierbare positive lonenstrom einfach geladener lonen aus Ar+, Ar2 +, ArH+, ArH2 +, ArH2 +, H+, H2 +, H3 +, H3 +•H2.
  • Im Fall eines N2-N2O-Gemisches besteht der extrahierbare negative lonenstrom aus vornehmlich O--lonen, mit Spuren von NO--lonen. (vgl. ref2: A.P. Bruins et al., Adv. Mass Spectrom. 7, 355, 1978)
    • Die Relativanteile der beispielhaft angeführten, extrahierbaren lonensorten hängen von verschiedenen Quellparametern (Totaldruck des Quellgases bzw. Partialdrücke der verschiedenen Quellgaskomponenten, Temperatur, u.a.) ab. Neben einfach geladenen lonen können - in Abhängigkeit von der lonenquelle und vom Quellgas - auch mehrfach geladene lonen auftreten und extrahiert werden.
    Der Zwischenbereich B wird mit dem Quellgas (Totaldruck > 0,01 mbar, Teilchengasdichte NB) gespeist. Die Speisung kann durch aus dem lonisationsbereich A in den Zwischenbereich strömendes Quellgas erfolgen. Es kann auch eine in der Fig. nicht dargestellte separate Zuführung vorhanden sein. Der Druck des Quellgases im Zwischenbereich B kann ähnlich oder gleich wie der Druck des Quellgases im lonisationsbereich A sein. Im Zwischenbereich B wird durch Elektroden 5 ein elektrisches Feld der Feldstärke EB angelegt. Der Zwischenbereich befindet sich auf einer Temperatur TB.
    Im Zwischenbereich B wechselwirken die aus dem primären lonisationsbereich A extrahierten Ionen mit dem Quellgas. Das Spektrum an Wechselwirkungen umfasst binäre lonen-Molekül-Reaktionen (z.B. H2 + + H2 → H3 + + H), ternäre lonen-Molekül-Reaktionen (z.B. H+ + H2 + H2 → H3 + + H2), stoßinduzierte Dissoziationsreaktionen (z.B. H3 +•H2 + H2 → H3 + + H2 + H2), sowie An- und Abregungsreaktionen (z.B. (H2 +)* + H2 → H2 + + H2)
    Die Parameter EB/NB und TB definieren die Reaktionsbedingungen, d.h. durch Variation dieser Parameter ist es möglich, gewisse Reaktionskanäle zu bevorzugen oder zu unterdrücken.
    Durch geeignete Wahl der Reaktionsbedingungen wird der, aus zahlreichen lonensorten bestehende, aus dem primären lonisationsbereich A extrahierte lonenstrom in einen selektiven lonenstrom im Wesentlichen einer nicht mit dem Quellgas reagierenden lonensorte oder einen lonenstrom aus im Wesentlichen mehreren nicht mit dem Quellgas reagierenden lonensorten umgewandelt. Diese ein oder mehreren nicht mit dem Quellgas reagierenden lonensorten, d.h. sie sind gegenüber dem Quellgas "stabil", werden in dieser Schrift als "Quell-lonensorten" bezeichnet. Am Ausgang des Zwischenbereichs B, zu dem der Ionenstrom durch das elektrische Feld EB geführt wird, besteht der lonenstrom vorzugsweise zu mindestens 90% aus der einen oder mehreren Quell-lonensorten, wobei ein Wert von mindestens 95% besonders bevorzugt ist.
    Am Ausgang des Zwischenbereichs könnte der Anteil an Ionen der Quell-lonensorten auch niedriger als der angegebene Wert von vorzugsweise 90% bzw. 95% sein, beispielsweise wenn am Ausgang des Zwischenbereichs noch ein Anteil von Clusterionen (z. B. H3 +.H2) vorhanden ist, welcher erst im weiter unten beschriebenen Reaktionsbereich C durch Dissoziationsreaktionen in lonen der ein oder mehreren Quell-lonensorten (plus neutrales Quellgas) umgewandelt wird, indem im Reaktionsbereich C ein elektrisches Feld mit einer ausreichenden Feldstärke zur Durchführung der erforderlichen stoßinduzierten Dissoziationsreaktionen angelegt wird.
    Die Werte von EB/NB und TB variieren je nach Anwendungsbeispiel. Denkbar und möglich wäre es auch zur Verbesserung der Effizienz der im Zwischenbereich B ablaufenden Dissoziationsreaktionen dem Quellgas ein zusätzliches Gas (z. B. Ar, Kr oder N2) zuzumischen, welches nicht mit den in den Zwischenbereich extrahierten Ionen über lonen-Molekülreaktionen reagiert sondern nur als Stoßpartner dient.
    Im Fall von H2 als Quellgas entsteht ein selektiver H3 +-lonenstrom. Es laufen hierbei lonen-Molekülreaktionen folgender Art ab: H2 + + H2 → H3 + + H H+ H2+ H2 → H3 + + H2
    Durch das angelegte elektrische Feld laufen weiters Dissoziationsreaktionen ab, welche gegenüber den Assoziationsreaktionen überwiegen und durch die die Bildung von Clusterionen weitgehend rückgängig gemacht wird, bzw. ihre Bildung von vornherein verhindert wird: H3 +•H2 + H2→ H3 + + H2 + H2
    Im Fall eines H2-Ar-Gemisches als Quellgas entsteht ebenfalls ein selektiver H3 +lonenstrom (vgl. ref3: Praxmarer et al., J. Chem. Phys. 100 (12), 8884-8889, 1994). Auch bei anderen Quellgasgemischen von H2 mit einem Reingas X, dessen Protonenaffinität kleiner als die von H2 ist wird als Quell-lonensorte H3 + gebildet. Falls die Protonenaffinität der Komponente X größer als die von H2 ist, entstehen XH+-lonen als Quell-lonensorte.
    Im Fall des N2-N2O-Quellgasgemisches werden die Reaktionsbedingungen so gewählt, dass ein selektiver O--Ionenstrom erhalten bleibt (ref2).
    Der Zwischenbereich B ist von herkömmlichen Verfahren und Einrichtungen zur Gewinnung eines selektiven lonenstroms bereits bekannt (er entspricht den Bereichen B und C der AT 001 637 U1 und AT 406 206 B) und wird auch als "source drift region" bezeichnet. Der Zwischenbereich B könnte auch in zwei Unterbereiche B1 und B2 aufgeteilt sein. Im Bereich B1 würde dann das Quellgas vorliegen, die elektrische Feldstärke aber zu klein für Dissoziationsreaktionen sein. Im anschließenden Bereich B2 würde eine höhere Feldstärke vorliegen, um die Dissoziationsreaktionen hervorzurufen.
    Durch Anlegen eines elektrischen Feldes werden die entstandenen lonen der ein oder mehreren Quell-lonensorten durch eine Blendenöffnung 6 in einer Zwischenwand 7 in den Reaktionsbereich C extrahiert.
    Im Reaktionsbereich C wird ein zusätzlicher, vom Quellgas in seiner chemischen Zusammensetzung verschiedener, reaktiver Stoßpartner beigemengt, der im Rahmen dieser Schrift als Reaktantgas bezeichnet wird. Das Reaktantgas kann von einem Reingas oder einem Gasgemisch gebildet werden. Der Totaldruck im Reaktionsbereich C beträgt mehr als 0,01 mbar (Teilchengasdichte Nc). Die Partialdrücke von Quellgas und Reaktantgas variieren in Abhängigkeit vom verwendeten Quell- und Reaktantgas. Die Beimengung des Reaktantgases erfolgt durch eine in der Fig. schematisch dargestellte Zuführung 8. Mittels Elektroden 9 wird ein elektrisches Feld der Feldstärke Ec angelegt. Der Reaktionsbereich C befindet sich auf einer Temperatur Tc.
    Durch lonen-Molekül-Reaktionen mit dem Reaktantgas wird der aus dem Zwischenbereich B extrahierte lonenstrom - vorzugsweise bestehend im Wesentlichen aus der einen oder mehreren Quell-lonensorten - in einen Ausgangs-lonenstrom umgewandelt, der im Wesentlichen, d. h. zu mehr als 90%, vorzugsweise zu mehr als 95% aus einer einzigen lonensorte besteht. In der Praxis können Werte von bis zu mehr als 99% erreicht werden. Besteht der aus dem Zwischenbereich B extrahierte lonenstrom aus mehr als einer Quell-lonensorte, so gelingt die Umwandlung in den im Wesentlichen nur aus einer einzigen lonensorte bestehenden Ausgangs-lonen-strom dadurch, dass aus den Reaktionen der verschiedenen Quell-lonensorten mit dem Reaktantgas nur eine einzige Produktionensorte hervorgeht.
    Die Parameter Ec/Nc und Tc definieren die Reaktionsbedingungen, d.h. durch Variation dieser Parameter ist es möglich, gewisse Reaktionskanäle zu bevorzugen und andere zu unterdrücken, um einen selektiven Ausgangs-lonenstrom einer lonensorte zu erzeugen. Beispielsweise können durch geeignete Wahl der Feldstärke des Feldes Ec Dissoziationsreaktionen bewirkt werden, um die Bildung von Clusterionen rückgängig zu machen bzw. ihre Bildung von vorneherein zu verhindern. Zur Verbesserung der Effizienz solcher Dissoziationsreaktionen könnte in den Reaktionsbereich C auch ein zusätzliches Gas zugemischt werden, welches nicht mit den im Reaktionsbereich C vorhandenen Ionen über lonen-Molekülreaktionen reagiert, sondern nur als Stoßpartner dient.
    Durch das elektrische Feld Ec werden die lonen durch den Reaktionsbereich C zum Ausgang 10 geführt.
    Durch die Elektroden 5 im Zwischenbereich B und/oder durch die Elektroden 9 im Reaktionsbereich C wird bevorzugterweise ein elektrostatisches Potential erzeugt. Es ist hierbei bevorzugt, dass im Zwischenbereich B und/oder im Reaktionsbereich C ein homogenes elektrisches Feld EB bzw. Ec erzeugt wird. Durch die Homogenität des elektrischen Feldes EB bzw. Ec können die Reaktionsbedingungen in vorteilhafter Weise manipuliert werden, d.h. gewisse Reaktionskanäle bevorzugt oder unterdrückt werden.
    Durch den Wechsel des Reaktantgases können auf einfachem, schnellem Wege unterschiedliche selektive Ausgangs-lonenströme (d. h. im Wesentlichen nur aus einer einzigen lonensorte bestehende Ausgangs-lonenströme) erzeugt werden, welche z.B. als Primärionen für chemische lonisationsverfahren genutzt werden können. Solche chemische lonisationsverfahren werden zum Beispiel bei der lonen-Molekül-Reaktions-Massenspektrometrie (IMR-MS) oder der Protonentausch-Reaktions-Massenspektrometrie (PTR-MS) eingesetzt. Es wird dabei ein zu untersuchendes Substanzgas mittels des Ausgangs-lonenstroms in einer Drift Tube ionisiert und in der Folge massenspektrometrisch untersucht. Der Reaktionsbereich C bleibt dabei aber im Wesentlichen frei von dem zu untersuchenden Substanzgas, d.h. der Partialdruck des Substanzgases im Reaktionsbereich C beträgt weniger als 1/10 des Partialdruckes des Substanzgases in der Drift Tube. Im Reaktionsbereich C sollen abgesehen von den Komponenten des Quell- und Reaktionsgases bevorzugterweise weniger als 50 ppm an anderen reaktiven Komponenten (=reaktiven Verunreinigungen) vorliegen (die beispielsweise von rückströmenden Komponenten eines zu analysierenden Substanzgases gebildet werden), wobei ein Wert von weniger als 25 ppm besonders bevorzugt ist. Nicht reaktive Komponenten (z.B. Stickstoff) können dagegen mit höheren Anteilen vorliegen.
    Die lonensorte am Ausgang 10 unterscheidet sich von der einen bzw. den mehreren Quell-lonensorten.
    Falls als Quell-lonensorte am Ausgang des Zwischenbereichs B H3 +-lonen extrahiert werden, so sind aus diesen beispielsweise Ausgangs-lonenströme erzeugbar, welche als jeweils im Wesentlichen einzige lonensorte folgende lonen aufweisen: N2H+, H3O+, NO+, NH4 +. Reaktantgase, welche mit dem H3 +-lonenstrom aus dem Zwischenbereich B zu der jeweiligen, den Ausgangs-lonenstrom bildenden einzigen lonensorte reagieren, sind:
    Stickstoff (N2) H3 + + N2 → N2H+ + H2
    entstehender selektiver Ausgangs-lonenstrom N2H+
    Wasser (H2O) H3 + + H2O → H3O+ + H2
    entstehender selektiver Ausgangs-Ionenstrom H3O+
    Stickstoffmonoxid (NO) H3 + + NO → HNO+ + H2
    HNO+ + NO → NO+ + HNO
    entstehender selektiver Ausgangs-lonenstrom NO+
    Ammoniak (NH3) H3 + + NH3→ NH4 + + H2
    entstehender selektiver Ionenstrom: NH4 +
    Ein selektiver OH--Ausgangs-Ionenstrom kann aus dem aus dem Zwischenbereich B extrahierten O--lonenstrom mittels der Reaktantgase Methan (CH4)oder H2 gewonnen werden: O- + CH4 → OH- + CH3 O- + H2 → OH- + H
    Falls als Quell-lonensorte XH+-lonen vorliegen, wobei X eine Komponente des Quellgases ist, dessen Protonenaffinität größer als H2 ist, so entsteht mit N2 als Reaktantgas als Ausgangs-lonenstrom N2H+, wenn die Protonenaffinität der Komponente X kleiner als diejenige von N2 ist. Mit H2O als Reaktantgas entsteht, falls die Protonenaffinität von X kleiner als die Protonenaffinität von H2O ist, als im Wesentlichen einzige lonensorte des Ausgangsionenstroms H3O+.
    Grundsätzlich wäre es auch denkbar und möglich, dass der Zwischenbereich B entfällt. Die Reaktionen der im lonisationsbereich gebildeten lonen zu der nicht mit dem Quellgas reagierenden Quell-lonensorte bzw. den mehreren nicht mit dem Quellgas reagierenden Quell-lonen-sorten könnte dann entweder schon im lonisationsbereich im Wesentlichen vollständig ablaufen und/oder nach der Extraktion der (nicht oder nur teilweise zu den ein oder mehreren Quell-lonensorten reagierten) Ionen aus dem lonisationsbereich in den Reaktionsbereich C in diesem durch den vorhandenen Partialdruck an Quellgas weiterlaufen. Es sollen dabei solche Verhältnisse vorliegen, dass das Reaktantgas nicht mit den Vorläufer-Produkten der ein oder mehreren Quell-lonensorten reagiert und/oder mit dem Reaktantgas reagierende Vorläufer-Produkte werden mit einem geeigneten Zusatzgas in nicht störende Ionen reagieren gelassen.
    Auch bei vorhandenem Zwischenbereich B wäre es denkbar und möglich, dass die Vervollständigung der Reaktionen zu den ein oder mehreren Quell-lonensorten erst im Reaktionsbereich C stattfindet.
    Es können sich somit die Bereiche A und B zumindest teilweise überdecken oder es können sich die Bereich B und C teilweise überdecken, soweit sich B nicht mit A überdeckt. Jedenfalls befindet sich der Reaktionsbereich C außerhalb des lonisationsbereiches A (d. h. außerhalb des Bereiches, in welchem das bei der lonisation des Quellgases entstehende Plasma vorliegt). Der Reaktionsbereich C ist somit vom lonisationsbereich A räumlich getrennt und es wird eine Rückführung von Reaktantgas aus dem Reaktionsbereich C in den lonisationsbereich A im Wesentlichen unterbunden.
    Legende zu den Hinweisziffern:
    1
    Zuführung
    2
    lonisationseinrichtung
    3
    Blendenöffnung
    4
    Zwischenwand
    5
    Elektrode
    6
    Blendenöffnung
    7
    Zwischenwand
    8
    Zuführung
    9
    Elektrode
    10
    Ausgang

    Claims (13)

    1. Verfahren zur Gewinnung eines im Wesentlichen nur aus einer einzigen lonensorte bestehenden Ausgangs-lonenstroms, wobei bei der lonisation eines Quellgases in einem lonisationsbereich (A) gebildete lonen und/oder aus dem lonisationsbereich (A) extrahierte lonen solange in einem Bereich (A, B, C), in welchem sich Quellgas befindet, reagieren gelassen werden, bis im Wesentlichen nur noch eine oder mehrere Quell-lonensorten vorliegen, die nicht mit dem Quellgas reagieren, dadurch gekennzeichnet, dass einem Reaktionsbereich (C), der sich außerhalb des lonisationsbereiches (A) befindet und in dem lonen der ein oder mehreren Quell-lonensorten vorhanden sind, ein vom Quellgas sich unterscheidendes Reaktantgas zugeführt wird, welches mit den lonen der ein oder mehreren Quell-lonen-sorten reagiert, wobei die lonen der ein oder mehreren Quell-lonensorten im Wesentlichen in die den Ausgangs-lonenstrom bildende einzige lonensorte umgewandelt werden.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückströmung des Reaktantgases vom Reaktionsbereich (C) in den lonisationsbereich (A) im Wesentlichen unterbunden wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem lonisationsbereich (A) extrahierten lonen in einen Zwischenbereich (B) geführt werden, in welchem sie solange belassen werden, bis sich durch lonen-Molekül-Reaktionen mit im Zwischenbereich vorhandenem Quellgas auch die zunächst noch von der ein oder mehreren Quell-lonensorten verschiedenen Ionen im Wesentlichen in lonen der ein oder mehreren Quell-lonensorten oder Clusterionen hiervon umgewandelt haben.
    4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass vom Zwischenbereich (B) lonen der ein oder mehreren Quell-lonensorten oder Clusterionen hiervon in den Reaktionsbereich (C) extrahiert werden.
    5. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem lonisationsbereich extrahierten lonen unmittelbar in den Reaktionsbereich (C) geführt werden.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Reaktionsbereich (C) auch Quellgas zugeführt wird.
    7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem dem Ausgang des Reaktionsbereiches (C) benachbarten Abschnitt ein elektrisches Feld (Ec) einer Stärke angelegt wird, durch welches die Bildung von Clusterionen aus der lonensorte des Ausgangsionenstroms verhindert wird bzw. rückgängig gemacht wird.
    8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem dem Ausgang des Zwischenbereichs (B) benachbarten Abschnitt ein elektrisches Feld (EB) einer Stärke angelegt wird, durch welches die Bildung von Clusterionen aus den ein oder mehreren Quell-lonensorten verhindert wird bzw. rückgängig gemacht wird.
    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nur eine Quell-lonensorte gebildet wird.
    10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem Bereich (A, B, C), in welchem die im lonisationsbereich (A) gebildeten lonen und/oder aus dem lonisationsbereich (A) extrahierten lonen zu den ein oder mehreren Quell-lonensorten reagieren gelassen werden, Quellgas mit einem Druck von mindestens 1 Pascal vorhanden ist.
    11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Gewinnung von jeweils im Wesentlichen nur einer einzigen lonensorte bestehenden Ausgangs-lonenströmen, die sich in der lonensorte unterscheiden, dem Reaktionsbereich (C) in Abhängigkeit von der zu bildenden lonensorte des Ausgangs-lonenstroms verschiedene Reaktantgase zugeführt werden, wobei vor der Zuführung eines jeweiligen Reaktantgases der Reaktionsbereich (C) zur Entfernung von vorausgehend eingesetztem unterschiedlichen Reaktantgas abgepumpt wird.
    12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das im Reaktionsbereich (C) angelegte elektrische Feld (Ec) elektrostatisch und homogen ist.
    13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das im Zwischenbereich (B) angelegte elektrische Feld (EB) elektrostatisch und homogen ist.
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