TSQ-Serie

Ionendetektor
2 Funktionsbeschreibung
Massenspektrometer
automatisch mit der Quadrupol-Offsetspannung von Q3 ändert. Mit dem Hochfahren der
Quadrupol-Offsetspannung von Q3 erhöht sich auch die an den Linsen anliegende Spannung
entsprechend.
Die Linse L4 befindet sich zwischen Q3 und dem Ionendetektor und liegt auf Massepotential. Diese
Linse dient zum Abschirmen von Q3 vor der am Ionendetektor anliegenden Hochspannung sowie
Schutz des Ionendetektors vor den an Q3 anliegenden HF-Spannungen.
TSQ-Massenspektrometer sind mit einem hochempfindlichen, exzentrisch angeordneten
Ionendetektor ausgerüstet. Ein solches System gewährleistet einen hohen Störabstand und ermöglicht
eine Polaritätsumschaltung für Betriebsarten mit positiven und negativen Ionen. Der Ionendetektor
enthält eine 15 kV-Konversionsdynode und einen Kanal-Elektronenvervielfacher (siehe
Abbildung 29). Er befindet sich am Ende der Vakuumkammer, hinter dem Massenanalysator.
Die Konversionsdynode ist eine konkave Metalloberfläche, die im rechten Winkel zum Ionenstrahl
verläuft. TSQ-Massenspektrometer legen an die Konversionsdynode ein Potential von +15 kV
(Nachweis negativer Ionen) bzw. -15 kV (Nachweis positiver Ionen) an. Wenn ein Ion auf die
Oberfläche der Konversionsdynode auftrifft, werden eines oder mehrere Sekundärteilchen emittiert.
Solche Sekundärteilchen können positive oder negative Ionen, Elektronen oder ungeladene Teilchen
sein. Wenn positive Ionen auf eine negativ geladene Konversionsdynodenoberfläche auftreffen, sind die
uns interessierenden Sekundärteilchen die emittierten negativen Ionen und Elektronen. Wenn negative
Ionen auf eine positiv geladene Konversionsdynodenoberfläche auftreffen, sind die uns
interessierenden Sekundärteilchen die emittierten positiven Ionen. Die gekrümmte Oberfläche der
Konversionsdynode bündelt diese Sekundärteilchen, und ein Spannungsgradient beschleunigt und
katapultiert diese in den Elektronenvervielfacher hinein.
Der Elektronenvervielfacher enthält eine Kathode und eine Anode. Die Kathode des
Elektronenvervielfachers ist ein trichterförmiger Widerstand mit einer Bleioxidoberfläche. Ein
Hochspannungsring legt ein Potential von bis zu -2,5 kV an die Kathode an. Das Austrittsende der
Kathode (an der Anode) befindet sich nahezu auf Massepotential.
Die Anode des Elektronenvervielfachers hat die Form einer kleinen Tasse und ist am Austrittsende der
Kathode angebracht. Die Anode fängt die von der Kathode emittierten Elektronen auf und wird in die
Anodenöffnung auf der Grundplatte eingeschraubt.
Sekundärteilchen von der Konversionsdynode treffen mit ausreichend Energie auf die Innenwände der
Elektronenvervielfacher-Kathode auf, dass sie dabei Elektronen freisetzen. Diese freigesetzten
Elektronen werden durch einen zunehmend positiveren Potentialgradient weiter in die Kathode
beschleunigt. Wegen der Trichterform der Kathode fliegen die emittierten Elektronen nicht weit,
sondern treffen wieder auf die Kathodeninnenwand auf, wodurch noch mehr Elektronen freigesetzt
werden. Dies erzeugt eine Elektrodenlawine, die sich schließlich am Kathodenende, wo die Anode die
Elektronen auffängt, als messbarer elektrischer Strom manifestiert. Der von der Anode aufgefangene
Elektrodenstrom ist proportional zu den auf der Kathode auftreffenden Sekundärteilchen.
Thermo Scientific TSQ-Serie - Gerätehandbuch 35