N151 MS IonenquellenDetektoren B BA

Instrumentelle Analytik Massenspektrometrie MS Seite
4.2.3 Detektoren
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Umwandlung des Ionenstromes nach dem Massenanalysator in einen elektrisch messbaren Strom.
Ionenstrom: 10 -9 bis 10 -18 A : ⇒ großer Dynamikbereich erforderlich
⇒ Verstärkungsfaktor 10 6 - 10 8 notwendig
Gebräuchliche Verfahren:
• Faraday Becher (faraday cup FC): Ionen fallen auf einen “Auffänger” und geben ihre Ladung
an diesen ab. Der Entladungsstrom wird elektrisch verstärkt.
• Sekundär-Elektronen-Vervielfacher (SEV): Elektronen lösen Sekundärelektronen aus, die
kaskadenartig verstärkt werden.
• Micro-Channel-Plate (MCP):
Zweidimensionale Anordnung von vielen mikroskopischen SEV-Einheiten.
4.2.3.1 Faraday Becher
Der Faraday-Becher wird zum direkten Auffangen der Ionen verwendet. Ein angeschlossenes Elektrometer
misst damit direkt die Ladung der Ionen.
• Ionen aus dem Massenanalysator werden direkt in
elektrischen Strom umgewandelt.
• Neutralisierung der Ladungen unabhängig von
Masse und Energie
Nachteile:
• mittlere Empfindlichkeit (10 -14 A)
• geringe Zeitauflösung (ms)
4.2.3.2 Sekundär-Elektronen-Vervielfacher (SEV)
SEVs sind ähnlich konstruiert wie Photomultiplier. Sie bestehen aus einer Kaskade von Dynoden, die
durch einen Lawineneffekt der Sekundärelektronen die eintreffende Ladung der Ionen verstärken.
• Auf die Konversionsdynode (1) auftreffende
Ionen erzeugen Elektronen
• Elektronenvervielfachung in einer Reihe
weiterer Dynoden (2...11)
• An der Anode (A) wird der Elektronenstrom
(Verstärkung bis 10 8 ) aufgefangen
• Zeitauflösung: ca. 10 -8 s
Nachweisgrenze: 1 Ion/ 10 s
Nachteile:
• Vervielfachung ist abhängig von
- Ionenmasse,
- Ionenart,
- Ionenenergie,
- Zustand der Dynodenoberfläche