2. Allgemeiner Teil - Online-Publikationen

Allgemeiner Teil
zylinderförmigen Metallstäben (Elektroden), an denen sowohl eine Gleich- als auch eine
Wechselspannung angelegt sind. In dieser Anordnung weisen gegenüberliegende
Elektroden die gleiche Polarität der Gleichspannung sowie die gleiche Phase der
Wechselspannung auf. Bei konstanter Frequenz wird durch das Verhältnis zwischen der
Gleich- und Wechselspannung bestimmt, welche Ionen das Stabsystem passieren können.
Besitzen die Ionen nicht die richtige Masse, dann werden sie in der Weise beschleunigt,
dass sie mit den Metallstäben kollidieren und somit nicht zum Detektor gelangen.
Quadrupol-Massenspektrometer stellen somit Massenfilter dar und verfügen über den
Vorteil, dass sie einfach bedienbar und relativ preiswert sind.
Das Prinzip der Ionenfallen-Massenspektrometer (Ion Trap) beruht darauf, die Ionen in
einem geschlossenen elektrischen Quadrupolfeld zu akkumulieren, sie anschließend mittels
Spannungsänderungen herauszuschleudern und somit entsprechend deren Masse/Ladungs-
Verhältnissen aufzutrennen. In diesem Zusammenhang wird unter Ionenfalle diejenige nach
Paul verstanden.
Die im Rahmen dieser Arbeit angewandte Ionenfalle (Quadrupol Ion Trap nach Paul)
(Abbildung 6) besteht aus einer Ringelektrode sowie zwei Endkappenelektroden, die mit
zwei zentrischen Öffnungen zum Einlass und Auslass der Ionen versehen sind. Das Innere
der Ionenfalle ist mit Helium gefüllt, das als Dämpfungsgas dazu dient, die Ionen im
Zentrum der Falle zu fokussieren, gleichzeitig aber als Kollisionsgas für
Fragmentierungsexperimente (s.u.) benutzt werden kann. An der Ringelektrode wird eine
RF-Spannung (radio frequency), also eine Wechselspannung angelegt, mit der ein
oszillierendes elektrisches Feld erzeugt wird. Dadurch werden die Ionen auf stabilen durch
die sog. „Mathieuschen Stabilitätsdiagramme“ beschriebenen Umlaufbahnen gehalten (32)
und nehmen dabei oszillierende Frequenzen an, die ihren Masse/Ladungs-Verhältnissen
entsprechen. Soll nun ein Massenbereich gescannt werden, dann werden die aus der
Ionenquelle austretenden Ionen für eine gewisse Zeit (ca. 20 ms) akkumuliert. Die
Amplitude der Spannung an der Ringelektrode wird sodann erhöht. Gleichzeitig wird an
den Endkappenelektroden eine geringfügige RF-Spannung angelegt. Auf Grund der
auftretenden Spannungsänderung wird die Frequenz der Ionenoszillation und somit deren
Stabilität auf den Umlaufbahnen beeinflusst. Entspricht nun die Schwingungsfrequenz an
den Endkappenelektroden der Resonanzfrequenz eines Molekülions, so wird dieses
angeregt und in Abhängigkeit seines Masse/Ladungs-Verhältnisses aus der Ionenfalle
ausgeworfen.
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