Massenspektrometer mit externer ProbenhalterungMass spectrometer with external sample holder
Massenspektrometer sind heute zu einem unentbehrlichen Hilfsmittelin Industrie und Forschung geworden. Durch Anwendung schonender Ionisierungsmethodengelingt es auch in zunehmendem Maße, die Massenspektrometrie auf die Identifizierungund den Nachweis von komplizierten organischen Verbindungen auszudehnen. Dadurchergeben sich neue Anwendungen auf dem Pharma- und Pflanzenschutzsektor sowie neuerdingsauch in der biomedizinischen Forschung.Mass spectrometers have become an indispensable tool todayin industry and research. By using gentle ionization methodsIt is also increasingly possible to use mass spectrometry on the identificationand expand the detection of complex organic compounds. Through thisnew applications arise in the pharmaceutical and crop protection sectors as well as more recentlyalso in biomedical research.
Bei allen massenspektrometrischen Untersuchungen an FestF6rpern mußbisher die zu untersuchende Probe auf einea geeigneten objektträger in den evakuiertenMassenspektrometerraui gebracht werden. Dies ist in der Regel mit erheblichem Zeitaufwandverbunden, da das Massenspektrometer geaffnet und anschließend wieder evakuiertwerden muß. Bei Schleusenvorrichtungen kann zwar eine Automatisierung erreicht werdenund die Vorbereitungszeit wesentlich verkürzt werden. Sie haben jedoch den Nachteil,daß sie apparativ aufwendig und im allgemeinen schwierig zu handhaben sind.In all mass spectrometric investigations on solids,previously the sample to be examined on a suitable slide in the evacuatedMass spectrometer raui are brought. This usually takes a considerable amount of timeconnected, since the mass spectrometer opened and then evacuated againmust become. In the case of lock devices, automation can be achievedand the preparation time can be reduced significantly. However, they have the disadvantagethat they are complex in terms of equipment and generally difficult to handle.
Häufig enthalten Festkörperproben neben schwer flAchteigen auch leichtflüchtige Komponenten. Letztere verflüchtigen sich u.U. so schnell im Massenspektrometerraum,daß zum Zeitpunkt der Analyse die Zusammensetzung der Probe verändert ist. Die massenspektrometrischeAnalyse führt dann zu falschen Ergebnissen (vakuumempfindliche Substanzen).Often solid samples also contain light samples in addition to those that are not very volatilevolatile components. The latter may evaporate so quickly in the mass spectrometer room,that at the time of analysis the composition of the sample has changed. The mass spectrometricAnalysis then leads to incorrect results (vacuum-sensitive substances).
Ein weiterer Nachteil der konventionellen Festkörpermassenspektrometrieliegt darin, daß sich Spuren von schwerflüchtigen Komponenten an anderen Stellenim Massenspektrometerraum niederschlagen und bei nachfolgenden Messungen als Untergrundin Erscheinung treten kõnnen (Memory Effekt). Die leicht flüchtigen Komponentensind in dieser Hinsicht weniger problematisch, da sie gegebenenfalls bei gleichzeitigemAusheizen der Apparatur abgepumpt werden.Another disadvantage of conventional solid-state mass spectrometrylies in the fact that there are traces of non-volatile components in other placesprecipitate in the mass spectrometer room and in subsequent measurements as a backgroundcan appear (memory effect). The volatile componentsare less of a problem in this regard, as they may be at the same timeThe apparatus can be pumped out after heating.
In neuerer Zeit sind Massenspektrometer entwickelt worden, bei denendie Probe im Massenspektrometerraum durch einen Laserblitz verdampft und ionisiertwird. Die gebildeten Ionen werden mit Hilfe eines Flugzeitspektrometers identifiziert.Solche Massenspektrometer besitzen eine hohe Transmission, eine hohe räumliche Aufl5-sungund sind wegen der schonenden Ionisierung auch zum Nachweis von thermisch labilenorganischen Komponenten geeignet. Insbesondere konnten damit zum ersten Mal biologischeProben mit hohem räumlichen AuflõsungsvermOgen (menschliches oder tierisches Gewebe)untersucht werden (s. z.Bt R. Kaufmann et al., EuropeanSpectroscopyNews 20 (1978), Seite 41-43). Gerade hier stellen bisher postmortale Veränderungenund Trocknungsartefakte eine wesentliche Einschränkung der Anwendungsmöglichkeitendar.Recently, mass spectrometers have been developed in whichthe sample in the mass spectrometer room is vaporized and ionized by a laser flashwill. The ions formed are identified using a time-of-flight spectrometer.Such mass spectrometers have a high transmission, a high spatial resolutionand because of the gentle ionization, they are also used to detect thermally unstable onesorganic components. In particular, this was the first time that biologicalSamples with high spatial resolution (human or animal tissue)be examined (see e.g. R. Kaufmann et al., EuropeanSpectroscopyNews 20 (1978), pp. 41-43). It is precisely here that so far postmortem changes occurand drying artifacts a significant limitation of the application possibilitiesrepresent.
Bisher gibt es noch keine Ansatzpunkte, wie man den oben beschriebenen,mit der Überführung ins Massenspektrometer verbundenen Nachteilen und Schwierigkeitenbegegnen kann.So far there are no starting points how to do the above described,disadvantages and difficulties associated with the transfer to the mass spectrometercan encounter.
Hier setzt die Erfindung an. Es bestand die Zielsetzung, unter Ausnutzungder Laserdesorption ein Massenspektrometer zu schaffen, mit dem auch vakuumempfindlicheSubstanzen besser untersucht werden können.This is where the invention comes into play. The objective was to take advantage of itthe laser desorption to create a mass spectrometer that is also vacuum-sensitiveSubstances can be better investigated.
Erfindungsgemäß können die oben beschriebenen Probleme dadurch gelöstwerden, daß die auf einer dünnen Polymerfolie fixierte Probe nicht wie bisher inden Massenspektrometerraum eingebracht wird sondern auf der Außenseite des Massenspektrometersunter Atmosphärendruck oder Schutzgas angeordnet ist, wobei die Polymerfolie alsEintrittsfenster zum Massenspektroneterraum ausgebildet ist. Es wurde überraschenderweisegefunden, daß die dünne polymere Trägerfolie (Dicke ca. 0,lpm) direkt als Trennfoliezwischen der Atmosphäre und dem Massenspektrometer (Hochvakuum) dienen kann unddiese TrAgerfolie auch bei mehrmaligem Durchschuß mit dem Laser nicht aufreißt.According to the invention, the above-described problems can thereby be solvedbe that the sample fixed on a thin polymer film is not as before inthe mass spectrometer chamber is introduced but on the outside of the mass spectrometerIs arranged under atmospheric pressure or protective gas, the polymer film asEntrance window to the mass spectrometer room is formed. It was surprisingfound that the thin polymeric carrier film (thickness about 0.1 lpm) is used directly as a separating filmcan serve between the atmosphere and the mass spectrometer (high vacuum) andthis carrier film does not tear open even if the laser is fired several times.
Zweckmäßig ist die polymere Trägerfolie durch ein Netz bzw Gitteroder durch eine Ein- oder Mehrlochblende abgestützt und mechanisch stabilisiert.The polymeric carrier film is expedient by means of a net or gridor supported and mechanically stabilized by a single or multi-hole diaphragm.
Eine Weiterentwicklung im Zusammenhang mit der Erfindung besteht darin,daß auf der Trägerfolie nach Art einer Matrix eine Vielzahl von Proben angeordnetist und die Folie mit Hilfe eine Kreuztisches relativ zum Laserstrahl justierbarist. Vorteilhaft wird eine solche Probenmatrix dadurch realisiert, daß die an sichhydrophobe Trägerfolie durch örtliche Hydrophilierung ein der Probenmatrix entsprechendesFlächenmuster enthalt und die Proben durch Benetzung der hydrophilierten Bereichemit einer die jeweilige Probe enthaltenden Lösung oder Suspension auf der Trägerfolieabgeschieden sind.A further development in connection with the invention consists inthat a plurality of samples are arranged on the carrier film in the manner of a matrixand the film can be adjusted relative to the laser beam using a cross tableis. Such a sample matrix is advantageously realized in that the per sehydrophobic carrier film due to local hydrophilization a film corresponding to the sample matrixContains surface pattern and the samples by wetting the hydrophilized areaswith a solution or suspension containing the respective sample on the carrier filmare deposited.
Bezüglich weiterer Verbesserungen und bevorzugter Ausführungsformendes Massenspektrometers wird auf die Unte ran sprüche verwiesen.Regarding further improvements and preferred embodimentsof the mass spectrometer, reference is made to the claims below.
Mit der Erfindung werden folgende Vorteile erzielt: a) Festkorperproben,die sowohl aus flüchtigen als auch aus nicht flüchtigen Komponenten bestehen, z.B.Polymere mit flüchtigen Additiven werden bei der massenspektrometrischen Analysenicht mehr dem Vakuum ausgesetzt sondern unter Atmosphärendruck oder Schutzgas gehaltenund untersucht. Dadurch können Veränderungen der Proben weitgehend ausgeschlossenwerden.The following advantages are achieved with the invention: a) solid samples,consisting of both volatile and non-volatile components, e.g.Polymers with volatile additives are used in mass spectrometric analysisno longer exposed to the vacuum but kept under atmospheric pressure or protective gasand examined. This means that changes to the samples can largely be ruled outwill.
b) Es besteht die Möglichkeit, wasserhaltige Dünnschnitte oder Zellausstrichevon biologischen Proben ohne strukturverändernde Belastung (Artefakte) durch Trocknungund Vakuum zu untersuchen.b) There is the possibility of water-containing thin sections or cell smearsof biological samples without structure-changing stress (artifacts) due to dryingand examine vacuum.
c) Die Kontamination durch schwerflüchtige Komponenten und Zersetzungsprodukteist praktisch ausgeschlossen (keine Memory Effekte).c) Contamination by non-volatile components and decomposition productsis practically impossible (no memory effects).
d) Die zwischen der Entnahme einer Probe und der Aufnahme des Massenspektrumsliegende Vorbereitungszeit (Oberführungszeit) kann wesentlich verkürzt werden dadie sonst notwendige Einschleusung der Proben ins Massenspektrometer entfällt. DieHandhabung und Vorbereitung der Proben ist wesentlich erleichtert.d) The time between taking a sample and recording the mass spectrumLying preparation time (overhaul time) can be significantly shortened therethe otherwise necessary introduction of the samples into the mass spectrometer is no longer necessary. theHandling and preparation of the samples is much easier.
e) Die Halterung der Proben außerhalb des Massenspektrometerraumesist gerätetechnisch wesentlich einfacher und erlaubt mit verhältnismäßig geringemAufwand einen hohen Automatisierungsgrad.e) Holding the samples outside of the mass spectrometer roomis much simpler in terms of device technology and allows relatively littleEffort a high degree of automation.
Mit der Erfindung werden daher der Massenspektrometrie neue Anwendungsgebietez.B. im Polymerbereich und in Biologie und Medizin erschlossen.Bei letzteren handeltes sich zwar nach wie vor um eine in vitro-Analyse, die jedoch einer in vivo-Untersuchtungbedeutend näher kommt. Bisher kam auch die hohe Ortsauflosung der konventionellenMikromassenanalysatoren mit Laseranregung bei solchen Proben nicht zum Tragen, weilbei der vorher notwendigen Präparation der biolo-gischen Probeneine Entwässerung und damit verbunden eine Migration der nachzuweisenden Komponentenstattfindet, so daß eine räumliche Zuordnung der identifizierten Komponenten nichtmehr möglich war.With the invention, therefore, mass spectrometry becomes a new field of applicatione.g. in the polymer sector and in biology and medicineAlthough it is still an in vitro analysis, it is an in vivo studycomes significantly closer. So far, there was also the high spatial resolution of the conventionalMicromass analyzers with laser excitation are not suitable for such samples becausein the previously necessary preparation of the biologicalgical samplesdrainage and associated migration of the components to be detectedtakes place, so that a spatial assignment of the identified components is notmore was possible.
Durch die neue Technik wird die Aussagekraft der Punktanalyse zurIdentifizierung der örtlichen Lage einer Komponente in der biologischen Probe (z.B.With the new technology, the meaningfulness of the point analysis becomesIdentification of the location of a component in the biological sample (e.g.
in einer Zelle) wesentlich verbessert.in a cell) significantly improved.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand vonZeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 Schematisch den Aufbau eines Mikromassenanalysatorsmit Laseranregung Fig. 2 die konventionelle Art der Probenhalterung bei einer Apparaturgemäß Fig. 1 Fig. 3 die neue Probenhalterung in Aufrißdarstellung Fig. 4 eine Draufsichtder neuen Probenhalterung Fig. 5 eine bevorzugte Ausführung der neuen Probenhalterungzur automatischen Analyse einer Vielzahl von Proben in Aufrißdarstellung und Fig.6 die Probenhalterung gemäß Fig. 5 in Draufsicht.In the following, embodiments of the invention are based onDrawings explained in more detail. They show: FIG. 1 Schematically the structure of a micromass analyzerwith laser excitation Fig. 2 shows the conventional type of sample holder in an apparatusaccording to FIG. 1, FIG. 3, the new sample holder in elevation. FIG. 4, a plan viewof the new sample holder Fig. 5 shows a preferred embodiment of the new sample holderfor the automatic analysis of a large number of samples in elevation and Fig.6 the sample holder according to FIG. 5 in plan view.
Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Mikromassenanalysator mit Laseranregungbesteht im wesentlichen aus einem Flugzeitmassenspektrometer 1 und einem gepulstenHochleistungslaser 2 zur Verdampfung und Ionisierung der auf einem Objekttrager3 befindlichen Probe. Der Laserstrahl wird über einen halbdurchlãssi-genUmlenkspiegel 4 mit Hilfe eines Objektivs 5 auf die Probe fokussiert. Mit einemOkular 6 kann die Positionierung der Probe im Massenspektrometerraum relativ zumLaserstrahl visuell kontrolliert und bei Bedarf nachjustiert werden.The micromass analyzer with laser excitation shown schematically in FIG. 1consists essentially of a time-of-flight mass spectrometer 1 and a pulsed oneHigh-power laser 2 for evaporation and ionization of the on a slide3 located sample. The laser beam is transmitted through a semi-transparentgeneDeflecting mirror 4 focused on the sample with the aid of an objective 5. With aEyepiece 6 can position the sample in the mass spectrometer space relative to theThe laser beam can be checked visually and readjusted if necessary.
Der Laser 2 erzeugt einen sehr kurzen Lichtimpuls (Laserblitz), derdie auf dem Objektträger 3 befindliche Probe schlagartig verdampft und zum größtenTeil ionisiert. Die gebildeten Ionen werden von dem Flugzeitspektrometer 1 erfaßt,nach dem Prinzip der Laufzeitmessung separiert, und treffen dann nacheinander amDetektor ein. Als Detektor wird ein Multiplier 7 verwendet, der entsprechend deneintreffenden ionisierten Komponenten eine elektrische Impulsfolge erzeugt.The laser 2 generates a very short pulse of light (laser flash), thethe sample located on the slide 3 suddenly evaporates and becomes the largestPartly ionized. The ions formed are detected by the time-of-flight spectrometer 1,separated according to the principle of transit time measurement, and then meet one after the other onDetector on. A multiplier 7 is used as a detector, which corresponds to theincoming ionized components generate an electrical pulse train.
Die Impulsfolge wird nach Verstärkung 8 einem Transientenrekorder9 zugeführt und anschließend auf einem Schreiber 10 und einem Oszillographen 11aufgezeichnet.After amplification 8, the pulse sequence is transmitted to a transient recorder9 and then on a recorder 10 and an oscilloscope 11recorded.
Der Transientenrekorder 9 wird von dem Laser 2 getriggert. Das zumBetrieb des Flugzeitmassenspektrometers 1 erforderliche Vakuum wird mit handelsüblichenVakuumpumpen erzeugt (AnschlAsse 12). Am Eingang des Massenspektrometers 1 ist zwecki&ßigeine elektrische Linse (Ionenlinse) angebracht Sie erzeugt ein Ziehfeld, mit demdie durch den Laserblitz erzeugten Ionen erfaßt und nachbeschleunigt werden.The transient recorder 9 is triggered by the laser 2. That forOperation of the time-of-flight mass spectrometer 1 required is with commercially available vacuumVacuum pumps generated (connections 12). At the entrance of the mass spectrometer 1 is expedientan electric lens (ion lens) attached. It creates a drawing field with whichthe ions generated by the laser flash are detected and accelerated.
Bei den konventionellen Apparaturen wird als Objektträger für dieProbe eine dünne polymere TrAgerfolie verwendet, die im Hochvakuum des Massenspektro-metersangeordnet ist (s. Fig. 2). Die Abdichtung zum Hochvakuum erfolgt durch eine Glasscheibe13 die über einen Dichtungsring 14 an der Außenwand 15 des Massenspektrometers 1anliegt. Die Probe selbst ist auf einer polymeren Trägerfolie 3 angeordnet, dieihrerseits auf einer Probenhalterung 16 ruht. Die Probenhalterung 16 befindet sichim Hochvakuum und ist über einer zentralen Aussparung 17 in die Außenwand 15 desMassenspektrometers eingebaut. Der Laserstrahl wird durch die Glasscheibe 13 (Eintrittsfenster)auf die Trägerfolie 3 mit der darauf befindlichen Probe fokussiert.The conventional apparatus is used as a slide for theSample a thin polymer carrier film is used, which in the high vacuum of the mass spectrometermetersis arranged (see Fig. 2). The seal to the high vacuum is made by a pane of glass13 via a sealing ring 14 on the outer wall 15 of the mass spectrometer 1is present. The sample itself is arranged on a polymeric carrier film 3, whichin turn rests on a sample holder 16. The sample holder 16 is locatedin a high vacuum and is via a central recess 17 in the outer wall 15 of theBuilt-in mass spectrometer. The laser beam is through the glass pane 13 (entrance window)focused on the carrier film 3 with the sample located thereon.
Es wurde nun gefunden, daß die dünne polymere Trägerfolie (Dicke ca.0,1po) direkt als Trennfolie zwischen der Atmosphäre und dem Massenspektrometer(Hochvakuum) dienen kann und diese Trägerfolie auch bei mehrmaligem Durchschuß mitdem Laser nicht aufreißt. Dabei wurde festgestellt, daß das zum Betrieb des Massenspektrometerserforderliche Vakuum selbst durch mehrere solcher Löcher (Durchmesser ca. 2pm) nichtbeeintrãchtigt wird. Diese Tatsache ermöglicht es, daß die Trägerfolie 3 mit derProbe auf der Außenseite des Massenspektrometers unter Atmosphärendruck oder Schutzgasangebracht wird. Der Laserblitz sorgt dann dafffr, daß die auf der Folie befindlicheProbe durch ein gleichzeitig entstehendes Loch in der Folie in den Massenspektrometerraumverdampft. Eine entsprechend modifizierte Probenhalterung ist in Fig. 3 (Aufriß)und Fig. 4 (Draufsicht) dargestellt.It has now been found that the thin polymeric carrier film (thickness approx.0.1po) directly as a separating film between the atmosphere and the mass spectrometer(High vacuum) can serve and this carrier film with repeated penetration withthe laser does not tear. It was found that the operation of the mass spectrometerrequired vacuum even through several such holes (diameter approx. 2 pm)is impaired. This fact makes it possible that the carrier film 3 with theSample on the outside of the mass spectrometer under atmospheric pressure or protective gasis attached. The laser flash then ensures that theSample through a hole in the film that is created at the same time into the mass spectrometer chamberevaporates. A correspondingly modified sample holder is shown in Fig. 3 (elevation)and Fig. 4 (top view).
Die Trägerfolie 3 mit der Probe liegt wie bei der Ausführung gemäßFig. 2 auf der Probenhalterung 16, die jetzt atmosphärenseitig über der Aussparung17 an dem Massenspektrometer 1 angeordnet ist. Die Abdichtung gegenüber dem Massenspektrometerraumerfolgt mittels des Dichtungsringes 14, der jetzt zwischen der Probenhalterung 16und der Außenwand 15 des Massenspektrometers liegt. Die Trägerfolie 3 bildet beidieser Ausführung das Eintrittsfenster zum Massenspektrometer hin. Als Probenhalter16 können Blenden benutzt werden, wie sie z.B. in der Elektronenspektroskopie tblichsind. Dabei handelt es sich um massive Metallplatten, z.B. aus Platin, Silber, Stahlu.a. mit einer Dicke von ca. 1 mm, die eine oder mehrere Bohrungen 18 mit Durchmessernzwischen 20 und 100pm besitzen.The carrier film 3 with the sample lies as in the embodiment according to FIGFig. 2 on the sample holder 16, which is now on the atmosphere side above the recess17 is arranged on the mass spectrometer 1. The seal against the mass spectrometer roomtakes place by means of the sealing ring 14, which is now positioned between the sample holder 16and the outer wall 15 of the mass spectrometer lies. The carrier film 3 forms atin this version the entry window to the mass spectrometer. As a sample holder16 diaphragms can be used, such as those commonly used in electron spectroscopyare. These are massive metal plates, e.g. made of platinum, silver, steelinter alia with a thickness of approx. 1 mm, the one or more bores 18 with diametersOwn between 8pm and 100pm.
Die Metallplatte kann auch zentrisch mit einer größeren Bohrung versehensein, die ihrerseits mit einem Metallnetz mit Maschenweiten zwischen 20 und 100pmabgeschlossen ist. Auf diese Metallblenden wird die dünne Polymerfolie gespannt,die einerseits als Vakuumabschluß dient und andererseits als Objektträger fÜr diezu untersuchende Substanz. Durch die Metallblende (Ein- oder Mehrlochbiende bzw.Netz oder Gitter) wird die Trägerfolie mechanisch stabilisiert.The metal plate can also be provided centrally with a larger holebe, in turn, with a metal net with mesh sizes between 20 and 100pmis completed. The thin polymer film is stretched onto these metal panels,which serves on the one hand as a vacuum seal and on the other hand as a slide for thesubstance to be examined. Through the metal cover (single or multi-hole orMesh or grid) the carrier film is mechanically stabilized.
Die Trägerfoiie 3 besteht z.B. aus Kollodiumlack oder Zapponlack oderaus Formvar. Diese Materialien werden auch in der Elektronenmikroskopie als Trägerfolienbenutzt. Die Aufbringung der Trägerfolie 3 auf den Probenhalter 16 erfolgt durchAbsenken einer durch Sprei-ten von Kollodiumlack oder Zapponlackoder Formvar auf einer Wasseroberfläche erzeugten, sehr dünnen Folie, z.B. in einemScheidetrichter oder durch Herstellung der Trägerfolie durch Spreiten des Lackesauf einem glatten Träger, z.B. auf einer Glasplatte. Das Ablösen der Folie geschiehtz.B. durch langsames Eintauchen in Wasser. Anschließend wird die Trägerfolie 3 aufden Probenhalter 16 überführt.The carrier film 3 consists e.g. of collodion lacquer or zappon lacquer orfrom Formvar. These materials are also used as carrier foils in electron microscopyused. The carrier film 3 is applied to the sample holder 16 byLowering one by spreadingth of collodion lacquer or zappon lacqueror Formvar produced on a water surface, very thin film, e.g. in oneSeparating funnel or by producing the carrier film by spreading the varnishon a smooth support, e.g. on a glass plate. The film is peeled offe.g. by slowly immersing in water. Then the carrier film 3 is onthe sample holder 16 transferred.
Der Beweis für die überraschend hohe Vakuumfestigkeit der Trägerfolienselbst nach Durchschuß mehrerer Löcher mit dem Laserstrahl konnte mit Hilfe elektronenmikroskopischerAufnahmen erbracht werden. Dabei zeigte es sich, daß der Laserstrahl nahezu kreisrundeLöcher mit einem Durchmesser von 1 bis 2 pm in die 0,1pm starke Trägerfolie schmilzt.Durch systematische Untersuchungen konnte sichergestellt werden, daß die Betriebsbereitschaftder Apparatur auch nach mehreren Durchschüssen erhalten bleibt. Die aufgrund derDurchschtsse entstehenden Lecks sind offensichtlich so klein, daß das Vakuum inder Apparatur nicht beeinträchtigt wird. Im übrigen besteht natürlich auch die Möglichkeit,daß nach einem Durchschuß das in der Trägerfolie 3 entstandene Loch durch Betupfenmit einem Lack (z.B. Kollodiumlack) sofort wieder verschlossen wird.Proof of the surprisingly high vacuum resistance of the carrier filmsEven after several holes were shot through with the laser beam, it was possible to use an electron microscopeRecordings are made. It was found that the laser beam was almost circularMelts holes with a diameter of 1 to 2 μm in the 0.1 μm thick carrier film.Through systematic investigations it could be ensured that the operational readinessthe apparatus remains intact even after several bullets. The due to theThe resulting leaks are obviously so small that the vacuum is inthe apparatus is not impaired. In addition, there is of course the possibility ofthat after a bullet through the hole formed in the carrier film 3 by dabbingis immediately closed again with a varnish (e.g. collodion varnish).
Eine bevorzugte Ausführung der Probenhalterung zur automatischen Untersuchungeiner Vielzahl von Proben ist in Fig. 5 (Querschnitt) und in Fig. 6 (Draufsicht)darge-stellt. Die Probenhalterung 16 ist hier eine quadratischePlatte mit z.B. 5x5=25 Einzellochbohrungen 19 mit einem Durchmesser von 50pm. Kongruentzu dieser Vielfachlochblende sind auf der Trägerfolie 3 nach Art einer Matrix eineVielzahl von verschiedenen Proben punktuell aufgebracht. Die Probenhalterung 16ist hier Bestandteil eines in 2 Koordinaten (x und y) verschiebbaren Kreuztisches.Der Kreuztisch kann mit Hilfe von Schrittmotoren 20 und 21 in der x/y-Ebene beliebigpositioniert werden. Auf den den Motoren gegenüberliegenden Seiten istder Kreuztischmit Rückhoifedern 22 und 23 versehen. Die Motoren 20 und 21 sind mit einer Programmsteuerungverbunden, die es gestattet, die Einzelproben 24 nacheinander in die optische Achse,d.h. an die Stelle des Laserstrahles, zu bringen. Die am Auftreffpunkt des Laserstrahleszentrierte Probe 24 wird dann durch einen Laserblitz verdampft, dabei z.T.A preferred embodiment of the sample holder for automatic testinga plurality of samples is shown in Fig. 5 (cross section) and in Fig. 6 (plan view)presentedrepresents. The sample holder 16 is square herePlate with e.g. 5x5 = 25 individual holes 19 with a diameter of 50pm. Congruentfor this multi-hole diaphragm are on the carrier film 3 in the manner of a matrixLarge number of different samples applied selectively. The sample holder 16is part of a cross table that can be moved in 2 coordinates (x and y).The cross table can be positioned anywhere in the x / y plane with the aid of stepper motors 20 and 21be positioned. On the sides opposite the motors is the cross tableprovided with return springs 22 and 23. The motors 20 and 21 are with a program controlconnected, which allows the individual samples 24 one after the other in the optical axis,i.e. to take the place of the laser beam. The one at the point of impact of the laser beamcentered sample 24 is then vaporized by a laser flash,
ionisiert und gelangt durch das gleichzeitig in der Trägerfolie entstehendeMikroloch sowie durch die daran anschließende Bohrung 19 in den Massenspektrometerraum.Die lonenwolke wird dort von einer elektrischen Linse erfaßt und dem nachgeschaltetenFlugzeitmassenspektrometer zugefffhrt, wo eine Trennung nach dem Masse/Ladungsverhältniserfolgt und die Intensitaten der Molekülpeaks aufgezeichnet werden. Im Prinzip kannjedes Massenspektrometer verwendet werden, das eine Simultananzeige des Massenspektrumserlaubt.ionizes and passes through the simultaneously created in the carrier filmMicro hole and through the adjoining bore 19 into the mass spectrometer space.The ion cloud is detected there by an electric lens and the downstream oneTime-of-flight mass spectrometer supplied, where a separation according to the mass / charge ratiotakes place and the intensities of the molecular peaks are recorded. In principle it canany mass spectrometer that has a simultaneous display of the mass spectrum can be usedpermitted.
Flugzeitmassenspektrometer erfüllen diese Forderung und haben sichauch deswegen besonders bewährt, weil sie eine hohe Transmission besitzen.Time-of-flight mass spectrometers meet this requirement and have becomealso especially proven because they have a high transmission.
Für den Fall, daß die Ionisierung der Probe durch den Laserblitz nichtausreicht, kann am Eingang 17 des Massenspektrometerraumes eine weitere Ionenquellezur Nachionisierung der verdampften Probe eingebaut werden.In the event that the ionization of the sample by the laser flash failsis sufficient, a further ion source can be installed at the entrance 17 of the mass spectrometer roomcan be installed for post-ionization of the vaporized sample.
Der gesamte Analysenablauf für die Analyse der 5x5=25 Einzelprobenerfolgt mit Hilfe der mit den Schrittmotoren 20 und 21 gekoppelten Programmsteuerungvollautomatisch. Insbesondere können die Intensitäten der zu jeder Einzel analysegehörenden Molekülpeaks in einem nachgeschalteten Rechner den Einzelproben zugeordnetwerden. Ein derartig hoher Automatisierungsgrad konnte bei Massenspektrometern vergleichbarerBauart bisher nicht erreicht werden.The entire analysis process for the analysis of the 5x5 = 25 individual samplestakes place with the aid of the program control coupled with the stepper motors 20 and 21fully automatic. In particular, the intensities of each individual analysisassociated molecular peaks are assigned to the individual samples in a downstream computerwill. Such a high degree of automation could be more comparable with mass spectrometersDesign not yet achieved.
Schwierigkeiten bereitet es zunächst, die nachzuweisende Substanzauf kleinen vorbezeichneten Flächen, z.B. kreisförmige Flächen von 10 bis 50po,auf der Trägerfolie 3 zu deponieren. Dieses Problem kann aber dadurch gelöst werden,daß die an sich hydrophobe polymere Trägerfolie durch Bestrahlung mit einem entsprechendgebündelten Elektronen- oder Ionenstrahl, oder durch Behandlung in einer mit Gleich-oderWechselstrom betriebenen Gasentladung unter Zwischenschaltung entsprechender Blendenmit kreisförmigen Ausschnitten geeignete Große örtlich hydrophiliert wird. Auf dieseWeise kann man die nachzuweisenden Substanzen aus einer polaren, insbesondere wäßrigenLösung oder Suspension gezielt punktuell niederschlagen und erhält so die oben beschriebeneProbenmatrix.Difficulties are initially found in finding the substance to be detectedon small pre-marked areas, e.g. circular areas from 10 to 50po,to deposit on the carrier film 3. However, this problem can be solved bythat the per se hydrophobic polymeric carrier film by irradiation with a correspondingbundled electron or ion beam, or by treatment in a with direct orAlternating current operated gas discharge with the interposition of appropriate screenswith circular cutouts suitable size is locally hydrophilized. To thisWay you can detect the substances from a polar, especially aqueousPrecipitate solution or suspension in a targeted manner and thus obtain the one described aboveSample matrix.
Diese Art der Präparation kann allgemein angewandt werden, wenn dieAufgabe besteht, zum Zwecke massenspektrometrischer Untersuchungen die in Lösungbefindliche Substanz auf einer sehr kleinen Fläche des Objektträgers auszukristallisierenoder aus der Suspension durch Trocknung der flüssigen Phase niederzuschlagen. Durchdie Konzentrierung der Probe auf einer eng begrenzten Fläche kann man die Flächendichteder nachzuweisenden Komponente auf dem Objektträger und damit die Wachweisempfindichkeiterhöhen. Dieser Fortschritt kann auch für andere Verfahren der Festkörpermassenspektrometrie,wie z.B. die Sekundärionenmassenspektrometrie ausgenutzt werden.This type of preparation can generally be used when theThe task is, for the purpose of mass spectrometric investigations, the solutioncrystallize the substance located on a very small area of the slideor precipitate from the suspension by drying the liquid phase. Bythe concentration of the sample on a narrowly limited area can be called the area densitythe component to be detected on the slide and thus the detection sensitivityraise. This progress can also be used for other methods of solid-state mass spectrometry,such as secondary ion mass spectrometry can be used.
Es sind auch Anwendungsfälle denkbar, wo das Massenspektrometer nurdazu benutzt wird, um eine Vielzahl von Proben daraufhin zu untersuchen, ob einebestimmte Komponente vorhanden ist oder nicht, oder um systematische Konzentrationsbestimmungenfür eine Komponente durchzuführen. In solchen Fällen wird das MS fest auf die Masseeingestellt, die detektiert werden soll. Bei diesen Untersuchungen kann die neueProbenhalterung in Verbindung mit dem Laser auch mit konventionellen MS, z.B. Quadrupol-MS,kombiniert werden. Der Laser dient dann nur dazu, die außen angeordnete Probe inden MS-Raum bzw. in die Ionenquelle zu transportieren. Der Transport beruht dabeieinerseits auf der Verdampfung durch den Laserblitz und andererseits auf der Einströmungins Vakuum durch das eingebrannte Loch in der Trägerfolie.There are also applications conceivable where the mass spectrometer onlyis used to test a large number of samples for whether acertain component is present or not, or systematic concentration determinationsfor a component. In such cases, the MS becomes firmly attached to the crowdthat is to be detected. In these examinations, the newSample holder in connection with the laser also with conventional MS, e.g. quadrupole MS,be combined. The laser then only serves to insert the sample arranged on the outsideto transport the MS room or the ion source. The transport is based therebyon the one hand on the evaporation from the laser flash and on the other hand on the inflowinto the vacuum through the burnt-in hole in the carrier film.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19823221681DE3221681A1 (en) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | Mass spectrometer with an external sample holder |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19823221681DE3221681A1 (en) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | Mass spectrometer with an external sample holder |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3221681A1true DE3221681A1 (en) | 1983-12-08 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19823221681WithdrawnDE3221681A1 (en) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | Mass spectrometer with an external sample holder |
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3221681A1 (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1985004282A1 (en)* | 1984-03-15 | 1985-09-26 | Prutec Limited | Pyrolysis mass spectrometry |
| WO1985004283A1 (en)* | 1984-03-15 | 1985-09-26 | Prutec Limited | Introduction of samples into a mass spectrometer |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8127 | New person/name/address of the applicant | Owner name:BAYER AG, 5090 LEVERKUSEN, DE LEYBOLD AG, 6450 HAN | |
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8130 | Withdrawal |