ion detector

专利摘要:
Es ist ein Ionendetektor (7) für ein Massenspektrometer offenbart, welcher eine Mikrokanalplatte (8) aufweist, die Ionen (12) an einer Eintrittsfläche empfängt und Sekundärelektronen (16) von einer Austrittsfläche abgibt. Eine Detektionsvorrichtung (9) mit einer Detektionsfläche ist eingerichtet, um wenigstens einige der von der Mikrokanalplatte (8) emittierten Elektronen (16) zu empfangen. Die Detektionsfläche ist erheblich größer als die Austrittsfläche der Mikrokanalplatte (8).An ion detector (7) for a mass spectrometer is disclosed which has a microchannel plate (8) which receives ions (12) at an entry surface and emits secondary electrons (16) from an exit surface. A detection device (9) with a detection surface is set up to receive at least some of the electrons (16) emitted by the microchannel plate (8). The detection area is considerably larger than the exit area of the microchannel plate (8).
公开号:DE102004006998A1
申请号:DE200410006998
申请日:2004-02-12
公开日:2004-10-07
发明作者:Robert Harold Knutsford Bateman；Jeff Hyde Brown；Martin Altrincham Green
申请人:Micromass UK Ltd；
IPC主号:H01J43-24

专利说明:
[0001] Die vorliegende Erfindung betriffteinen Detektor zur Verwendung in einem Massenspektrometer, ein Massenspektrometer,ein Verfahren zum Detektieren von Teilchen, insbesondere von Ionen,und ein Verfahren zur Massenspektrometrie.The present invention relates toa detector for use in a mass spectrometer, a mass spectrometer,a method for detecting particles, in particular ions,and a method for mass spectrometry.
[0002] Ein bekannter Ionendetektor für ein Massenspektrometerist ein Mikrokanalplatten-Detektor ("MCP-Detektor"). Eine Mikrokanalplatte besteht auseiner zweidimensionalen periodischen Anordnung von Glaskapillaren(Kanälen)mit einem sehr kleinen Durchmesser, die miteinander verschmolzensind und zu einer dünnenPlatte geschnitten sind. Der Mikrokanalplatten-Detektor kann mehrereMillionen Kanäleaufweisen, wobei jeder Kanal als ein unabhängiger Elektronenvervielfacherwirkt. Ein in einen Kanal eintretendes Ion wechselwirkt mit derWand des Kanals und bewirkt, daß Sekundärelektronenvon dieser abgegeben werden. Die Sekundärelektronen werden dann durchein elektrisches Feld, das durch Anlegen einer Spannungsdifferenz über dieMikrokanalplatte überihre gesamte Längeaufrechterhalten wird, zu einer Austrittsfläche der Mikrokanalplatte beschleunigt.A known ion detector for a mass spectrometeris a microchannel plate detector ("MCP detector"). A microchannel plate consists ofa two-dimensional periodic arrangement of glass capillaries(Channels)with a very small diameter that fused togetherare and to a thinPlate are cut. The microchannel plate detector can do severalMillion channelseach channel as an independent electron multiplieracts. An ion entering a channel interacts with theWall of the channel and causes secondary electronsare given by this. The secondary electrons are then throughan electric field that is created by applying a voltage difference across theMicrochannel plate overtheir entire lengthis maintained accelerated to an exit surface of the microchannel plate.
[0003] Die von einem einfallenden Ion erzeugtenSekundärelektronenlaufen auf parabolischen Flugbahnen entlang einem Kanal, bis sieauf die Wand des Kanals treffen und bewirken, daß weitere Sekundärelektronen erzeugtoder abgegeben werden.The generated by an incident ionsecondary electronrun on parabolic trajectories along a canal until theyhit the wall of the channel and cause further secondary electrons to be generatedor be delivered.
[0004] Dieser Prozeß der Erzeugung von Sekundärelektronenwird entlang dem Kanal wiederholt, so daß sich eine Kaskade mehrerertausend Sekundärelektronenaus dem Einfall eines einzigen Ions ergeben kann. Die Sekundärelektronentreten dann aus der Austrittsflächeder Mikrokanalplatte aus und werden detektiert.This process of generating secondary electronsis repeated along the canal, so that a cascade of severalthousand secondary electronscan result from the incidence of a single ion. The secondary electronsthen emerge from the exit surfacethe microchannel plate and are detected.
[0005] Es ist bekannt, zwei Mikrokanalplattenbereitzustellen, die sandwichförmigmiteinander verbunden sind und in Reihe betrieben werden. Die beidenMikrokanalplatten werden auf einer hohen Verstärkung gehalten, so daß ein einzigesIon, das an der ersten Mikrokanalplatte ankommt, bewirken kann,daß einImpuls von beispielsweise 10⁷ oder mehrElektronen von der Austrittsflächeder hintersten der beiden Mikrokanalplatten emittiert wird. Diebeiden Mikrokanalplatten könnenzickzackförmigangeordnet werden, wobei die Mikrokanalplatten einander gegenüberstehendangeordnet sind, so daß dieKanälein einer Mikrokanalplatte unter einem Winkel zu den Kanälen deranderen Mikrokanalplatte angeordnet sind. Diese Anordnung hilftdabei, eine Ionenrückkopplungzu unterdrücken,die andernfalls zu einer Beschädigungführenkann.It is known to provide two microchannel plates that are sandwiched together and operated in series. The two microchannel plates are held at a high gain so that a single ion arriving at the first microchannel plate can cause a pulse of, for example, 10 ⁷ or more electrons to be emitted from the exit surface of the rearmost of the two microchannel plates. The two microchannel plates can be arranged in a zigzag shape, the microchannel plates being arranged opposite one another, so that the channels in one microchannel plate are arranged at an angle to the channels of the other microchannel plate. This arrangement helps to suppress ion feedback, which can otherwise lead to damage.
[0006] Die Anforderungen an einen Elektronenvervielfacherin einem Flugzeit-Massenspektrometer sind besonders streng. DerElektronenvervielfacher sollte eine minimale Verbreiterung spektralerSpitzen erzeugen und ein lineares Ansprechen sowohl bei niedrigenals auch bei hohen Ionenankunftsraten bereitstellen, während ermöglicht wird,daß Einzelionenereignisseklar von elektronischem Rauschen unterschieden werden.The requirements for an electron multiplierin a time-of-flight mass spectrometer are particularly stringent. TheElectron multipliers should have minimal spectral broadeningGenerate peaks and a linear response at both lowas well as at high ion arrival rates while allowingthat single ion eventsbe clearly distinguished from electronic noise.
[0007] Um diese Kriterien zu erfüllen, solltedie Ausgabe eines Elektronenvervielfachers infolge eines einzelnenIonenankunftsereignisses eine minimale zeitliche Verbreiterung (Spread)aufweisen, und die Impulshöhenverteilungder Elektronen sollte so schmal wie möglich sein. Zusätzlich solltedie Verstärkungdes Elektronenvervielfachers vorzugsweise in der Größenordnungvon 10⁶ oder größer sein, um zu ermöglichen,daß Einzelionenereignisseleicht von elektronischem Rauschen unterschieden werden.To meet these criteria, the output of an electron multiplier due to a single ion arrival event should have a minimal time spread and the pulse height distribution of the electrons should be as narrow as possible. In addition, the gain of the electron multiplier should preferably be on the order of 10 ⁶ or greater to allow single ion events to be easily distinguished from electronic noise.
[0008] FürIonenzählanwendungenhaben Mikrokanalplatten-Ionendetektoren bisher die zufriedenstellendstenMerkmale bzw. Charakteristika in Bezug auf diese Kriterien bereitgestellt.Unter optimalen Betriebsbedingungen kann der Dynamikbereich vonMikrokanalplatten-Ionendetektoren jedoch begrenzt sein.ForIonenzählanwendungenmicrochannel plate ion detectors have been the most satisfactory to dateFeatures are provided in relation to these criteria.Under optimal operating conditions, the dynamic range ofMicrochannel plate ion detectors, however, may be limited.
[0009] Unter der Bedingung einer hohen Verstärkung vonbeispielsweise 10⁶ – 10⁷ wirdder Ausgangsstrom eines Einzelkanals einer Mikrokanalplatte raumladungsgesättigt, waszu schmalen Impulshöhenverteilungen führt, diesich Gaussverteilungen nähern.Schmale Impulshöhenverteilungensind fürIonenzählvorrichtungen vorteilhaft,bei denen Zeit-Digital-Wandler("TDC") verwendet werden,weil sie es ermöglichen,daß dieMehrzahl der Einzelionenereignisse von elektronischem Rauschen unterschiedenwird. Schmale Impulshöhenverteilungensind auch fürdie Verwendung mit Analog-Digital-Wandlern ("ADC")vorteilhaft, weil sie eine genaue Quantisierung bei niedrigen Zählratenund einen verbesserten Dynamikbereich ermöglichen.Under the condition of a high gain, for example 10 ⁶ - 10 ⁷ of the output current is saturated space charge of a single channel of a microchannel plate, which leads to narrow pulse height distributions which approach Gaussian distributions. Narrow pulse height distributions are advantageous for ion counters that use time-to-digital converters ("TDC") because they allow the majority of single ion events to be distinguished from electronic noise. Narrow pulse height distributions are also advantageous for use with analog-to-digital converters ("ADC") because they enable accurate quantization at low count rates and an improved dynamic range.
[0010] Der maximale Ausgangsstrom einesMikrokanalplatten- Detektorsist durch die Erholungszeit der einzelnen Kanäle nach einer Bestrahlung unddie Gesamtzahl der je Zeiteinheit bestrahlten Kanäle begrenzt.Ionen, die auf einen Mikrokanalplatten-Detektor in einem Querbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysatorfallen, bestrahlen eine diskrete Fläche des Mikrokanalplatten-Detektors.Dementsprechend fallen Ionen, unabhängig von der Fläche derMikrokanalplatte, nur auf einen Teil der Gesamtzahl der verfügbaren Mikrokanäle. Wenndaher großeIonenströmeauf den Mikrokanalplatten-Ionendetektor fallen oder sich bei bestimmtenAusgangsströmenim Gleichgewichtszustand ein erheblicher Teil der Kanäle nacheiner Bestrahlung nicht vollständigerholt, wird die Gesamtverstärkungdes Mikrokanalplatten-Ionendetektors reduziert. Insbesondere werden dieletzten 20 % der Längeder Kanälein der letzten Verstärkungsstufedes Mikrokanalplatten-Ionendetektors zuerst durch diesen Sättigungspunktbegrenzt. Dies führtdazu, daß eineNichtlinearitätdes Ansprechens des Ionendetektors hervorgerufen wird, was bei einerquantitativen Analyse zu ungenauen Isotopenverhältnisbestimmungen und ungenauenMassenmessungen führt.The maximum output current of oneMicrochannel plate detectoris determined by the recovery time of the individual channels after radiation andlimits the total number of channels irradiated per unit of time.Ions applied to a microchannel plate detector in a lateral acceleration time-of-flight mass analyzerfall, irradiate a discrete area of the microchannel plate detector.Accordingly, ions fall regardless of the area of theMicrochannel plate, only on part of the total number of available microchannels. Iftherefore greation currentsfall on the microchannel plate ion detector or at certainoutput currentsin the state of equilibrium, a considerable part of the channelsradiation is not completethe overall gain is recoveredof the microchannel plate ion detector is reduced. In particular, thelast 20% of the lengthof the channelsin the final reinforcement stageof the microchannel plate ion detector first through this saturation pointlimited. this leads tothat anonlinearitythe response of the ion detector, which is caused by aquantitative analysis of inaccurate isotope ratio determinations and inaccurateMass measurements leads.
[0011] Um die maximale Eingangsereignisratezu erhöhen,mit der der Ionendetektor fertigwerden kann, bevor die Sättigungauftritt, könntedie Verstärkungder Mikrokanalplatte theoretisch reduziert werden. Das Reduzierender Verstärkungwürde jedocheine Verbreiterung der Impulshöhenverteilungbewirken und die Impulshöhenverteilungzu einer niedrigeren Intensitätverschieben, woraus sich eine Beeinträchtigung der Fähigkeitdes Ionendetektors, alle Einzelionenankünfte oberhalb der elektronischenRauschschwelle zu detektieren, ergibt.To increase the maximum input event rate that the ion detector can cope with, be before saturation occurs, the gain of the microchannel plate could theoretically be reduced. However, reducing the gain would broaden the pulse height distribution and shift the pulse height distribution to a lower intensity, thereby compromising the ability of the ion detector to detect all single ion arrivals above the electronic noise threshold.
[0012] Die Beschränkungen eines herkömmlichenMikrokanalplatten-Ionendetektorswerden nachstehend in weiteren Einzelheiten betrachtet. Insbesonderewerden zwei ein zickzackförmigangeordnetes Paar bildende Mikrokanalplatten betrachtet. Nachdemeine Elektronenwolke aus einem einzelnen Kanal in einer Mikrokanalplatteausgetreten ist, muß dieLadung innerhalb der Kanalwändewiederhergestellt werden. Füreine kreisförmigeMikrokanalplatte ist die Anzahl N der Kanäle gegeben durch:
[0013] Füreine kreisförmigeMikrokanalplatte mit einem Durchmesser von 25 mm, die Kanäle mit einem Durchmesservon 10 μmund einer Kanalteilung von 12 μmaufweist, beträgtdie Gesamtzahl N der Kanäle3,9 × 10⁶. Typischerweise beträgt der Gesamtwiderstand einersolchen einzelnen Mikrokanalplatte 10⁸ Ω. Daher beträgt der WiderstandR_c eines Einzelkanals der Mikrokanalplattein etwa 3,9 × 10¹⁴ Ω.For a circular microchannel plate with a diameter of 25 mm, which has channels with a diameter of 10 μm and a channel pitch of 12 μm, the total number N of the channels is 3.9 × 10 ⁶ . The total resistance of such a single microchannel plate is typically 10 ⁸ Ω. Therefore, the resistance R _{c of} a single channel of the microchannel plate is approximately 3.9 × 10 ¹⁴ Ω.
[0014] Die Gesamtkapazität einer einzelnen Mikrokanalplattekann genähertwerden, indem sie als ein Paar paralleler Metallplatten angesehenwird, die durch eine verhältnismäßig dünne Glasplattegetrennt sind. Die GesamtkapazitätC kann durch
[0015] Falls daher die Dicke d der Mikrokanalplatteals 0,46 mm angenommen wird, beträgt die Gesamtkapazität C einereinzigen Mikrokanalplatte 78 pF und die Kapazität C_c für jedenKanal der Mikrokanalplatte 2 × 10^–17 F.Therefore, if the thickness d of the microchannel plate is assumed to be 0.46 mm, the total capacitance C of a single microchannel plate is 78 pF and the capacitance C _c for each channel of the microchannel plate is 2 × 10 ^-17 F.
[0016] Die Zeitkonstante τ für die Erholungeines einzelnen Kanals in der Mikrokanalplatte nach einem Ionenereignisist durch C_cR_c = τgegeben.The time constant τ for the recovery of a single channel in the microchannel plate after an ion event is through C _c R _c = τ given.
[0017] In diesem Beispiel beträgt die Zeitkonstante τ für eineneinzelnen Kanal 7,8 ms. Fürein Paar von Mikrokanalplatten in einem zickzackförmig angeordnetenPaar führtein Primärionenereignisan der Eintrittsfläche derersten Mikrokanalplatte typischerweise dazu, daß Sekundärelektronen in etwa zehn Kanäle an derEintrittsflächeder zweiten Mikrokanalplatte bestrahlen. Unter der Annahme, daß die ersteund die zweite Mikrokanalplatte identisch sind, ist die maximaleIoneneintritts-Ereignisrate E an der ersten Mikrokanalplatte gegebendurch:
[0018] Dementsprechend beträgt die maximaleIoneneintritts-EreignisrateE_max an der ersten Mikrokanalplatte, dieohne einen erheblichen Gesamtverstärkungsverlust des ganzen Ionendetektorszulässigist, in etwa:
[0019] In dem vorstehend angegebenen Beispielbeträgtdie maximale Eintrittsereignisrate E_max 5 × 10⁶ Ereignisse/s. Bei einer mittleren Verstärkung von5 × 10⁶ entspricht dies einem maximalen AusgangsstromI_max von 4 × 10^–6 A.In the example given above, the maximum entry event rate E _{max is} 5 × 10 ⁶ events / s. With an average gain of 5 × 10 ⁶ , this corresponds to a maximum output current I _max of 4 × 10 ^-6 A.
[0020] Querbeschleunigungs-Flugzeit-Massenspektrometerweisen gewöhnlichbei Abtast-Wiederholungsraten von einigen zehn kHz sehr große Ionenströme auf.Unter diesen Bedingungen nähertsich der in die Mikrokanalplatte eintretende Ionenstrom einem stetigenGleichstrom. Die Verstärkungder Mikrokanalplatte ist konstant, bis der Ausgangsstrom der Mikrokanalplattein etwa 10 % des durch die Mikrokanalplatte fließenden verfügbaren Stroms, d.h. des Strip-Stroms übersteigt.In dem vorstehend angegebenen Beispiel beträgt der maximale AusgangsstromI_max 10^–6 A,wenn 1000 V überdie Mikrokanalplatte aufrechterhalten werden.Lateral acceleration time-of-flight mass spectrometers usually have very large ion currents at sample repetition rates of several tens kHz. Under these conditions, the ion current entering the microchannel plate approaches a steady direct current. The gain of the microchannel plate is constant until the output current of the microchannel plate is approximately 10% of the ver flowing through the microchannel plate available current, ie the strip current exceeds. In the example given above, the maximum output current I _{max is} 10 ^-6 A when 1000 V is maintained across the microchannel plate.
[0021] Es wurden mehrere Verfahren entwickelt,um diese Beschränkungdes maximalen Ausgangsstroms einer Mikrokanalplatte zu überwinden.Beispielsweise wird durch Reduzieren des Widerstands der Mikrokanalplattedie Zeitkonstante τ für die Kanalerholungreduziert und der verfügbareStrip- Strom erhöht, wodurchder maximale Ausgangsstrom der Mikrokanalplatte erhöht wird.Es gibt jedoch auch praktische Beschränkungen. Der negative Temperaturkoeffizientdes Widerstands der Kanalwändein der Mikrokanalplatte führtschließlich zueiner thermischen Instabilität,wenn der Widerstand der Mikrokanalplatte verringert wird. Dies bewirkteine Erwärmungder Mikrokanalplatte, die zu einer Ionenrückkopplung führen kann,woraus sich ein thermisches Durchgehen ergibt, das zu einem lokalenSchmelzen des Glases der Mikrokanalplatte führen kann. Der Mechanismus,durch den Wärmevon einer Mikrokanalplatte abgeführtwird, erfolgt vorherrschend durch Abstrahlung von der Oberfläche derMikrokanalplatte, und die Wärmeabfuhrist daher direkt proportional zur freiliegenden Oberfläche derMikrokanalplatte.Several methods have been developedaround this limitationto overcome the maximum output current of a microchannel plate.For example, by reducing the resistance of the microchannel platethe time constant τ for channel recoveryreduced and the availableStrip current increases, causingthe maximum output current of the microchannel plate is increased.However, there are practical limitations. The negative temperature coefficientthe resistance of the channel wallsleads in the microchannel platefinally tothermal instability,when the resistance of the microchannel plate is reduced. this causesa warmingthe microchannel plate, which can lead to ion feedback,resulting in a thermal runaway that leads to a local oneMelting the glass of the microchannel plate can result. The mechanismthrough the heatdissipated from a microchannel plateis predominantly done by radiation from the surface of theMicrochannel plate, and heat dissipationis therefore directly proportional to the exposed surface of theMicrochannel plate.
[0022] Es wurde experimentell herausgefunden,daß esnicht praktikabel ist, Mikrokanalplatten bei Wärmeerzeugungsniveaus oberhalbvon 0,01 W/cm² zu betreiben. Für eine kreisförmige Mikrokanalplattemit einem Durchmesser von 33 mm, die bei einer Vorspannung von 1000V gehalten wird, entspricht diese Wärmeerzeugungsrate einer Mikrokanalplattemit einem Gesamtwiderstand von etwa 10⁷ Ω. Es seibemerkt, daß infolge dieserBegrenzung des Gesamtwiderstands der Mikrokanalplatte der maximaleAusgangsstrom der Mikrokanalplatte nicht erhöht werden kann, indem einfachder Durchmesser der Kanälein der Mikrokanalplatte verringert wird, um die Anzahl der je FlächeneinheitverfügbarenKanälezu erhöhen.Beispielsweise weist eine kreisförmigeMikrokanalplatte mit einem Durchmesser von 33 mm entsprechend einemaktiven Durchmesser von 25 mm, die Kanäle mit einem Durchmesser von10 μm undeiner Kanalteilung von 12 μm aufweist,insgesamt 3,9 × 10⁶ Kanäleauf. Falls die Mikrokanalplatte einen Gesamtwiderstand von 10⁷ Ω aufweist,beträgtder Widerstand jedes Kanals 3,9 × 10¹³ Ω. Für eine kreisförmige Mikrokanalplattemit dem gleichen Durchmesser, dem gleichen Gesamtwiderstand, einemverringerten Kanaldurchmesser von 5 μm und einer verringerten Kanalteilungvon 6 μmbeträgtdie Gesamtanzahl der Kanäle1,6 × 10⁷. Demgemäß weistjeder Kanal nun einen erhöhtenWiderstand von 1,6 × 10¹⁴ Ω auf.In diesem Beispiel wird gezeigt, daß durch Verringern des Durchmessersund der Teilung der Kanälein der Mikrokanalplatte die Gesamtzahl der Kanäle um einen Faktor von etwa × 4 erhöht wird.Der Widerstand je Kanal und damit die Zeitkonstante für die Erholungeines einzelnen Kanals τ wirdjedoch auch um den gleichen Faktor erhöht. Daher wird keine Gesamtverstärkung desmaximalen Ausgangsstroms der Mikrokanalplatte erhalten.It has been found experimentally that it is impractical to operate microchannel plates at heat generation levels above 0.01 W / cm ² . For a circular microchannel plate with a diameter of 33 mm, which is kept at a bias of 1000 V, this heat generation rate corresponds to a microchannel plate with a total resistance of approximately 10 ⁷ Ω. It should be noted that due to this limitation of the overall resistance of the microchannel plate, the maximum output current of the microchannel plate cannot be increased simply by reducing the diameter of the channels in the microchannel plate in order to increase the number of channels available per unit area. For example, a circular microchannel plate with a diameter of 33 mm, corresponding to an active diameter of 25 mm, which has channels with a diameter of 10 μm and a channel pitch of 12 μm, has a total of 3.9 × 10 ⁶ channels. If the microchannel plate has a total resistance of 10 ⁷ Ω, the resistance of each channel is 3.9 × 10 ¹³ Ω. For a circular microchannel plate with the same diameter, the same total resistance, a reduced channel diameter of 5 μm and a reduced channel pitch of 6 μm, the total number of channels is 1.6 × 10 ⁷ . Accordingly, each channel now has an increased resistance of 1.6 × 10 ¹⁴ Ω. This example shows that by reducing the diameter and pitch of the channels in the microchannel plate, the total number of channels is increased by a factor of about x 4. However, the resistance per channel and thus the time constant for the recovery of a single channel τ is also increased by the same factor. Therefore, no overall gain of the maximum output current of the microchannel plate is obtained.
[0023] Ein direktes Kühlen der Mikrokanalplatte ermöglicht theoretischdie Verwendung von Mikrokanalplatten mit einem sehr niedrigen Widerstand.Ein solches direktes Kühlenist jedoch in den meisten Situationen nicht praktikabel ausführbar.Theoretically, direct cooling of the microchannel plate enablesthe use of microchannel plates with a very low resistance.Such direct coolinghowever, is not practicable in most situations.
[0024] Ein anderes Verfahren zum Erhöhen desmaximalen Ausgangsstroms der Mikrokanalplatte besteht darin, denankommenden Ionenstrahl übereine verhältnismäßig große Mikrokanalplatteoder überdie Eintrittsflächemehrerer Mikrokanalplatten zu dispergieren. Durch diese Dispersiondes Ionenstrahls wird die Anzahl der verfügbaren Kanäle erhöht, ohne daß die Eigenschaften der einzelnenKanälein der Mikrokanalplatte geändertwerden. Der Gesamtwiderstand des Mikrokanalplatten-Ionendetektorswird daher verringert, was zu einem höheren verfügbaren Strip-Strom und damitzu einem höherenEinsetzniveau der Kanalsättigungführt.Another method of increasing themaximum output current of the microchannel plate is theincoming ion beam overa relatively large microchannel plateor aboutthe entrance areato disperse several microchannel plates. Through this dispersionof the ion beam increases the number of available channels without changing the properties of eachchannelschanged in the microchannel platebecome. The total resistance of the microchannel plate ion detectoris therefore reduced, resulting in a higher available strip current and henceto a higher oneUse level of channel saturationleads.
[0025] Bei dieser Anordnung kann die Mikrokanalplattebzw. könnendie Mikrokanalplatten unter verhältnismäßig stabilenBedingungen betrieben werden, weil die für die Strahlungskühlung derMikrokanalplatte bzw. der Mikrokanalplatten verfügbare Oberfläche auchvergrößert ist.Das absichtliche Divergieren des Ionenstrahls, während er zum Ionendetektorläuft,ist jedoch in vielen Situationen, abhängig von der Geometrie und derGröße einesindividuellen Massenspektrometers, unpraktisch. Weiterhin müssen zumDivergieren des Ionenstrahls elektrische Felder im Bereich des Massenspektrometersstromaufwärtsdes Ionendetektors bereitgestellt werden. Dies ist besonders nachteiligbei einem Flugzeit-Massenspektrometer, bei dem der Bereich stromaufwärts desIonendetektors ein Driftbereich ist, weil das Einbringen eines elektrischenFelds in den Driftbereich die Auflösung und die Massenmeßgenauigkeitdes Ionendetektionssystems beeinträchtigen kann. Zusätzlich müssen dieelektrischen Feldbedingungen geändertwerden, wenn negative und positive Ionen detektiert werden. Daherist ein Divergieren des Ionenstrahls für dieses Problem keine praktischanwendbare Lösung.With this arrangement, the microchannel plateor canthe microchannel plates under relatively stableConditions are operated because of the radiation cooling of theMicrochannel plate or the available surface alsois enlarged.The deliberate divergence of the ion beam while it is going to the ion detectorrunning,is, however, dependent on the geometry and the in many situationsSize oneindividual mass spectrometer, impractical. Furthermore, theDiverging the ion beam electric fields in the area of the mass spectrometerupstreamof the ion detector can be provided. This is particularly disadvantageousin a time-of-flight mass spectrometer in which the area upstream of theIon detector is a drift area because of the introduction of an electrical oneField in the drift range, the resolution and the mass measurement accuracyof the ion detection system. In addition, theelectrical field conditions changedwhen negative and positive ions are detected. Thereforedivergence of the ion beam is not practical for this problemapplicable solution.
[0026] Es ist daher erwünscht, einen verbesserten Detektorfür einMassenspektrometer bereitzustellen.It is therefore desirable to have an improved detectorfor aTo provide mass spectrometers.
[0027] Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegendenErfindung ist ein Detektor zur Verwendung in einem Massenspektrometervorgesehen. Der Detektor weist eine Mikrokanalplatte auf, wobeibei der Verwendung Teilchen auf einer Eintrittsfläche derMikrokanalplatte empfangen werden und Elektronen von einer Austrittsfläche derMikrokanalplatte abgegeben werden, wobei die Austrittsfläche eineerste Flächebzw. einen ersten Bereich aufweist. Der Detektor weist weiter eineDetektionsvorrichtung mit einer Detektionsfläche auf, die dafür eingerichtetist, bei der Verwendung wenigstens einige der von der Mikrokanalplatteabgegebenen Elektronen zu empfangen, wobei die Detektionsfläche einezweite Flächebzw. einen zweiten Bereich aufweist. Die zweite Fläche isterheblich größer alsdie erste Fläche.According to a first aspect of the present invention, a detector is provided for use in a mass spectrometer. The detector has a microchannel plate, in use particles being received on an entry surface of the microchannel plate and electrons being emitted from an exit surface of the microchannel plate, the exit surface being a first surface or a first surface Area. The detector also has a detection device with a detection surface, which is set up to receive at least some of the electrons emitted by the microchannel plate when in use, the detection surface having a second surface or a second region. The second area is considerably larger than the first area.
[0028] Gemäß einer anderen bevorzugtenAusführungsformist die zweite Flächeum wenigstens 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45%, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder100 % größer alsdie erste Fläche.Vorzugsweise ist die zweite Flächeum wenigstens 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder500 % größer alsdie erste Fläche.According to another preferredembodimentis the second surfaceby at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or100% larger thanthe first area.Preferably the second surfaceby at least 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or500% larger thanthe first area.
[0029] Gemäß einem anderen Aspekt dervorliegenden Erfindung ist ein Detektor zur Verwendung in einem Massenspektrometervorgesehen, wobei der Detektor eine Mikrokanalplatte aufweist, wobeibei der Verwendung Teilchen an einer Eintrittsfläche der Mikrokanalplatte empfangenwerden und Elektronen von einer Austrittsfläche der Mikrokanalplatte abgegebenwerden, wobei durchschnittlich x Elektronen je Flächeneinheitvon der Austrittsflächeabgegeben werden. Der Detektor weist weiter eine Detektionsvorrichtungmit einer Detektionsflächeauf, die eingerichtet ist, um bei der Verwendung wenigstens einigeder von der Mikrokanalplatte erzeugten Elektronen zu empfangen,wobei durchschnittlich y Elektronen je Flächeneinheit auf der Detektionsfläche empfangenwerden und wobei x > yist.According to another aspect ofThe present invention is a detector for use in a mass spectrometerprovided, the detector having a microchannel plate, whereinreceive particles at an entrance surface of the microchannel plate when in useand electrons are emitted from an exit surface of the microchannel platewith an average of x electrons per unit areafrom the exit surfacebe delivered. The detector also has a detection devicewith a detection areaon that is set up to use at least someto receive the electrons generated by the microchannel plate,where an average of y electrons per unit area are received on the detection surfaceand where x> yis.
[0030] Vorzugsweise werden durchschnittlichx Elektronen je Flächeneinheitund je Zeiteinheit von der Austrittsfläche abgegeben und durchschnittlichy Elektronen je Flächeneinheitund je Zeiteinheit von der Detektionsfläche empfangen.Preferably averagex electrons per unit areaand emitted per unit of time from the exit surface and averagey electrons per unit areaand received by the detection area per unit of time.
[0031] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsformist x um wenigstens 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40%, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95% oder 100 % größer alsy. Vorzugsweise ist x um wenigstens 150 %, 200 %, 250 %, 300 %,350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer als die erste Fläche.According to a preferred embodimentx is at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100% greater thany. Preferably x is at least 150%, 200%, 250%, 300%,350%, 400%, 450% or 500% larger than the first area.
[0032] Vorzugsweise sind die vom Detektorempfangenen Teilchen Ionen, Photonen oder Elektronen.They are preferably from the detectorreceived particles ions, photons or electrons.
[0033] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsformwerden die von der Austrittsflächeder Mikrokanalplatte abgegebenen Elektronen in einen Bereich miteinem elektrischen Feld abgegeben. Der Detektor kann eine oder mehrereElektroden aufweisen, die so angeordnet sind, daß zwischen der Mikrokanalplatteund der Detektionsvorrichtung ein elektrisches Feld bereitgestelltist. Die eine oder die mehreren Elektroden können eine oder mehrere ringförmige Elektroden,eine oder mehrere Einzellinsenanordnungen mit drei oder mehr Elektroden,einen oder mehrere segmentierte Stabsätze, eine oder mehrere rohrförmige Elektrodenund/oder einen oder mehrere Quadrupol-, Hexapol-, Oktapol-Stabsätze oderStabsätzehöhererOrdnung aufweisen. Die eine oder die mehreren Elektroden können alternativoder zusätzlichmehrere Elektroden mit Öffnungen,die im wesentlichen die gleiche Fläche aufweisen und von denenElektronen bei der Verwendung durchgelassen werden, und/oder mehrereElektroden mit Öffnungen,die zur Detektionsvorrichtung hin zunehmend kleiner oder größer werdenund von denen Elektronen bei der Verwendung durchgelassen werden,einschließen.According to a preferred embodimentbe those of the exit surfaceemitted electrons in a region with the microchannel plategiven an electric field. The detector can be one or moreHave electrodes which are arranged so that between the microchannel plateand an electrical field is provided to the detection deviceis. The one or more electrodes can be one or more annular electrodes,one or more single lens arrangements with three or more electrodes,one or more segmented rod sets, one or more tubular electrodesand / or one or more quadrupole, hexapole, octapol rod sets orsets ofhigherShow order. The one or more electrodes can alternativelyor additionallyseveral electrodes with openings,which have essentially the same area and of whichElectrons are let through when used, and / or moreElectrodes with openings,which become increasingly smaller or larger towards the detection deviceand which let electrons pass in use,lock in.
[0034] Gemäß der bevorzugten Ausführungsformwird die Austrittsflächeder Mikrokanalplatte auf einem ersten Potential gehalten und dieDetektionsflächeder Detektionsvorrichtung auf einem zweiten Potential gehalten.Das zweite Potential ist vorzugsweise positiver als das erste Potential.Die Potentialdifferenz zwischen der Oberfläche der Detektionsvorrichtungund der Austrittsflächeder Mikrokanalplatte kann aus der folgenden Gruppe ausgewählt werden:0 – 50V, 50 – 100V, 100 – 150V, 150 – 200V, 200 – 250V, 250 – 300V, 300 – 350V, 350 – 400V, 400 – 450V, 450 – 500V, 500 – 550V, 550 – 600V, 600 – 650V, 650 – 700V, 700 – 750 V,750 – 800V, 800 – 850V, 850 – 900V, 900 – 950V, 950 – 1000V, 1,0 – 1,5kV, 1,5 – 2,0kV, 2,0 – 2,5kV, > 2,5 kV und < 10 kV.According to the preferred embodimentbecomes the exit surfacethe microchannel plate is kept at a first potential and thedetection areathe detection device is kept at a second potential.The second potential is preferably more positive than the first potential.The potential difference between the surface of the detection deviceand the exit surfacethe microchannel plate can be selected from the following group:0 - 50V, 50-100V, 100-150V, 150-200V, 200-250V, 250-300V, 300-350V, 350-400V, 400-450V, 450-500V, 500-550V, 550-600V, 600-650V, 650-700V, 700 - 750 V,750-800V, 800-850V, 850-900V, 900-950V, 950-1000V, 1.0 - 1.5kV, 1.5 - 2.0kV, 2.0 - 2.5kV,> 2.5 kV and <10 kV.
[0035] Gemäß einer anderen Ausführungsformkönnendie eine oder die mehreren Elektroden, die zwischen der Mikrokanalplatteund der Detektionsflächeangeordnet sind, auf einem dritten und/oder einem vierten und/odereinem fünftenPotential gehalten werden. Das dritte und/oder das vierte und/oderdas fünftePotential könnenim wesentlichen dem ersten und/oder dem zweiten Potential gleichen,positiver sein als das erste und/oder das zweite Potential und/odernegativer sein als das erste und/oder das zweite Potential. Vorzugsweisewird die Potentialdifferenz zwischen dem dritten und/oder dem viertenund/oder dem fünftenPotential und dem ersten und/oder dem zweiten Potential aus derfolgenden Gruppe ausgewählt:0 – 50V, 50 – 100V, 100 – 150V, 150 – 200V, 200 – 250V, 250 – 300V, 300 – 350V, 350 – 400V, 400 – 450V, 450 – 500V, 500 – 550V, 550 – 600V, 600 – 650V, 650 – 700V, 700 – 750V, 750 – 800V, 800 – 850V, 850 – 900V, 900 – 950 V,950 – 1000V, 1,0 – 1,5kV, 1,5 – 2,0kV, 2,0 – 2,5kV, > 2,5 kV und < 10 kV.According to another embodimentcanthe one or more electrodes between the microchannel plateand the detection areaare arranged on a third and / or a fourth and / ora fifthPotential are kept. The third and / or the fourth and / orthe fifthPotentialessentially the same as the first and / or the second potential,be more positive than the first and / or the second potential and / orbe more negative than the first and / or the second potential. Preferablybecomes the potential difference between the third and / or the fourthand / or the fifthPotential and the first and / or the second potential from theselected the following group:0 - 50V, 50-100V, 100-150V, 150-200V, 200-250V, 250-300V, 300-350V, 350-400V, 400-450V, 450-500V, 500-550V, 550-600V, 600-650V, 650-700V, 700 - 750V, 750-800V, 800-850V, 850-900V, 900 - 950 V,950-1000V, 1.0 - 1.5kV, 1.5 - 2.0kV, 2.0 - 2.5kV,> 2.5 kV and <10 kV.
[0036] Gemäß einer Ausführungsformliegen das dritte und/oder das vierte und/oder das fünfte Potentialzwischen dem ersten und/oder dem zweiten Potential.According to one embodimentlie the third and / or the fourth and / or the fifth potentialbetween the first and / or the second potential.
[0037] Vorzugsweise weist der Detektor weitereine Gitterelektrode auf, die zwischen der Mikrokanalplatte undder Detektionsvorrichtung angeordnet ist. Die Gitterelektrode kannim wesentlichen halbkugelförmigoder auf andere Weise nichtplanar sein.The detector preferably has furthera grid electrode between the microchannel plate andthe detection device is arranged. The grid electrode canessentially hemisphericalor be otherwise non-planar.
[0038] Gemäß einer Ausführungsformweist die Detektionsvorrichtung einen einzigen Detektionsbereichauf. Der einzige Detektionsbereich kann einen Elektronenvervielfacher,einen Szintillator, eine Photoelektronenvervielfacher-Röhre odereine oder mehrere Mikrokanalplatten aufweisen. Gemäß einerbevorzugten Ausführungsformweist die Detektionsvorrichtung eine oder mehrere Mikrokanalplattenauf, die bei der Verwendung übereine erste Anzahl von Kanälenwenigstens einige der von der zweiten Anzahl von Kanälen derstromaufwärtsder Detektionsvorrichtung angeordneten Mikrokanalplatte abgegebenenElektronen empfangen, wobei die erste Anzahl von Kanälen erheblichgrößer istals die zweite Anzahl von Kanälen.According to one embodiment, the detection device has a single detection area. The only detection area can be an electron multiplier, a scintillator, a photoelectron multiplier have multiple tubes or one or more microchannel plates. According to a preferred embodiment, the detection device has one or more microchannel plates which, when used over a first number of channels, receive at least some of the electrons emitted by the second number of channels of the microchannel plate arranged upstream of the detection device, the first number of channels being considerably larger is than the second number of channels.
[0039] Gemäß einer anderen bevorzugtenAusführungsformweist die Detektionsvorrichtung einen ersten Detektionsbereich undwenigstens einen zweiten getrennten Detektionsbereich auf. Der zweiteDetektionsbereich kann von dem ersten Detektionsbereich beabstandetsein. Der erste und der zweite Detektionsbereich können imwesentlichen gleiche Detektionsflächen oder alternativ erheblichverschiedene Detektionsflächen aufweisen.According to another preferredembodimentthe detection device has a first detection area andat least a second separate detection area. The secondDetection area can be spaced from the first detection areahis. The first and the second detection area can be in theessentially identical detection areas or alternatively considerablyhave different detection areas.
[0040] Gemäß einer Ausführungsformist die Flächedes ersten Detektionsbereichs um einen Prozentsatz p größer alsdie Flächedes zweiten Detektionsbereichs, wobei p aus der folgenden Gruppeausgewähltist: < 10 %, 10 – 20 %,20 – 30%, 30 – 40%, 40 – 50%, 50 – 60%, 60 – 70%, 70 – 80%, 80 – 90% und > 90 %.According to one embodimentis the areaof the first detection range by a percentage p greater thanthe areaof the second detection area, where p from the following groupselectedis: <10%, 10 - 20%,20-30%, 30-40%, 40-50%, 50-60%, 60-70%, 70-80%, 80-90% and> 90%.
[0041] Vorzugsweise ist bei der Verwendungdie Anzahl der von der ersten Detektionsfläche empfangenen Elektronenum einen Prozentsatz q größer alsdie Anzahl der von der zweiten Detektionsfläche empfangenen Elektronen,wobei q aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: < 10 %, 10 – 20 %, 20 – 30 %, 30 – 40 %, 40 – 50 %, 50 – 60 %, 60 – 70 %, 70 – 80 %, 80 – 90 % und > 90 %.Preferably in usethe number of electrons received by the first detection areaby a percentage q greater thanthe number of electrons received by the second detection surface,where q is selected from the following group: <10%, 10-20%, 20-30%, 30-40%, 40-50%, 50-60%, 60-70%, 70-80%, 80- 90% and> 90%.
[0042] Eine bevorzugte Ausführungsformweist wenigstens eine Elektrode auf, die so eingerichtet ist, daß bei derVerwendung wenigstens einige von der Mikrokanalplatte abgegebeneElektronen zum ersten Detektionsbereich geführt werden und/oder wenigstenseinige der von der Mikrokanalplatte abgegebenen Elektronen zum zweitenDetektionsbereich geführtwerden. Der erste und/oder der zweite Detektions bereich können eine odermehrere Mikrokanalplatten, einen Elektronenvervielfacher, einenSzintillator oder eine Photoelektronenvervielfacher-Röhre aufweisen.Vorzugsweise weist die Detektionsvorrichtung wenigstens ein zickzackförmig angeordnetesPaar von Mikrokanalplatten auf.A preferred embodimenthas at least one electrode which is set up so that theUse at least some of the microchannel plateElectrons are led to the first detection area and / or at leastsome of the electrons emitted by the microchannel plate to the secondDetection area ledbecome. The first and / or the second detection area can one orseveral microchannel plates, one electron multiplier, oneHave a scintillator or a photomultiplier tube.The detection device preferably has at least one arranged in a zigzag shapePair of microchannel plates on.
[0043] Der Detektor kann weiter wenigstenseine Kollektorplatte aufweisen, die eingerichtet ist, um bei der Verwendungwenigstens einige von der Detektionsvorrichtung erzeugte oder abgegebeneElektronen zu empfangen. Die wenigstens eine Kollektorplatte kannso geformt sein, daß einezeitliche Verbreiterung der Flugzeit der auf die Detektionsvorrichtungeinfallenden Elektronen wenigstens teilweise kompensiert wird. Alternativ oderzusätzlichkann die Detektionsvorrichtung so geformt sein, daß eine zeitlicheVerbreiterung der Flugzeit der auf die Detektionsvorrichtung einfallendenElektronen wenigstens teilweise kompensiert wird. Vorzugsweise sindeine oder mehrere Elektroden auch so eingerichtet, daß eine zeitlicheVerbreiterung der Flugzeit der auf die Detektionsvorrichtung einfallendenElektronen wenigstens teilweise kompensiert wird. Die eine oderdie mehreren Elektroden könnenso eingerichtet sein, daß vonverschiedenen Abschnitten der Mikrokanalplatte abgegebene Elektronenbeschleunigt oder verzögertwerden oder die Elektronen um unterschiedliche Beträge beschleunigtwerden, um die zeitliche Verbreiterung der Flugzeit der Elektronenzu kompensieren. Beispielsweise können die vom Zentrum der Mikrokanalplatteabgegebenen Elektronen in bezug auf die von den anderen Abschnittender Mikrokanalplatte abgegebenen Elektronen beschleunigt werden.The detector can at least continuehave a collector plate that is configured to be usedat least some generated or released by the detection deviceTo receive electrons. The at least one collector plate canbe shaped so that atemporal broadening of the flight time to the detection deviceincident electrons is at least partially compensated. Alternatively oradditionallythe detection device can be shaped so that a temporalBroadening the flight time of the incident on the detection deviceElectrons is at least partially compensated. Are preferredone or more electrodes also set up so that a temporalBroadening the flight time of the incident on the detection deviceElectrons is at least partially compensated. One orthe multiple electrodes canbe set up in such a way thatdifferent portions of the microchannel plateaccelerated or deceleratedor the electrons are accelerated by different amountsbe the temporal broadening of the flight time of the electronsto compensate. For example, those from the center of the microchannel plateemitted electrons with respect to those from the other sectionsthe electrons emitted by the microchannel plate are accelerated.
[0044] Gemäß einem anderen Aspekt siehtdie Erfindung einen Detektor zur Verwendung in einem Massenspektrometervor, wobei der Detektor eine Mikrokanalplatte aufweist, wobei beider Verwendung Teilchen an einer Eintrittsfläche der Mikrokanalplatte empfangenwerden und Elektronen von einer Austrittsfläche der Mikrokanalplatte abgegebenwerden, wobei die Austrittsflächeeine erste Flächeaufweist. Der Detektor weist weiter eine Detektionsvorrichtung,die eine Detektionsflächemit einer zweiten Flächeaufweist, und eine erste Vorrichtung, die zwischen der Mikrokanalplatteund der Detektionsvorrichtung angeordnet ist, auf. Die erste Vorrichtungist so eingerichtet, daß siewenigstens einige der von der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte abgegebenenElektronen empfängtund Photonen erzeugt. Eine zweite Vorrichtung ist zwischen der erstenVorrichtung und der Detektionsvorrichtung angeordnet. Die zweiteVorrichtung ist dafüreingerichtet, daß siewenigstens einige der von der ersten Vorrichtung erzeugten Photonenempfängtund Elektronen abgibt. Die Detektionsfläche ist dafür eingerichtet, daß sie wenigstenseinige der von der zweiten Vorrichtung erzeugten Elektronen empfängt, wobeidie zweite Flächeerheblich größer alsdie erste Flächeist.Looks at another aspectthe invention a detector for use in a mass spectrometerbefore, wherein the detector has a microchannel plate, wherein atusing particles received at an entry surface of the microchannel plateand electrons are emitted from an exit surface of the microchannel platebe, the exit surfacea first surfacehaving. The detector also has a detection device,which is a detection areawith a second surfaceand a first device between the microchannel plateand the detection device is arranged on. The first deviceis set up so that itat least some of those emitted from the exit surface of the microchannel plateReceives electronsand generates photons. A second device is between the firstDevice and the detection device arranged. The secondDevice is for thatset up themat least some of the photons generated by the first devicereceivesand emits electrons. The detection area is set up so that it at leastreceives some of the electrons generated by the second device, whereinthe second surfacesignificantly larger thanthe first areais.
[0045] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsformist die zweite Flächeum wenigstens 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45%, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder100 % größer alsdie erste Fläche.Vorzugsweise ist die zweite Flächeum wenigstens 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder500 % größer alsdie erste Fläche.According to a preferred embodimentis the second surfaceby at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or100% larger thanthe first area.Preferably the second surfaceby at least 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or500% larger thanthe first area.
[0046] Gemäß einem weiteren Aspekt dervorliegenden Erfindung ist ein Detektor zur Verwendung in einem Massenspektrometervorgesehen, wobei der Detektor eine Mikrokanalplatte aufweist, wobeibei der Verwendung Teilchen an einer Eintrittsfläche der Mikrokanalplatte empfangenwerden und Elektronen von einer Austrittsfläche der Mikrokanalplatte abgegebenwerden, wobei durchschnittlich x Elektronen je Flächeneinheitvon der Austrittsflächeabgegeben werden. Der Detektor weist weiter eine Detektionsvorrichtungmit einer Detektionsfläche,die eine zweite Flächeaufweist, und eine erste Vorrichtung, die zwischen der Mikrokanalplatteund der Detektionsvorrichtung angeordnet ist, auf. Die erste Vorrichtungist dafüreingerichtet, wenigstens einige der von der Austrittsfläche abgegebenenElektronen zu empfangen und Photonen zu erzeugen. Eine zweite Vorrichtungist zwischen der ersten Vorrichtung und der Detektionsvorrichtungangeordnet und dafüreingerichtet, wenigstens einige der von der ersten Vorrichtung erzeugtenPhotonen zu empfangen und Elektronen abzugeben. Die Detektionsfläche istdafür eingerichtet,wenigstens einige der von der zweiten Vorrichtung erzeugten Elektronenzu empfangen, und sie empfängtdurchschnittlich y Elektronen je Flächeneinheit, wobei x > y ist.According to a further aspect of the present invention, a detector is provided for use in a mass spectrometer, the detector having a microchannel plate, particles being received in use on an entry surface of the microchannel plate and electrons being emitted from an exit surface of the microchannel plate, an average of x electrons are emitted from the exit surface per unit area. The detector further has a detection device with a detection surface which has a second surface and a first device which is arranged between the microchannel plate and the detection device. The first device is set up for at least some to receive the electrons emitted by the exit surface and generate photons. A second device is arranged between the first device and the detection device and is set up to receive at least some of the photons generated by the first device and to release electrons. The detection area is set up to receive at least some of the electrons generated by the second device, and it receives an average of y electrons per unit area, where x> y.
[0047] Gemäß der bevorzugten Ausführungsformist x um wenigstens 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40%, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95% oder 100 % größer alsy. Vorzugsweise ist x um wenigstens 150 %, 200 %, 250 %, 300 %,350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer als y.According to the preferred embodimentx is at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100% greater thany. Preferably x is at least 150%, 200%, 250%, 300%,350%, 400%, 450% or 500% greater than y.
[0048] Gemäß einem weiteren Aspekt siehtdie vorliegende Erfindung einen Detektor zur Verwendung in einemMassenspektrometer vor, wobei der Detektor eine Mikrokanalplatteaufweist, wobei bei der Verwendung Teilchen an einer Eintrittsfläche derMikrokanalplatte empfangen werden und Elektronen von einer Austrittsfläche derMikrokanalplatte abgegeben werden, wobei die Austrittsfläche eineerste Flächeaufweist. Der Detektor weist weiter eine Detektionsvorrichtung miteiner Detektionsfläche,die eine zweite Flächeaufweist, und eine erste Vorrichtung, die zwischen der Mikrokanalplatteund der Detektionsvorrichtung angeordnet ist, auf. Die erste Vorrichtungist dafüreingerichtet, wenigstens einige der von der Austrittsfläche derMikrokanalplatte abgegebenen Elektronen zu empfangen und Photonenzu erzeugen. Die Detektionsflächeist dafüreingerichtet, wenigstens einige der von der ersten Vorrichtung erzeugtenPhotonen zu empfangen. Die zweite Fläche ist erheblich größer alsdie erste Fläche.According to another aspectthe present invention a detector for use in aMass spectrometer, the detector being a microchannel platehas, with the use of particles on an entry surface of theMicrochannel plate can be received and electrons from an exit surface of theMicrochannel plate are given, the exit surface is afirst areahaving. The detector also has a detection devicea detection area,the second surfaceand a first device between the microchannel plateand the detection device is arranged on. The first deviceis for thatset up at least some of the from the exit surface of theMicrochannel plate to receive emitted electrons and photonsto create. The detection areais for thatset up at least some of those generated by the first deviceTo receive photons. The second area is considerably larger thanthe first area.
[0049] Die zweite Fläche ist vorzugsweise um wenigstens5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %,60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % größer alsdie erste Fläche undkann um wenigstens 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450% oder 500 % größer alsdie erste Flächesein.The second area is preferably at least5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%,60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100% greater thanthe first area andcan be at least 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500% greater thanthe first areahis.
[0050] Gemäß einem weiteren Aspekt siehtdie vorliegende Erfindung einen Detektor zur Verwendung in einemMassenspektrometer vor, welcher eine Mikrokanalplatte aufweist,wobei bei der Verwendung Teilchen an einer Eintrittsfläche derMikrokanalplatte empfangen werden und Elektronen von einer Austrittsfläche derMikrokanalplatte abgegeben werden, wobei durchschnittlich x Elektronenje Flächeneinheitvon der Austrittsflächeabgegeben werden. Der Detektor weist weiter eine Detektionsvorrichtungund eine erste Vorrichtung auf, die zwischen der Mikrokanalplatteund der Detektionsvorrichtung angeordnet ist. Die erste Vorrichtungist dafür eingerichtet,wenigstens einige der von der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte abgegebenenElektronen zu empfangen und Photonen zu erzeugen. Die Detektionsvorrichtungist dafüreingerichtet, wenigstens einige der von der ersten Vorrichtung erzeugtenPhotonen zu empfangen und empfängtdurchschnittlich z Photonen je Flächeneinheit, wobei x > z ist.According to another aspectthe present invention a detector for use in aMass spectrometer, which has a microchannel plate,where particles are used on an entry surface of theMicrochannel plate can be received and electrons from an exit surface of theMicrochannel plate are emitted, with an average of x electronsper unit areafrom the exit surfacebe delivered. The detector also has a detection deviceand a first device located between the microchannel plateand the detection device is arranged. The first deviceis set upat least some of those emitted from the exit surface of the microchannel plateTo receive electrons and generate photons. The detection deviceis for thatset up at least some of those generated by the first deviceTo receive and receive photonson average z photons per unit area, where x> z.
[0051] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsformist x um wenigstens 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40%, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95% oder 100 % größer alsz. Vorzugsweise ist x um wenigstens 150 %, 200 %, 250 %, 300 %,350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer als z.According to a preferred embodimentx is at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100% greater thanz. Preferably x is at least 150%, 200%, 250%, 300%,350%, 400%, 450% or 500% greater than e.g.
[0052] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsformsind die Photonen UV-Photonen.According to a preferred embodimentthe photons are UV photons.
[0053] Gemäß einem weiteren Aspekt siehtdie vorliegende Erfindung ein Massenspektrometer mit einem vorstehendbeschriebenen Detektor vor.According to another aspectthe present invention is a mass spectrometer with a abovedescribed detector before.
[0054] Vorzugsweise bildet der Detektoreinen Teil eines Flugzeit-Massenanalysators.Gemäß einerAusführungsformweist das Massenspektrometer weiter einen mit dem Detektor verbundenenAnalog-Digital-Wandler ("ADC") und/oder einenmit dem Detektor verbundenen Zeit-Digital-Wandler ("TDC") auf.The detector preferably formspart of a time-of-flight mass analyzer.According to oneembodimentthe mass spectrometer also has one connected to the detectorAnalog-to-digital converter ("ADC") and / or onetime-to-digital converter ("TDC") connected to the detector.
[0055] Das Massenspektrometer kann weitereine Ionenquelle auf weisen, welche aus der Gruppe ausgewählt ist,die aus folgendem besteht: einer Elektrosprayionisations-Ionenquelle("ESI-Ionenquelle"), einer Atmosphärendruckionisations-Ionenquelle("API-Ionenquelle"), einer Atmosphärendruck-Ionenquellemit chemischer Ionisation ("APCI-Ionenquelle"), einer Atmosphärendruck-Photoionisations-Ionenquelle("APPI-Ionenquelle"), einer Laserdesorptionsionisations-Ionenquelle("LDI-Ionenquelle"), einer induktivgekoppelten Plasma-Ionenquelle ("ICP-Ionenquelle"), einer Ionenquellemit schnellem Atombeschuß ("FAB-Ionenquelle"), einer Flüssig-Sekundärionen-Massenspektrometrie-Ionenquelle("LSIMS-Ionenquelle"), einer Feldionisations-Ionenquelle("FI-Ionenquelle"), einer Felddesorptions-Ionenquelle("FD-Ionenquelle"), einer Elektronenstoß-Ionenquelle("EI-Ionenquelle"), einer Ionenquellemit chemischer Ionisation ("CI-Ionenquelle") und einer matrixunterstützten Laserdesorptionsionisations-Ionenquelle ("MALDI-Ionenquelle"). Die Ionenquellekann kontinuierlich oder gepulst sein.The mass spectrometer can continuehave an ion source which is selected from the group,which consists of the following: an electrospray ionization ion source("ESI ion source"), an atmospheric pressure ionization ion source("API ion source"), an atmospheric pressure ion sourcewith chemical ionization ("APCI ion source"), an atmospheric pressure photoionization ion source("APPI ion source"), a laser desorption ionization ion source("LDI ion source"), an inductivecoupled plasma ion source ("ICP ion source"), an ion sourcewith rapid atomic bombardment ("FAB ion source"), a liquid secondary ion mass spectrometry ion source("LSIMS ion source"), a field ionization ion source("FI ion source"), a field desorption ion source("FD ion source"), an electron impact ion source("EI ion source"), an ion sourcewith chemical ionization ("CI ion source") and a matrix-assisted laser desorption ionization ion source ("MALDI ion source"). The ion sourcecan be continuous or pulsed.
[0056] Ein weiterer Aspekt der vorliegendenErfindung sieht ein Verfahren zum Detektieren von Teilchen mit denfolgenden Schritten vor: Empfangen von Teilchen an einer Eintrittsfläche einerMikrokanalplatte und Abgeben von Elektronen von einer Austrittsfläche derMikrokanalplatte, wobei die Austrittsfläche eine erste Fläche aufweist.Das Verfahren weist weiter den Schritt des Empfangens von wenigstenseinigen der Elektronen auf einer Detektionsfläche einer Detektionsvorrichtung,mit einer zweiten Flächeauf, wobei die zweite Fläche erheblichgrößer alsdie erste Flächeist.Another aspect of the presentThe invention provides a method for detecting particles with thethe following steps: receiving particles at an entrance surface of aMicrochannel plate and emitting electrons from an exit surface of theMicrochannel plate, the exit surface having a first surface.The method further includes the step of receiving at least onesome of the electrons on a detection surface of a detection device,with a second surfaceon, the second area being significantlarger thanthe first areais.
[0057] Vorzugsweise ist die zweite Fläche um wenigstens5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %,60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % größer alsdie erste Fläche. Diezweite Flächekann um wenigstens 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450% oder 500 % größer seinals die erste Fläche.Preferably the second area is at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100% larger than the first area. The second area can be at least 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500% larger than the first area.
[0058] Gemäß einem weiteren Aspekt siehtdie vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Detektieren von Teilchenmit den folgenden Schritten vor: Empfangen von Teilchen an einerEintrittsflächeeiner Mikrokanalplatte, Abgeben von durchschnittlich x Elektronenje Flächeneinheitvon einer Austrittsflächeder Mikrokanalplatte und Empfangen von wenigstens einigen der Elektronenan einer Detektionsflächeeiner Detektionsvorrichtung, wobei die Detektionsfläche durchschnittlichy Elektronen je Flächeneinheitempfängtund wobei x > y ist.According to another aspectthe present invention a method for detecting particleswith the following steps: Receive particles at aentry surfacea microchannel plate, donating an average of x electronsper unit areafrom an exit surfacethe microchannel plate and receiving at least some of the electronson a detection surfacea detection device, the detection area being averagey electrons per unit areareceivesand where x> y.
[0059] Vorzugsweise ist x um wenigstens5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %,60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % größer alsy. Gemäß eineranderen Ausführungsformkann x um wenigstens 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450% oder 500 % größer als ysein.Preferably x is at least5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%,60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100% greater thany. According to oneanother embodimentcan x by at least 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500% greater than yhis.
[0060] Gemäß einem weiteren Aspekt siehtdie vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Detektieren von Teilchenmit den folgenden Schritten vor: Empfangen von Teilchen an einerEintrittsflächeeiner Mikrokanalplatte und Abgeben von Elektronen von einer Austrittsfläche derMikrokanalplatte, wobei die Austrittsfläche eine erste Fläche aufweist.Das Verfahren weist weiter die folgenden Schritte auf: Empfangenvon wenigstens einigen der Elektronen an einer ersten Vorrichtung,wobei die erste Vorrichtung ansprechend darauf Photonen erzeugt,Empfangen wenigstens einiger der Photonen an einer zweiten Vorrichtung,wobei die zweite Vorrichtung ansprechend darauf Elektronen erzeugtund abgibt, und Empfangen von wenigstens einigen der von der zweitenVorrichtung erzeugten Elektronen an einer Detektionsvorrichtung.Die Detektionsvorrichtung weist eine Detektionsfläche miteiner zweiten Flächeauf, wobei die zweite Flächegrößer alsdie erste Flächeist.According to another aspectthe present invention a method for detecting particleswith the following steps: Receive particles at aentry surfacea microchannel plate and donating electrons from an exit surface of theMicrochannel plate, the exit surface having a first surface.The method also has the following steps: Receiveof at least some of the electrons on a first device,the first device generating photons in response thereto,Receiving at least some of the photons on a second device,the second device generating electrons in responseand deliver, and receiving at least some of the secondDevice generated electrons on a detection device.The detection device has a detection surfacea second surfaceon, the second surfacelarger thanthe first areais.
[0061] Gemäß einer Ausführungsformist die zweite Flächeum wenigstens 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45%, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder100 % größer als dieerste Fläche.Gemäß eineranderen Ausführungsformist die zweite Flächeum wenigstens 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder500 % größer alsdie erste Fläche.According to one embodimentis the second surfaceby at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or100% bigger than thatfirst area.According to oneanother embodimentis the second surfaceby at least 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or500% larger thanthe first area.
[0062] Gemäß einem weiteren Aspekt siehtdie vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Detektieren von Teilchenmit den folgenden Schritten vor: Empfangen von Teilchen an einerEintrittsflächeeiner Mikrokanalplatte und Abgeben von durchschnittlich x Elektronenje Flächeneinheitvon einer Austrittsflächeder Mikrokanalplatte. Das Verfahren weist weiter die folgenden Schritteauf: Empfangen wenigstens einiger der Elektronen an einer erstenVorrichtung, wobei die erste Vorrichtung ansprechend darauf Photonenerzeugt, Empfangen von wenigstens einigen der Photonen an einerzweiten Vorrichtung, wobei die zweite Vorrichtung ansprechend daraufElektronen erzeugt und abgibt, und Empfangen wenigstens einigerder von der zweiten Vorrichtung erzeugten Elektronen an einer Detektionsfläche einerDetektionsvorrichtung, wobei die Detektionsfläche durchschnittlich y Elektronenje Flächeneinheitempfängt,wobei x > y ist.According to another aspectthe present invention a method for detecting particleswith the following steps: Receive particles at aentry surfacea microchannel plate and donate an average of x electronsper unit areafrom an exit surfacethe microchannel plate. The method further has the following stepson: receiving at least some of the electrons on a first oneThe device, the first device responsive to photonsgenerated, receiving at least some of the photons at onesecond device, the second device responsive theretoGenerates and emits electrons, and receives at least someof the electrons generated by the second device on a detection surface of aDetection device, the detection area averaging y electronsper unit areareceiveswhere x> y.
[0063] Gemäß einer Ausführungsformist x um wenigstens 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40%, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95% oder 100 % größer alsy. Gemäß einer anderenAusführungsformist x um wenigstens 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450% oder 500 % größer alsy.According to one embodimentx is at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100% greater thany. According to anotherembodimentx is at least 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500% greater thany.
[0064] Gemäß einem weiteren Aspekt siehtdie vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Detektieren von Teilchenmit den folgenden Schritten vor: Empfangen von Teilchen an einerEintrittsflächeeiner Mikrokanalplatte, Abgeben von Elektronen von einer Austrittsfläche derMikrokanalplatte, wobei die Austrittsfläche eine erste Fläche aufweist,Empfangen wenigstens einiger der Elektronen an einer Vorrichtung,wobei die Vorrichtung ansprechend darauf Photonen erzeugt, und Empfangenwenigstens einiger der von der Vorrichtung erzeugten Photonen aneiner Detektionsflächeeiner Detektionsvorrichtung mit einer zweiten Fläche, wobei die zweite Fläche erheblichgrößer alsdie erste Flächeist.According to another aspectthe present invention a method for detecting particleswith the following steps: Receive particles at aentry surfacea microchannel plate, donating electrons from an exit surface of theMicrochannel plate, the exit surface having a first surface,Receiving at least some of the electrons on a device,the device generating photons in response and receivingat least some of the photons generated by the devicea detection areaa detection device with a second surface, the second surface being considerablelarger thanthe first areais.
[0065] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsformist die zweite Flächeum wenigstens 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45%, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder100 % größer alsdie erste Fläche.Gemäß eineranderen Ausführungsformist die zweite Flächeum wenigstens 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder500 % größer alsdie erste Fläche.According to a preferred embodimentis the second surfaceby at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or100% larger thanthe first area.According to oneanother embodimentis the second surfaceby at least 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or500% larger thanthe first area.
[0066] Gemäß einem weiteren Aspekt siehtdie vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Detektieren von Teilchenmit den folgenden Schritten vor: Empfangen von Teilchen an einerEintrittsflächeeiner Mikrokanalplatte, Abgeben von durchschnittlich x Elektronenje Flächeneinheitvon einer Austrittsflächeder Mikrokanalplatte, Empfangen wenigstens einiger der Elektronenauf einer Vorrichtung, wobei die Vorrichtung ansprechend daraufPhotonen erzeugt, und Empfangen wenigstens einiger der von der Vorrichtungerzeugten Photonen an einer Detektionsfläche einer Detektionsvorrichtung,wobei die Detektionsflächedurchschnittlich z Photonen je Flächeneinheit empfängt, wobeix > z ist.According to another aspectthe present invention a method for detecting particleswith the following steps: Receive particles at aentry surfacea microchannel plate, donating an average of x electronsper unit areafrom an exit surfacethe microchannel plate, receiving at least some of the electronson a device, the device responsive to itGenerates photons and receive at least some of those from the devicegenerated photons on a detection surface of a detection device,being the detection areareceives an average of z photons per unit area, wherebyx> z is.
[0067] Vorzugsweise werden durchschnittlichx Elektronen je Flächeneinheitund je Zeiteinheit von der Austrittsfläche abgegeben und durchschnittlichz Photonen je Flächeneinheitund je Zeiteinheit von der Detektionsfläche empfangen.Preferably averagex electrons per unit areaand emitted per unit of time from the exit surface and averagez photons per unit areaand received by the detection area per unit of time.
[0068] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsformist x um wenigstens 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40%, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95% oder 100 % größer alsz. Gemäß eineranderen Ausführungsformist x um wenigstens 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 %oder 500 % größer alsz.According to a preferred embodiment, x is at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100% greater than z. According to another embodiment, x is at least 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500% larger than z.
[0069] Gemäß einem weiteren Aspekt siehtdie vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Massenspektrometrievor, das ein Verfahren zum Detektieren von Teilchen, wie es vorstehendbeschrieben wurde, einschließt.According to another aspectthe present invention a method for mass spectrometrybefore, which is a method for detecting particles as described abovehas been described.
[0070] Gemäß einem weiteren Aspekt siehtdie vorliegende Erfindung einen Detektor zur Verwendung in einemMassenspektrometer vor, wobei der Detektor eine Mikrokanalplatteaufweist, wobei bei der Verwendung Teilchen an einer Eintrittsfläche derMikrokanalplatte empfangen werden und Elektronen von einer Austrittsfläche derMikrokanalplatte abgegeben werden, wobei die Austrittsfläche eineerste Flächeaufweist. Der Detektor weist weiter eine Detektionsvorrichtung miteiner Detektionsflächeauf, die dafüreingerichtet ist, bei der Verwendung wenigstens einige der von derMikrokanalplatte abgegebenen Elektronen zu empfangen, wobei die Detektionsfläche einezweite Flächeaufweist. Zu einer ersten Zeit t₁ werdenvon der Mikrokanalplatte abgegebene Elektronen an einem ersten Abschnittoder Bereich der Detektionsflächeempfangen, und zu einer zweiten späteren Zeit t₂ werdenvon der Mikrokanalplatte abgegebene Elektronen an einem zweitenverschiedenen Abschnitt oder Bereich der Detektionsfläche empfangen.According to a further aspect, the present invention provides a detector for use in a mass spectrometer, the detector having a microchannel plate, in use particles being received at an entry surface of the microchannel plate and electrons being emitted from an exit surface of the microchannel plate, the exit surface being a has first surface. The detector further has a detection device with a detection surface, which is set up to receive at least some of the electrons emitted by the microchannel plate when in use, the detection surface having a second surface. At a first time t ₁ , electrons emitted from the microchannel plate are received at a first section or area of the detection area, and at a second later time t ₂ , electrons emitted from the microchannel plate are received at a second different section or area of the detection area.
[0071] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsformwerden zu einer dritten, Zeit t₃, die später liegtals die zweite Zeit t₂, von der Mikrokanalplatteabgegebene Elektronen am ersten Abschnitt oder Bereich der Detektionsfläche empfangen.Zu einer vierten Zeit t₄, die später liegtals die dritte Zeit t₃, können vonder Mikrokanalplatte abgegebene Elektronen an dem zweiten Abschnittoder Bereich der Detektionsflächeempfangen werden.According to a preferred embodiment, at a third time t ₃ , which is later than the second time t ₂ , electrons emitted by the microchannel plate are received at the first section or area of the detection area. At a fourth time t ₄ , which is later than the third time t ₃ , electrons emitted by the microchannel plate can be received at the second section or area of the detection area.
[0072] Vorzugsweise ist die zweite Fläche erheblichgrößer alsdie erste Fläche.Die zweite Flächekann um wenigstens 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %,45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 %,100 %, 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500% größer seinals die erste Fläche.The second area is preferably considerablelarger thanthe first area.The second areacan be increased by at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%,45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%,100%, 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500% to be tallerthan the first surface.
[0073] Gemäß der bevorzugten Ausführungsformwerden bei der Verwendung durchschnittlich x Elektronen je Flächeneinheitvon der Austrittsflächeabgegeben und durchschnittlich y Elektronen je Flächeneinheitan dem ersten Abschnitt oder Bereich und/oder dem zweiten Abschnittoder Bereich der Detektionsflächeempfangen. Gemäß einerAusführungsformist x > y, und x kannum wenigstens 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45%, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 %, 100%, 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer alsy sein. Gemäß einerweiteren Ausführungsform istx im wesentlichen gleich y. Gemäß einerweiteren Ausführungsformist x < y, undx kann um wenigstens 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40%, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95%, 100 %, 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500% kleiner als y sein.According to the preferred embodimentare used on average x electrons per unit areafrom the exit surfaceemitted and an average of y electrons per unit areaon the first section or area and / or the second sectionor area of the detection areareceive. According to oneembodimentis x> y, and x canby at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 100%, 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500% greater thanbe y. According to oneanother embodimentx is substantially equal to y. According to oneanother embodimentis x <y, andx can be increased by at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 100%, 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500% be less than y.
[0074] Vorzugsweise sind die an der Eintrittsfläche empfangenenTeilchen Ionen, Photonen oder Elektronen.Preferably, those received at the entry surfaceParticles ions, photons or electrons.
[0075] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsformwerden bei der Verwendung Elektronen von der Austrittsfläche derMikrokanalplatte in einen Bereich mit einem elektrischen Feld abgegeben.Vorzugsweise verläuftzu der ersten Zeit t₁ das elektrische Feldin einer ersten Richtung und zu der zweiten späteren Zeit t₂ ineiner zweiten verschiedenen Richtung. Zu einer dritten Zeit t₃, die späterals die zweite Zeit t₂ liegt, kann das elektrische Feldin der ersten Richtung verlaufen. Zu einer vierten Zeit t₄, die späterals die dritte Zeit t₃ liegt, kann das elektrischeFeld in der zweiten Richtung verlaufen.According to a preferred embodiment, when used, electrons are emitted from the exit surface of the microchannel plate into an area with an electric field. The electrical field preferably runs in a first direction at the first time t ₁ and in a second different direction at the second later time t ₂ . At a third time t ₃ , which is later than the second time t ₂ , the electric field can run in the first direction. At a fourth time t ₄ , which is later than the third time t ₃ , the electric field can run in the second direction.
[0076] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsformkönnendie erste und/oder die zweite Richtung des elektrischen Felds untereinem Winkel zur Normalen der Mikrokanalplatte geneigt sein. Vorzugsweisewird die Richtung des elektrischen Felds zeitlich im wesentlichenkontinuierlich geändert,um von der Austrittsflächeder Mikrokanalplatte abgegebene Elektronen im wesentlichen kontinuierlichum oder überdie Detektionsflächezu bewegen, zu führenoder zu drehen. Alternativ kann die Richtung des elektrischen Feldszeitlich im wesentlichen schrittweise geändert werden, um von der Austrittsfläche derMikrokanalplatte abgegebene Elektronen im wesentlichen schrittweiseum oder überdie Detektionsflächezu bewegen, zu führenoder zu drehen.According to a preferred embodimentcanthe first and / or the second direction of the electric field belowbe inclined at an angle to the normal of the microchannel plate. Preferablythe direction of the electric field becomes essentially temporalcontinuously changed,around from the exit surfaceelectrons emitted from the microchannel plate essentially continuouslyaround or overthe detection areato move, to leador to turn. Alternatively, the direction of the electric fieldto be changed substantially gradually over time from the exit surface of theMicrochannel plate emitted electrons essentially step by steparound or overthe detection areato move, to leador to turn.
[0077] Zu der ersten Zeit t₁ kanndas elektrische Feld eine erste Stärke aufweisen, und es kannzu der zweiten späterenZeit t₂ eine zweite Stärke aufweisen. Die erste elektrischeFeldstärkekann der zweiten elektrischen Feldstärke im wesentlichen gleichen.Die erste elektrische Feldstärkekann von der zweiten elektrischen Feldstärke erheblich verschieden sein.Zu einer dritten Zeit t₃, die später alsdie zweite Zeit t₂ liegt, kann das elektrischeFeld die erste Feldstärkeaufweisen, und zu einer vierten Zeit t₄,die späterals die dritte Zeit t₃ liegt, kann das elektrischeFeld die zweite elektrische Feldstärke aufweisen.At the first time t ₁ , the electric field may have a first strength, and it may have a second strength at the second later time t ₂ . The first electric field strength can be substantially the same as the second electric field strength. The first electric field strength can differ considerably from the second electric field strength. At a third time t ₃ , which is later than the second time t ₂ , the electric field can have the first field strength, and at a fourth time t ₄ , which is later than the third time t ₃ , the electric field can have the second have electrical field strength.
[0078] Gemäß einer Ausführungsformwird die elektrische Feldstärkezeitlich im wesentlichen kontinuierlich geändert, um von der Austrittsfläche derMikrokanalplatte abgegebene Elektronen im wesentlichen kontinuierlichum oder überdie Detektionsflächezu bewegen, zu führenoder zu drehen. Gemäß eineranderen Ausführungsformwird die elektrische Feldstärkezeitlich im wesentlichen schrittweise geändert, um von der Austrittsfläche derMikrokanalplatte abgegebene Elektronen um oder über die Detektionsfläche zu bewegen,zu führen oderzu drehen.According to one embodimentbecomes the electric field strengthtemporally changed substantially continuously from the exit area of theMicrochannel plate emitted electrons essentially continuouslyaround or overthe detection areato move, to leador to turn. According to oneanother embodimentbecomes the electric field strengthtemporally changed essentially gradually from the exit surface of theMicrochannel plate to move emitted electrons around or over the detection area,to lead orto turn.
[0079] Der bevorzugte Detektor kann weiterwenigstens eine reflektierende Elektrode zum Reflektieren von Elektronenzur Detektionsvorrichtung aufweisen. Die wenigstens eine reflektierendeElektrode kann in einer Ebene angeordnet sein, die im wesentlichenparallel zu der Mikrokanalplatte verläuft, und sie ist vorzugsweise soeingerichtet, daß vonder Mikrokanalplatte abgegebene Elektronen zur ersten Zeit t₁ zum ersten Abschnitt oder Bereich der Detektionsfläche geführt werdenund von der Mikrokanalplatte abgegebene Elektronen zu der zweitenspäterenZeit t₂ zu dem zweiten Abschnitt oder Bereichder Detektionsflächegeführtwerden.The preferred detector can furthermore have at least one reflecting electrode for reflecting Have electrons to the detection device. The at least one reflective electrode can be arranged in a plane which runs essentially parallel to the microchannel plate, and it is preferably set up in such a way that electrons emitted by the microchannel plate are guided to the first section or region of the detection surface at the first time t ₁ and from Electrons released from the microchannel plate are guided to the second section or area of the detection surface at the second later time t ₂ .
[0080] Die bevorzugte Ausführungsformweist eine oder mehrere Elektroden auf, die zwischen der Mikrokanalplatteund der Detektionsvorrichtung angeordnet sind, so daß zwischender Mikrokanalplatte und der Detektionsvorrichtung ein elektrischesFeld bereitgestellt ist. Die eine oder die mehreren Elektroden können eine odermehrere ringförmigeElektroden, eine oder mehrere Einzellinsenanordnungen mit drei odermehr Elektroden, einen oder mehrere segmentierte Stabsätze, eineoder mehrere rohrförmigeElektroden, einen oder mehrere Quadrupol-, Hexapol-, Oktapol-Stabsätze oderStabsätzehöhererOrdnung, mehrere Elektroden mit Öffnungen,die im wesentlichen die gleiche Fläche aufweisen, von denen Elektronenbei der Verwendung durchgelassen werden, und/oder mehrere Elektrodenmit Öffnungen,die zur Detektionsvorrichtung hin zunehmend kleiner oder größer werden,von denen Elektronen bei der Verwendung durchgelassen werden, aufweisen.The preferred embodimenthas one or more electrodes between the microchannel plateand the detection device are arranged so that betweenthe microchannel plate and the detection device are electricalField is provided. The one or more electrodes can be one orseveral ring-shapedElectrodes, one or more single lens arrangements with three ormore electrodes, one or more segmented rod sets, oneor more tubularElectrodes, one or more quadrupole, hexapole, octapol rod sets orsets ofhigherOrder, several electrodes with openings,which have essentially the same area, of which electronsare allowed to pass through when using, and / or multiple electrodeswith openings,which become increasingly smaller or larger towards the detection device,of which electrons are transmitted in use.
[0081] Vorzugsweise wird die Austrittsfläche derMikrokanalplatte auf einem ersten Potential gehalten und die Detektionsfläche derDetektionsvorrichtung auf einem zweiten Potential gehalten. Daszweite Potential ist vorzugsweise positiver als das erste Potential.Die Potentialdifferenz zwischen der Oberfläche der Detektionsvorrichtungund der Austrittsflächeder Mikrokanalplatte kann aus der folgenden Gruppe ausgewählt werden:0 – 50V, 50 – 100V, 100 – 150V, 150 – 200V, 200 – 250V, 250 – 300V, 300 – 350V, 350 – 400V, 400 – 450V, 450 – 500V, 500 – 550V, 550 – 600V, 600 – 650V, 650 – 700V, 700 – 750V, 750 – 800V, 800 – 850V, 850 – 900V, 900 – 950V, 950 – 1000V, 1,0 – 1,5kV, 1,5 – 2,0kV, 2,0 – 2,5kV, > 2,5 kV und < 10 kV.Preferably, the exit surface of theMicrochannel plate kept at a first potential and the detection area of theDetection device kept at a second potential. Thethe second potential is preferably more positive than the first potential.The potential difference between the surface of the detection deviceand the exit surfacethe microchannel plate can be selected from the following group:0 - 50V, 50-100V, 100-150V, 150-200V, 200-250V, 250-300V, 300-350V, 350-400V, 400-450V, 450-500V, 500-550V, 550-600V, 600-650V, 650-700V, 700 - 750V, 750-800V, 800-850V, 850-900V, 900-950V, 950-1000V, 1.0 - 1.5kV, 1.5 - 2.0kV, 2.0 - 2.5kV,> 2.5 kV and <10 kV.
[0082] Bei einem bevorzugten Detektor wirddie Austrittsflächeder Mikrokanalplatte auf einem ersten Potential gehalten, die Detektionsfläche derDetektionsvorrichtung auf einem zweiten Potential gehalten und werden eineoder mehrere Elektroden, die zwischen der Mikrokanalplatte und derDetektionsflächeangeordnet sind, auf einem dritten Potential gehalten. Vorzugsweisewerden eine oder mehrere Elektroden, die zwischen der Mikrokanalplatteund der Detektionsflächeangeordnet sind, auf einem vierten Potential gehalten, und eine odermehrere Elektroden, die zwischen der Mikrokanalplatte und der Detektionsfläche angeordnetsind, könnenauf einem fünftenPotential gehalten werden. Das dritte und/oder das vierte und/oderdas fünftePotential könnenim wesentlichen gleich dem ersten und/oder dem zweiten Potentialsein, positiver als das erste und/oder das zweite Potential seinund/oder negativer als das erste und/oder das zweite Potential sein.In a preferred detectorthe exit surfacethe microchannel plate is kept at a first potential, the detection area of theDetection device kept at a second potential and become aor more electrodes between the microchannel plate and thedetection areaare arranged, kept at a third potential. Preferablybecome one or more electrodes between the microchannel plateand the detection areaare arranged, held at a fourth potential, and one orseveral electrodes arranged between the microchannel plate and the detection surfaceare, canon a fifthPotential are kept. The third and / or the fourth and / orthe fifthPotentialsubstantially equal to the first and / or the second potentialbe more positive than the first and / or the second potentialand / or more negative than the first and / or the second potential.
[0083] Vorzugsweise wird die Potentialdifferenzzwischen dem dritten und/oder dem vierten und/oder dem fünften Potentialund dem ersten und/oder dem zweiten Potential aus der folgendenGruppe ausgewählt:0 – 50V, 50 – 100V, 100 – 150V, 150 – 200V, 200 – 250V, 250 – 300V, 300 – 350V, 350 – 400V, 400 – 450V, 450 – 500V, 500 – 550V, 550 – 600V, 600 – 650V, 650 – 700V, 700 – 750V, 750 – 800V, 800 – 850V, 850 – 900V, 900 – 950V, 950 – 1000V, 1,0 – 1,5kV, 1,5 – 2,0kV, 2,0 – 2,5kV, > 2,5 kV und < 10 kV.Preferably the potential differencebetween the third and / or the fourth and / or the fifth potentialand the first and / or the second potential from the followingGroup selected:0 - 50V, 50-100V, 100-150V, 150-200V, 200-250V, 250-300V, 300-350V, 350-400V, 400-450V, 450-500V, 500-550V, 550-600V, 600-650V, 650-700V, 700 - 750V, 750-800V, 800-850V, 850-900V, 900-950V, 950-1000V, 1.0 - 1.5kV, 1.5 - 2.0kV, 2.0 - 2.5kV,> 2.5 kV and <10 kV.
[0084] Das dritte und/oder das vierte und/oderdas fünftePotential könnenzusätzlichoder alternativ zwischen dem ersten und/oder dem zweiten Potentialliegen.The third and / or the fourth and / orthe fifthPotentialadditionallyor alternatively between the first and / or the second potentiallie.
[0085] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsformwerden Elektronen von der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte ineinen Bereich mit einem Magnetfeld abgegeben. Der Detektor weistvorzugsweise einen oder mehrere Magnete und/oder einen oder mehrereElektromagnete auf, die so eingerichtet sind, daß das Magnetfeld zwischen derMikrokanalplatte und der Detektionsvorrichtung bereitgestellt wird.According to a preferred embodimentbecome electrons from the exit surface of the microchannel plateemitted an area with a magnetic field. The detector pointspreferably one or more magnets and / or one or moreElectromagnets that are set up so that the magnetic field between theMicrochannel plate and the detection device is provided.
[0086] Zu der ersten Zeit t₁ kanndas Magnetfeld in einer ersten Richtung verlaufen und zu der zweitenspäterenZeit t₂ in einer zweiten verschiedene Richtungverlaufen. Zu einer dritten Zeit t₃, diespäterals die zweite Zeit t₂ liegt, kann das Magnetfeldin der ersten Richtung verlaufen. Zu einer vierten Zeit t₄, die späterals die dritte Zeit t₃ liegt, kann das Magnetfeldin der zweiten Richtung verlaufen. Vorzugsweise sind die erste Magnetfeldrichtungund/oder die zweite Magnetfeldrichtung im wesentlichen parallelzur Mikrokanalplatte.At the first time t ₁ , the magnetic field can run in a first direction and at the second later time t _{2 can run} in a second different direction. At a third time t ₃ , which is later than the second time t ₂ , the magnetic field can run in the first direction. At a fourth time t ₄ , which is later than the third time t ₃ , the magnetic field can run in the second direction. The first magnetic field direction and / or the second magnetic field direction are preferably substantially parallel to the microchannel plate.
[0087] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsformwird die Richtung des Magnetgelds zeitlich im wesentlichen kontinuierlichgeändert,um von der Austrittsflächeder Mikrokanalplatte abgegebene Elektronen im wesentlichen kontinuierlichum oder überdie Detektionsflächezu bewegen, zu führenoder zu drehen. Gemäß eineranderen Ausführungsform ändert sichdas Magnetfeld zeitlich im wesentlichen schrittweise, um von der Austrittsfläche derMikrokanalplatte abgegebene Elektronen im wesentlichen schrittweiseum oder überdie Detektionsflächezu bewegen, zu führenoder zu drehen.According to a preferred embodimentthe direction of the magnetic money becomes essentially continuous in timechanged,around from the exit surfaceelectrons emitted from the microchannel plate essentially continuouslyaround or overthe detection areato move, to leador to turn. According to oneanother embodiment changesthe magnetic field is essentially gradual in time, from the exit surface of theMicrochannel plate emitted electrons essentially step by steparound or overthe detection areato move, to leador to turn.
[0088] Gemäß einer Ausführungsformweist das Magnetfeld zu der ersten Zeit t₁ eineerste Magnetfeldstärke undzu der zweiten Zeit t₂ eine zweite Magnetfeldstärke auf.Die erste Magnetfeldstärkekann der zweiten Magnetfeldstärkeim wesentlichen gleichen, oder die erste Magnetfeldstärke kannvon der zweiten Magnetfeldstärkeerheblich verschieden sein. Zu einer dritten Zeit t₃,die späterals die zweite Zeit t₂ liegt, kann das Magnetfelddie erste Stärkeaufweisen, und zu einer vierten Zeit t₄,die späterals die dritte Zeit t₃ liegt, kann das Magnetfelddie zweite Stärkeaufweisen.According to one embodiment, the magnetic field has a first magnetic field strength at the first time t ₁ and a second magnetic field strength at the second time t ₂ . The first magnetic field strength can be substantially the same as the second magnetic field strength, or the first magnetic field strength can be significantly different from the second magnetic field strength. At a third time t ₃ , which is later than the second time t ₂ , the magnetic field can have the first strength, and at a fourth time t ₄ , which is later than the third time t ₃ , the magnetic field can have the second strength ,
[0089] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsformwird die Magnetfeldstärkezeitlich im wesentlichen kontinuierlich geändert, um von der Austrittsfläche derMikrokanalplatte abgegebene Elektronen im wesentlichen kontinuierlichum oder überdie Detektionsflächezu bewegen, zu führenoder zu drehen. Gemäß eineranderen Ausführungsformwird die Magnetfeldstärkezeitlich im wesentlichen schrittweise geändert, um von der Austrittsfläche derMikrokanalplatte abgegebene Elektronen um oder über die Detektionsfläche zu bewegen,zu führenoder zu drehen.According to a preferred embodiment, the magnetic field strength is changed substantially continuously over time in order to essentially release electrons emitted from the exit surface of the microchannel plate to move, guide or rotate continuously around or over the detection surface. According to another embodiment, the magnetic field strength is changed essentially step by step in time in order to move, guide or rotate electrons emitted by the exit surface of the microchannel plate around or over the detection surface.
[0090] Der Detektor kann weiter eine Gitterelektrodeaufweisen, die zwischen der Mikrokanalplatte und der Detektionsvorrichtungangeordnet ist. Die Gitterelektrode kann im wesentlichen halbkugelförmig oderauf andere Weise nichtplanar sein.The detector can also be a grid electrodehave between the microchannel plate and the detection deviceis arranged. The grid electrode can be substantially hemispherical orotherwise be non-planar.
[0091] Der Detektor kann eine Detektionsvorrichtungmit einem einzigen Detektionsbereich aufweisen. Der einzige Detektionsbereichkann einen Elektronenvervielfacher, einen Szintillator oder einePhotoelektronenvervielfacher-Röhreaufweisen. Vorzugsweise weist der einzige Detektionsbereich eineoder mehrere Mikrokanalplatten auf und können die eine oder die mehrerenMikrokanalplatten übereine erste Anzahl von Kanälen wenigstenseinige der von der zweiten Anzahl von Kanälen der stromaufwärts derDetektionsvorrichtung angeordneten Mikrokanalplatte abgegebenenElektronen empfangen, wobei die erste Anzahl von Kanälen erheblichgrößer seinkann als die zweite Anzahl von Kanälen, dieser im wesentlichengleichen kann oder erheblich kleiner als diese sein kann.The detector can be a detection devicewith a single detection area. The only detection areacan be an electron multiplier, a scintillator or aPhoto photomultiplier tubeexhibit. The only detection area preferably has oneor more microchannel plates and can be the one or moreMicrochannel plates overat least a first number of channelssome of the upstream of the second number of channelsDetection device arranged micro-channel plate deliveredReceive electrons, the first number of channels significantlyto be tallercan as the second number of channels, this essentiallycan be the same or significantly smaller than this.
[0092] Gemäß einer weiteren Ausführungsformweist der Detektor eine Detektionsvorrichtung mit einem ersten Detektions bereichund wenigstens einem zweiten getrennten Detektionsbereich auf. Derzweite Detektionsbereich ist vorzugsweise von dem ersten Detektionsbereichbeabstandet. Der erste und der zweite Detektionsbereich können imwesentlichen gleiche oder erheblich verschiedene Detektionsflächen aufweisen.Vorzugsweise ist die Flächedes ersten Detektionsbereichs um einen Prozentsatz p größer alsdie Flächedes zweiten Detektionsbereichs, wobei p aus der folgenden Gruppeausgewähltsein kann: < 10%, 10 – 20%, 20 – 30%, 30 – 40%, 40 – 50%, 50 – 60%, 60 – 70%, 70 – 80%, 80 – 90% und > 90 %. Vorzugsweiseist die Anzahl der von der ersten Detektionsfläche empfangenen Elektronenum einen Prozentsatz q größer istals die Anzahl der von der zweiten Detektionsfläche empfangenen Elektronen,wobei q aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: < 10 %, 10 – 20 %, 20 – 30 %, 30 – 40 %, 40 – 50 %, 50 – 60 %, 60 – 70 %, 70 – 80 %, 80 – 90 % und > 90 %.According to a further embodimentthe detector has a detection device with a first detection areaand at least one second separate detection area. Thesecond detection area is preferably from the first detection areaspaced. The first and the second detection area can be in thehave substantially the same or significantly different detection areas.Preferably the areaof the first detection range by a percentage p greater thanthe areaof the second detection area, where p from the following groupselectedcan be: <10%, 10-20%, 20-30%, 30-40%, 40-50%, 50-60%, 60-70%, 70-80%, 80-90% and> 90%. Preferablyis the number of electrons received by the first detection areais larger by a percentage qthan the number of electrons received by the second detection surface,where q is selected from the following group: <10%, 10-20%, 20-30%, 30-40%, 40-50%, 50-60%, 60-70%, 70-80%, 80- 90% and> 90%.
[0093] Der erste und/oder der zweite Detektionsbereichkönneneine oder mehrere Mikrokanalplatten, einen Elektronenvervielfacher,einen Szintillator oder eine Photoelektronenvervielfacher-Röhre aufweisen.Vorzugsweise weist die Detektionsvorrichtung wenigstens ein zickzackförmig angeordnetesPaar von Mikrokanalplatten auf.The first and / or the second detection areacanone or more microchannel plates, an electron multiplier,a scintillator or a photomultiplier tube.The detection device preferably has at least one arranged in a zigzag shapePair of microchannel plates on.
[0094] Der Detektor kann weiter wenigstenseine Kollektorplatte aufweisen, die eingerichtet ist, um bei der Verwendungwenigstens einige von der Detektionsvorrichtung erzeugte oder abgegebeneElektronen zu empfangen. Die wenigstens eine Kollektorplatte kannso geformt sein, daß einezeitliche Verbreiterung der Flugzeit der auf die Detektionsvorrichtungeinfallenden Elektronen wenigstens teilweise kompensiert wird. Alternativ oderzusätzlichkann die Detektionsvorrichtung so geformt sein, daß eine zeitlicheVerbreiterung der Flugzeit der auf die Detektionsvorrichtung einfallendenElektronen wenigstens teilweise kompensiert wird. Vorzugsweise weistder Detektor eine oder mehrere Elektroden auf, die eingerichtetsind, um eine zeitliche Verbreiterung der Flugzeit der auf die Detektionsvorrichtungeinfallenden Elektronen wenigstens teilweise zu kompensieren.The detector can at least continuehave a collector plate that is configured to be usedat least some generated or released by the detection deviceTo receive electrons. The at least one collector plate canbe shaped so that atemporal broadening of the flight time to the detection deviceincident electrons is at least partially compensated. Alternatively oradditionallythe detection device can be shaped so that a temporalBroadening the flight time of the incident on the detection deviceElectrons is at least partially compensated. Preferably pointsthe detector has one or more electrodes set upare a temporal broadening of the flight time of the detection deviceto at least partially compensate for incident electrons.
[0095] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsformsind eine oder mehrere Elektroden eingerichtet, um zwischen derMikrokanalplatte und der Detektionsvorrichtung ein elektrischesFeld bereitzustellen. Ein zeitlich veränderliches Potential kann anwenigstens eine der einen oder mehreren Elektroden angelegt werden.Die Amplitude des zeitlich veränderlichenPotentials wird vorzugsweise zeitlich im wesentlichen sinusförmig geändert. DieAmplitude des zeitlich veränderlichenPotentials kann sich mit einer aus der folgenden Gruppe ausgewählten Frequenz ändern: 10 – 50 Hz,50 – 100Hz, 100 – 150Hz, 150 – 200Hz, 200 – 250Hz, 250 – 300Hz, 300 – 350Hz, 350 – 400Hz, 400 – 450Hz, 450 – 500Hz, 500 – 550Hz, 550 – 600Hz, 600 – 650Hz, 650 – 700 Hz,700 – 750Hz, 750 – 800Hz, 800 – 850Hz, 850 – 900Hz, 900 – 950Hz, 950 – 1000Hz, 1,0 – 1,5kHz, 1,5 – 2,0kHz, 2,0 – 2,5kHz, 2,5 – 3,5kHz, 3,5 – 4,5kHz, 4,5 – 5,5kHz, 5,5 – 7,5kHz, 7,5 – 9,5kHz, 9,5 – 12,5 kHz,12,5 – 15kHz, 15,0 – 20,0kHz und > 20 kHz.Gemäß der bevorzugtenAusführungsform ändert sichdie Amplitude des Potentials mit einer Frequenz zwischen etwa 50Hz und etwa 10 kHz.According to a preferred embodimentare one or more electrodes set up between theMicrochannel plate and the detection device an electricalProvide field. A potential that changes over time can be presentat least one of the one or more electrodes are applied.The amplitude of the time-varyingPotential is preferably changed essentially sinusoidally in time. TheAmplitude of time-varyingPotentials can change with a frequency selected from the following group: 10 - 50 Hz,50-100Hz, 100-150Hz, 150-200Hz, 200-250Hz, 250-300Hz, 300-350Hz, 350-400Hz, 400-450Hz, 450-500Hz, 500-550Hz, 550-600Hz, 600-650Hz, 650 - 700 Hz,700 - 750Hz, 750-800Hz, 800-850Hz, 850-900Hz, 900 - 950Hz, 950-1000Hz, 1.0-1.5kHz, 1.5-2.0kHz, 2.0-2.5kHz, 2.5-3.5kHz, 3.5 - 4.5kHz, 4.5 - 5.5kHz, 5.5 - 7.5kHz, 7.5 - 9.5kHz, 9.5 - 12.5 kHz,12.5 - 15kHz, 15.0-20.0kHz and> 20 kHz.According to the preferredEmbodiment changesthe amplitude of the potential with a frequency between about 50Hz and about 10 kHz.
[0096] Zusätzlich oder alternativ kanndas zeitlich veränderlichePotential intermittierend an wenigstens eine der einen oder mehrerenElektroden angelegt werden. Die Frequenz, mit der das Potentialan die eine oder die mehreren Elektroden angelegt wird, kann ausder vorstehenden Gruppe ausgewähltwerden.Additionally or alternativelythe temporally changingPotential intermittent to at least one of the one or moreElectrodes are applied. The frequency at which the potentialcan be applied to the one or more electrodesselected from the above groupbecome.
[0097] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsformwerden wenigstens einige der von getrennten Kanälen der Mikrokanalplatte abgegebenenElektronen auf im wesentlichen getrennten, nicht überlappendenBereichen auf der Detektionsflächeempfangen.According to a preferred embodimentat least some of the microchannel plate are released from separate channelsElectrons on essentially separate, non-overlappingAreas on the detection surfacereceive.
[0098] Die Detektionsfläche kann sich in Umfangsrichtungund zusammenhängendum die Austrittsflächeder Mikrokanalplatte erstrecken. Die Detektionsvorrichtung kannim wesentlichen in der gleichen Ebene liegen wie die Mikrokanalplatte.The detection area can vary in the circumferential directionand coherentaround the exit surfaceextend the microchannel plate. The detection device canlie essentially in the same plane as the microchannel plate.
[0099] Gemäß einem weiteren Aspekt siehtdie Erfindung ein Massenspektrometer mit einem vorstehend beschriebenenDetektor vor.According to another aspectthe invention a mass spectrometer with one described aboveDetector.
[0100] Vorzugsweise bildet der Detektoreinen Teil eines Flugzeit-Massenanalysators.Der Detektor kann weiter einen Analog-Digital-Wandler ("ADC")und/oder einen Zeit-Digital-Wandler ("TDC")aufweisen, die mit dem Detektor verbunden sind.The detector preferably formspart of a time-of-flight mass analyzer.The detector can also be an analog-to-digital converter ("ADC")and / or a time-to-digital converter ("TDC")have, which are connected to the detector.
[0101] Das Massenspektrometer kann eineIonenquelle aufweisen, welche aus der Gruppe ausgewählt ist, dieaus folgendem besteht: einer Elektrosprayionisations-Ionenquelle("ESI-Ionenquelle"), einer Atmosphärendruckionisations-Ionenquelle("API-Ionenquelle"), einer Atmosphärendruck-Ionenquellemit chemischer Ionisation ("APCI-Ionenquelle"), einer Atmosphärendruck-Photoionisations-Ionenquelle("APPI-Ionenquelle"), einer Laserdesorptionsionisations-Ionenquelle("LDI-Ionenquelle"), einer induktivgekoppelten Plasma-Ionenquelle ("ICP-Ionenquelle"), einer Ionenquellemit schnellem Atombeschuß ("FAB-Ionenquelle"), einer Flüssig-Sekundärionen-Massenspektrometrie-Ionenquelle("LSIMS-Ionenquelle"), einer Feldionisations-Ionenquelle("FI-Ionenquelle"), einer Felddesorptions-Ionenquelle("FD-Ionenquelle"), einer Elektronenstoß-Ionenquelle("EI-Ionenquelle"), einer Ionenquellemit chemischer Ionisation ("CI-Ionenquelle") und einer matrixunterstützten Laserdesorptionsionisations-Ionenquelle("MALDI-Ionenquelle"). Die Ionenquellekann kontinuierlich oder gepulst sein.The mass spectrometer canHave ion source, which is selected from the group thatconsists of the following: an electrospray ionization ion source("ESI ion source"), an atmospheric pressure ionization ion source("API ion source"), an atmospheric pressure ion sourcewith chemical ionization ("APCI ion source"), an atmospheric pressure photoionization ion source("APPI ion source"), a laser desorption ionization ion source("LDI ion source"), an inductivecoupled plasma ion source ("ICP ion source"), an ion sourcewith rapid atomic bombardment ("FAB ion source"), a liquid secondary ion mass spectrometry ion source("LSIMS ion source"), a field ionization ion source("FI ion source"), a field desorption ion source("FD ion source"), an electron impact ion source("EI ion source"), an ion sourcewith chemical ionization ("CI ion source") and a matrix-assisted laser desorption ionization ion source( "MALDI") ion source. The ion sourcecan be continuous or pulsed.
[0102] Gemäß einem weiteren Aspekt siehtdie Erfindung ein Verfahren zum Detektieren von Teilchen mit den folgendenSchritten vor: Empfangen von Teilchen an einer Eintrittsfläche einerMikrokanalplatte, Abgeben von Elektronen von einer Austrittsfläche derMikrokanalplatte, wobei die Austrittsfläche eine erste Fläche aufweist, undEmpfangen von wenigstens einigen der Elektronen auf einer Detektionsfläche einesDetektors mit einer zweiten Fläche.Zu einer ersten Zeit t₁ werden von der Mikrokanalplatteabgegebene Elektronen an einem ersten Abschnitt oder Bereich derDetektionsflächeempfangen, und zu einer zweiten späteren Zeit t₂ werdenvon der Mikrokanalplatte abgegebene Elektronen an einem zweitenverschiedenen Abschnitt oder Bereich der Detektionsfläche empfangen.In another aspect, the invention provides a method for detecting particles, comprising the steps of: receiving particles at an entry surface of a microchannel plate, donating electrons from an exit surface of the microchannel plate, the exit surface having a first surface, and receiving at least some of the electrons on a detection surface of a detector with a second surface. At a first time t ₁ , electrons emitted from the microchannel plate are received at a first section or area of the detection area, and at a second later time t ₂ , electrons emitted from the microchannel plate are received at a second different section or area of the detection area.
[0103] Gemäß einem anderen Aspekt siehtdie vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Massenspektrometrie vor,das ein vorstehend beschriebenes Verfahren zum Detektieren von Teil cheneinschließt.Looks at another aspectthe present invention provides a method for mass spectrometry,which is an above-described method for detecting particlesincludes.
[0104] Gemäß einer ersten bevorzugtenHauptausführungsformfallen Primärionenauf eine erste Mikrokanalplatte, die ansprechend darauf Sekundärelektronenerzeugt. Die Sekundärelektronenwerden anschließend aufeine oder mehrere sekundäreMikrokanalplatten oder andere Detektionsvorrichtungen gerichtet,die so eingerichtet sind, daß ihreGesamtflächevorzugsweise erheblich größer istals diejenige der ersten Mikrokanalplatte und daß sie davon beabstandet sind.Auf diese Weise werden die von der ersten Mikrokanalplatte erzeugtenSekundärelektronen über einegrößere zweiteElektronenvervielfachungsflächedispergiert. Das Dispergieren der Sekundärelektronen über eineverhältnismäßig große Elektronenvervielfachungsfläche istverglichen mit dem Dispergieren des Ionenstrahls über eineverhältnismäßig große Ionendetektionsfläche vorteilhaft,weil es nicht erforderlich ist, daß ein elektrisches Feld inden Bereich stromaufwärtsdes Ionendetektors eingebracht wird. Dies ist besonders vorteilhaft,wenn der Bereich stromaufwärtsdes Ionendetektors der Driftbereich eines Flugzeit-Massenspektrometersist.According to a first preferredMain embodimentfall primary ionson a first microchannel plate, which in response secondary electronsgenerated. The secondary electronsare then onone or more secondaryMicro-channel plates or other detection devices directed,that are set up so that theirtotal areais preferably significantly largerthan that of the first microchannel plate and that they are spaced therefrom.In this way, the ones produced by the first microchannel plate are producedSecondary electrons over abigger secondElectron multiplication surfacedispersed. The dispersion of the secondary electrons over ais a relatively large electron multiplication areacompared to dispersing the ion beam over arelatively large ion detection area advantageous,because it is not necessary to have an electric field inthe area upstreamof the ion detector is introduced. This is particularly advantageousif the area is upstreamthe drift range of a time-of-flight mass spectrometer of the ion detectoris.
[0105] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsformwird der von der Austrittsflächeder ersten Mikrokanalplatte erzeugte und dann abgegebene Sekundärelektronenstrom über dieDetektionsvorrichtung dispergiert. Dementsprechend können dieElektronen übereine verhältnismäßig große Anzahlvon Kanälenentweder in einer einzigen größeren Mikrokanalplatteoder in mehreren Mikrokanalplatten mit einer höheren Gesamtzahl von Kanälen dispergiertwerden. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß die vonder ersten Mikrokanalplatte abgegebenen Sekundärelektronen umgelenkt werdenoder die Sekundärelektronen über dieOberflächeder einen oder mehreren Mikrokanalplatten der Detektionsvorrichtunggelenkt werden.According to a preferred embodimentbecomes that of the exit surfaceof the first microchannel plate generated and then emitted secondary electron current over theDetection device dispersed. Accordingly, theElectrons overa relatively large numberof channelseither in a single larger microchannel plateor dispersed in multiple microchannel plates with a higher total number of channelsbecome. This is preferably achieved in that the ofthe first microchannel plate secondary electrons are deflectedor the secondary electrons over thesurfacethe one or more microchannel plates of the detection devicebe directed.
[0106] Gemäß einer zweiten bevorzugtenHauptausführungsformwerden von der ersten Mikrokanalplatte emittierte Sekundärelektronen über eineZeitskala, die sich auf die Erholungszeit der einzelnen Kanäle der einenoder mehreren Mikrokanalplatten bezieht, über eine oder mehrere Mikrokanalplatteneiner Detektionsvorrichtung gelenkt bzw. gescannt. Durch Verteilender Sekundärelektronenvon der ersten Mikrokanalplatte über dieMikrokanalplatten der Detektionsvorrichtung ist der Detektor inder Lage, einen verhältnismäßig hohen Ausgangsstromfür einegegebene Gesamtverstärkungbei einer minimalen Verzerrung der Impulshöhenverteilungen abzugeben.According to a second preferredMain embodimentare secondary electrons emitted by the first microchannel plate via aTime scale that relates to the recovery time of the individual channels of oneor more microchannel plates, via one or more microchannel platesdirected or scanned by a detection device. By distributingof the secondary electronsfrom the first microchannel plate to theMicrochannel plates of the detection device is the detector incapable of a relatively high output currentfor onegiven overall gainwith a minimal distortion of the pulse height distributions.
[0107] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsformkönnendie von der ersten Mikrokanalplatte abgegebenen Sekundärelektronengleichmäßig oderungleichmäßig zwischenzwei oder mehr getrennten sekundärenMikrokanalplattenanordnungen, Elektronenvervielfacherröhren ("EMT") oder Photoelektronenvervielfacher-Röhren ("PMT") aufgeteilt werden.Der Ausgangsstrom solcher Elektronenvervielfacher kann dann miteinem geeigneten Prozessor, beispielsweise einem Analog-Digital-Wandler ("ADC") oder einem Zeit-Digital-Wandler,gekoppelt werden. Alternativ kann eine Kombination von Analog- undZeit-Digital-Wandlern mit den Elektronenvervielfachern gekoppeltwerden. Durch Koppeln einer Kombination von Analog- und Zeit-Digital-Wandlernmit den Elektronenvervielfachern kann der Dynamikbereich des Ionendetektionssystemsinsgesamt vergrößert werden.According to a preferred embodimentcanthe secondary electrons emitted by the first microchannel plateevenly oruneven betweentwo or more separate secondaryMicrochannel plate assemblies, electron multiplier tubes ("EMT") or photoelectron multiplier tubes ("PMT") can be divided.The output current of such electron multipliers can then witha suitable processor, for example an analog-to-digital converter ("ADC") or a time-to-digital converter,be coupled. Alternatively, a combination of analog andTime-to-digital converters coupled to the electron multipliersbecome. By coupling a combination of analog and time-to-digital convertersWith the electron multiplier, the dynamic range of the ion detection systembe enlarged overall.
[0108] Bei einer bevorzugten Ausführungsformwird es Primärionenermöglicht,auf eine Eintrittsflächeeiner ersten Mikrokanalplattenanordnung zu treffen, so daß Sekundärelektronenerzeugt und von der Austrittsfläche abgegebenwerden. Die erste Mikrokanalplatte kann vorzugsweise bei einer verhältnismäßig niedrigenVerstärkungbetrieben werden, und die von der ersten Mikrokanalplattenanordnungemittierten Sekundärelektronenkönnenvorzugsweise im wesentlichen gleichmäßig auf eine zweite größere Mikrokanalplatteoder mehrere Mikrokanalplatten mit einer Gesamtfläche, diegrößer alsdiejenige der ersten Mikrokanalplatte ist, defokussiert werden.Hierdurch wird eine Erhöhungder Anzahl der fürdie Elektronenvervielfachung verfügbaren Kanäle bereitgestellt, ohne daß die Eigenschaftender einzelnen Kanäle,beispielsweise die Zeitkonstante für die Kanalerholung oder derKanalwiderstand, geändertwerden. Diese Ausführungsformführt daherdazu, daß ein höherer maximalerAusgangsstrom von den Sekundärelektronenvervielfachernerzeugt werden kann, ohne daß derIonendetektor sättigt.Es könnenverschiedene Verfahren verwendet werden, um den Sekundärelektronenstrahlvon der ersten Mikrokanalplattenanordnung zu der zweiten Mikrokanalplattenanordnungabzulenken, zu fokussieren, zu richten oder zu führen, welche das Einsetzenelektrostatischer und/oder magnetischer Felder einschließen.In a preferred embodiment, primary ions are allowed to strike an entry surface of a first microchannel plate arrangement, so that secondary electrons are generated and from the exit surface be delivered. The first microchannel plate can preferably be operated at a relatively low gain, and the secondary electrons emitted by the first microchannel plate arrangement can preferably be defocused substantially uniformly onto a second larger microchannel plate or a plurality of microchannel plates with a total area which is larger than that of the first microchannel plate. This provides an increase in the number of channels available for electron multiplication without changing the properties of the individual channels, for example the time constant for channel recovery or the channel resistance. This embodiment therefore means that a higher maximum output current can be generated by the secondary electron multipliers without the ion detector saturating. Various methods can be used to deflect, focus, direct, or guide the secondary electron beam from the first microchannel plate assembly to the second microchannel plate assembly, which include the application of electrostatic and / or magnetic fields.
[0109] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsformdetektiert der Detektor Teilchen, beispielsweise Ionen, an einerersten Mikrokanalplatte, die eine einzige kreisförmige Mikrokanalplatte miteinem aktiven Querschnittsdurchmesser D auf weist. Eine hinter derersten Mikrokanalplatte angeordnete Detektionsvorrichtung kann ein zickzackförmig angeordnetesPaar von kreisförmigenMikrokanalplatten mit einem aktiven Durchmesser von 2D aufweisen.Gemäß dieserAusführungsformist der maximale Ausgangsstrom des Ionendetektors in etwa viermalgrößer alsdie maximale Ausgabe einer einzigen Anordnung eines zickzackförmigen Paarsmit einem Durchmesser D bei gleicher Verstärkung.According to a preferred embodimentthe detector detects particles, for example ions, on onefirst microchannel plate using a single circular microchannel platehas an active cross-sectional diameter D. One behind theDetection device arranged in the first microchannel plate can be arranged in a zigzag fashionPair of circularHave microchannel plates with an active diameter of 2D.According to thisembodimentis the maximum output current of the ion detector approximately four timeslarger thanthe maximum output of a single arrangement of a zigzag pairwith a diameter D with the same reinforcement.
[0110] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsformkann die erste Mikrokanalplatte eine einzige kreisförmige Mikrokanalplattemit einem aktiven Durchmesser von 25 mm sein. Die erste Mikrokanalplattehat vorzugsweise einen Kanaldurchmesser von 10 μm und kann eine Kanalteilungvon 12 μmaufweisen, so daß insgesamt3,9 × 10⁶ Kanälebereitgestellt werden können.Das zickzackförmigangeordnete Paar von Mikrokanalplatten kann vorzugsweise einen größeren aktivenDurchmesser von 50 mm aufweisen. Die Kanäle in dem zickzackförmig angeordnetenPaar von Mikrokanalplatten könnenvorzugsweise auch einen Durchmesser von 10 μm und eine Kanalteilung von12 μm aufweisen,so daß sichinsgesamt 1,6 × 10⁷ Kanäleergeben. Der Widerstand in jedem Kanal in den Mikrokanalplattenkann 1,2 × 10¹⁴ Ω betragen.Dementsprechend beträgtder Gesamtwiderstand der ersten Mikrokanalplatte 3 × 10⁷ Ω undder Gesamtwiderstand jeder Mikrokanalplatte in dem zickzackförmig angeordnetenPaar von Mikrokanalplatten 7,5 × 10⁶ Ω.Die Kanälevon jeder der Mikrokanalplatten haben vorzugsweise ein Länge-Durchmesser-Verhältnis von46 : 1, wenngleich auch andere Verhältnisse verwendet werden können.According to a preferred embodiment, the first microchannel plate can be a single circular microchannel plate with an active diameter of 25 mm. The first microchannel plate preferably has a channel diameter of 10 μm and can have a channel pitch of 12 μm, so that a total of 3.9 × 10 ⁶ channels can be provided. The zigzag-shaped pair of microchannel plates can preferably have a larger active diameter of 50 mm. The channels in the pair of microchannel plates arranged in a zigzag pattern can preferably also have a diameter of 10 μm and a channel pitch of 12 μm, so that a total of 1.6 × 10 ⁷ channels result. The resistance in each channel in the microchannel plates can be 1.2 × 10 ¹⁴ Ω. Accordingly, the total resistance of the first microchannel plate is 3 × 10 ⁷ Ω and the total resistance of each microchannel plate in the zigzag pair of microchannel plates is 7.5 × 10 ⁶ Ω. The channels of each of the microchannel plates preferably have a length: diameter ratio of 46: 1, although other ratios can be used.
[0111] Gemäß der vorstehend erwähnten bevorzugtenAusführungsform führt dasAnlegen einer Vorspannung von 380 V an die erste Mikrokanalplattezu einer mittleren Verstärkungvon etwa × 10 über dieerste Mikrokanalplatte. Die Ankunft eines einzigen Ions an der Eintrittsfläche derersten Mikrokanalplatte führtdaher durchschnittlich dazu, daß zehnElektronen von einem einzigen Kanal an der Austrittsfläche derersten Mikrokanalplatte abgegeben werden.According to the preferred mentioned aboveEmbodiment does thatApply a bias voltage of 380 V to the first microchannel plateto a medium gainof about × 10 over thefirst microchannel plate. The arrival of a single ion at the entrance surface of theleads first microchannel platetherefore on average to tenElectrons from a single channel on the exit surface of thefirst microchannel plate are delivered.
[0112] Eine Vorspannung von 1700 V kannvorzugsweise an das zickzackförmigangeordnete Paar von Mikrokanalplatten angelegt werden, woraus sicheine mittlere Verstärkungvon etwa 5 × 10⁵ überdas zickzackförmigangeordnete Paar stromabwärtsder ersten Mikrokanalplatte angeordneter Mikrokanalplatten ergibt. Dementsprechendbeträgtdie Gesamtverstärkungder ersten Mikrokanalplatte und des zickzackförmig angeordneten Paars vonMikrokanalplatten in dem Ionendetektor in etwa 5 × 10⁶.A bias voltage of 1700 V can preferably be applied to the zigzag pair of microchannel plates, resulting in an average gain of about 5 × 10 ⁵ across the zigzag pair of downstream microchannel plates. Accordingly, the total gain of the first microchannel plate and the zigzag pair of microchannel plates in the ion detector is approximately 5 × 10 ⁶ .
[0113] Um zu gewährleisten, daß die vonjedem Kanal der ersten Mikrokanalplatte abgegebenen Sekundärelektronen über diemaximale Flächedes zickzackförmigangeordneten Paars von Mikrokanalplatten verteilt werden, gleichtder Durchmesser D_e der Wolke von jedem Kanalabgegebener Sekundärelektronen,wenn sie auf das zickzackförmigangeordnete Paar von Mikrokanalplatten fallen, vorzugsweise demDurchmesser D₂ des zickzackförmig angeordnetenPaars, der kleiner ist als der Durchmesser D₁ derersten Mikrokanalplatte. Gemäß der vorstehendenAusführungsformist D₂ – D₁ 25 mm. Der maximale Austrittswinkel ϕ,unter dem die Sekundärelektronenaus der Austrittsflächeder ersten Mikrokanalplatte austreten, in bezug auf die Ebene der erstenMikrokanalplatte ist durch den Kanaldurchmesser d_c unddie Tiefe P bestimmt, bis zu der die nicht emittierende Beschichtung,die auf die Austrittsflächeder Mikrokanalplatten aufgebracht ist, in die Kanäle eindringt (Endbeeinträchtigung).Typischerweise beträgtdie Endbeeinträchtigungder Kanäleeinen Kanaldurchmesser. Der maximale Austrittswinkel ϕ dervon der ersten Mikrokanalplatte abgegebenen Sekundärelektronenläßt sichwie nachstehend angegeben berechnen:
[0114] Gemäß der vorstehend angegebenenAusführungsformbeträgtder maximale Austrittswinkel ϕ 45°.According to the aboveembodimentisthe maximum exit angle ϕ 45 °.
[0115] Fürden Kanaldurchmesser, das Verhältniszwischen der Kanallängeund dem Kanaldurchmesser (1/d_c) und dieEndbeeinträchtigung,die vorstehend angegeben wurden, kann die mittlere Energie der ausder ersten Mikrokanalplatte austretenden Sekundärelektronen auf der Grundlageder an die erste Mikrokanalplatte angelegten Vorspannung berechnetwerden. Wenn eine Vorspannung von 380 V an die erste Mikrokanalplatte angelegtist, beträgtdie mittlere Energie E der aus der ersten Mikrokanalplatte austretendenSekundärelektronen5 eV.For the channel diameter, the ratio between the channel length and the channel diameter (1 / d _c ) and the final impairment, which were given above, the mean energy can be calculated from the secondary electrons emerging from the first microchannel plate are calculated on the basis of the bias voltage applied to the first microchannel plate. If a bias voltage of 380 V is applied to the first microchannel plate, the average energy E of the secondary electrons emerging from the first microchannel plate is 5 eV.
[0116] Wenn keine Potentialdifferenz zwischendie Austrittsflächeder ersten Mikrokanalplatte und die Eintrittsfläche des zickzackförmig angeordnetenPaars von Mikrokanalplatten gelegt ist, kann der Durchmesser D_e der Wolke der von einem einzigen Kanalder ersten Mikrokanalplatte emittierten Sekundärelektronen nach der folgendenGleichung berechnet werden:
[0117] Beispielsweise beträgt für einenAbstand von 50 mm und eine Potentialdifferenz von 120 V zwischen derAustrittsflächeder ersten Mikrokanalplatte und der Eintrittsfläche des zickzackförmig angeordnetenPaars von Mikrokanalplatten der Durchmesser D_e derWolke von Sekundärelektronenan der Eintrittsflächedes zickzackförmigangeordneten Paars von Mikrokanalplatten 25 mm.For example, for a distance of 50 mm and a potential difference of 120 V between the exit surface of the first microchannel plate and the entry surface of the zigzag-shaped pair of microchannel plates, the diameter D _{e of} the cloud of secondary electrons at the entry surface of the zigzag-shaped pair of microchannel plates is 25 mm.
[0118] Gemäß einer weiteren Ausführungsformkann zugelassen werden, daß dievon der ersten Mikrokanalplatte abgegebenen Sekundärelektroneneinen organischen oder anorganischen Szintillator treffen. Ein organischerSzintillator oder ein Kunststoff-Szintillator ist bevorzugt, weildie Anstiegs- undAbfallszeiten solcher Szintillatoren in der Größenordnung von 0,5 – 2 ns liegen.Von dem Szintillator emittierte Photonen können dann durch einen Lichtleiterzu einem Photokathodenfenster gelenkt werden, das eine größere Fläche alsdie erste Mikrokanalplatte aufweist. Alternativ können dievom Szintillator emittierten Photonen zu mehreren Photokathodengelenkt werden, deren Gesamtflächegrößer istals die Flächeder ersten Mikrokanalplattenanordnung. Galliumarsenid kann beispielsweiseals das Photokathodenmaterial verwendet werden. Die von der Photokathodeabgegebenen Elektronen könnendann zu einer Detektionsvorrichtung mit einer oder mehreren weiterenMikrokanalplatten geleitet werden. Die weiteren Mikrokanalplattenweisen vorzugsweise auch eine größere Gesamtfläche alsdie erste Mikrokanalplatte auf. Vorzugsweise wird der größte Teilder Elektronenvervielfachung an der zweiten Mikrokanalplattenstufeausgeführt.According to a further embodimentcan be allowed that thesecondary electrons released from the first microchannel platehit an organic or inorganic scintillator. An organic oneScintillator or a plastic scintillator is preferred becausethe rise andFall times of such scintillators are of the order of 0.5-2 ns.Photons emitted by the scintillator can then pass through an optical fiberbe directed to a photocathode window that has a larger area thanhas the first microchannel plate. Alternatively, thephotons emitted by the scintillator to several photocathodesare steered, their total areais biggerthan the areathe first microchannel plate arrangement. For example, gallium arsenidecan be used as the photocathode material. The one from the photocathodeemitted electrons canthen to a detection device with one or more othersMicrochannel plates are routed. The other microchannel platespreferably also have a larger total area thanthe first microchannel plate. Most preferablyelectron multiplication at the second microchannel stageexecuted.
[0119] Das Dispergieren der von der erstenMikrokanalplatte abgegebenen Sekundärelektronen über eine odermehrere weitere zweite Mikrokanalplatten mit einer größeren Gesamtfläche ermöglicht es,daß derEingangsionenstrom um das Verhältniszwischen der Flächeder ersten Mikrokanalplatte und der Fläche der zweiten Mikrokanalplattevergrößert wird,ohne daß dieVerstärkungdes Detektionssystems beeinträchtigtwird, wobei die Impulshöhenverteilungnur minimal beeinflußtwird. Zusätzlichermöglichtdiese Ausführungsformein vorteilhaftes elektrisches Entkoppeln des Ausgangs des Detektorsvon anderen Komponenten des Massenspektrometers. Demgemäß kann derAusgang eines Detektors gemäß einerbevorzugten Ausführungsform nominellauf dem Massepotential liegen, und die Bedingungen für die Aufbereitungdes Ausgangssignals könnendaher vereinfacht sein.The dispersing of the firstMicrochannel plate emitted secondary electrons via orseveral additional second microchannel plates with a larger total area enablesthat theInput ion current around the ratiobetween the surfacethe first microchannel plate and the area of the second microchannel plateis enlarged,without thereinforcementof the detection system impaired, the pulse height distributioninfluenced only minimallybecomes. additionallyallowsthis embodimentan advantageous electrical decoupling of the output of the detectorof other components of the mass spectrometer. Accordingly, theOutput of a detector according to apreferred embodiment nominallie on the ground potential, and the conditions for the preparationof the output signal cantherefore be simplified.
[0120] Bei einer Ausführungsform der vorliegendenErfindung werden Sekundärelektronenvon der ersten Mikrokanalplatte überdie Oberflächeeiner zweiten größeren Detektionsvorrichtungdispergiert oder geführt.Die Detektionsvorrichtung weist vorzugsweise eine oder mehrere Mikrokanalplattenmit einer größeren Gesamtfläche auf.Gemäß dieserAusführungsformkönnendie Sekundärelektronendurch ein oder mehrere elektrische und/oder magnetische Felder über dieDetektionsflächedispergiert oder geführtwerden. Gemäß dieserAusführungsformkönnendie von der ersten Mikrokanalplatte abgegebenen Sekundärelektronennicht unbedingt auf die Detektionsfläche fokussiert werden, sondernsie könnenvorzugsweise übereine verhältnismäßig große Fläche derDetektionsflächedivergiert werden. Hierdurch wird gewährleistet, daß im wesentlichenalle Kanälein der einen oder in den mehreren Mikrokanalplatten der Detektionsvorrichtungverwendet werden.In one embodiment of the presentInvention become secondary electronsfrom the first microchannel platethe surfacea second larger detection devicedispersed or guided.The detection device preferably has one or more microchannel plateswith a larger total area.According to thisembodimentcanthe secondary electronsthrough one or more electrical and / or magnetic fields across thedetection areadispersed or guidedbecome. According to thisembodimentcanthe secondary electrons emitted by the first microchannel platenot necessarily be focused on the detection area, butyou canpreferably abouta relatively large area of thedetection areato be diverged. This ensures that essentiallyall channelsin the one or more microchannel plates of the detection devicebe used.
[0121] Gemäß einer anderen Ausführungsformwerden die von der ersten Mikrokanalplatte abgegebenen Sekundärelektronenzu einer bestimmten Zeit auf einen diskreten Bereich der Detektionsfläche derDetektionsvorrichtung fokussiert oder geführt. Die Detektionsvorrichtungkann eine oder mehrere Mikrokanalplatten aufweisen, deren Gesamtfläche größer als diejenigeder ersten Mikrokanalplatte ist. Gemäß dieser Ausführungsformwerden die Sekundärelektronenvorzugsweise so fokussiert, daß sievorzugsweise auf die bei der einen oder den mehreren Mikrokanalplattender Detektionsvorrichtung minimal mögliche Anzahl von Kanälen fallen. Dievon der ersten Mikrokanalplatte abgegebenen Sekundärelektronenkönnenvorzugsweise durch ein zeitlich veränderliches elektrisches und/odermagnetisches Ablenkfeld zwischen verschiedenen Bereichen der zweitenMikrokanalplattenanordnung kontinuierlich abgelenkt, geführt odergedreht oder periodisch geschaltet, geführt oder gedreht werden. Diedurchschnittliche Anzahl von Sekundärelektronen, die von einerFlächeder einen oder mehreren Mikrokanalplatten der Detektionsvorrichtungje Zeiteinheit empfangen werden, ist vorzugsweise kleiner als diedurchschnittliche Anzahl der Sekundärelektronen, die je Zeiteinheitvon einer entsprechenden Flächeder ersten Mikrokanalplatte abgegeben werden. Gemäß dieserAusführungsformtritt vorteilhafterweise ein minimales Verbreitern der Impulshöhenverteilungauf, weil die Gesamtzahl der durch ein an der ersten Mikrokanalplatteankommendes einzelnes Ion erzeugten Sekundärelektronen über verhältnismäßig wenigeKanäleder einen oder mehreren Mikrokanalplatten in der Detektionsvorrichtungverteilt wird. Daher ist es wahrscheinlicher, daß die Ausgabe jedes einzelnenKanals in der einen oder den mehreren Mikrokanalplatten der Detektionsvorrichtungraumladungsbegrenzt ist, was zu einer verhältnismäßig schmalen Impulshöhenverteilungführt.According to another embodimentbecome the secondary electrons emitted by the first microchannel plateat a certain time on a discrete area of the detection area of theDetection device focused or guided. The detection devicemay have one or more microchannel plates, the total area of which is larger than thatthe first microchannel plate. According to this embodimentbecome the secondary electronspreferably focused so that theypreferably on the one or more microchannel platesminimal number of channels fall into the detection device. Thesecondary electrons released from the first microchannel platecanpreferably by a time-varying electrical and / ormagnetic deflection field between different areas of the secondMicrochannel plate assembly continuously deflected, guided orrotated or periodically switched, guided or rotated. Theaverage number of secondary electrons from oneareathe one or more microchannel plates of the detection devicereceived per unit of time is preferably smaller than thataverage number of secondary electrons per unit of timeof an appropriate areaof the first microchannel plate. According to thisembodimentthere is advantageously a minimal broadening of the pulse height distributionon because the total number of through on the first microchannel plateincoming single ion generated secondary electrons over relatively fewchannelsthe one or more microchannel plates in the detection deviceis distributed. Therefore, it is more likely that the output of each oneChannel in the one or more microchannel plates of the detection devicespace charge is limited, resulting in a relatively narrow pulse height distributionleads.
[0122] Ein besonderer Vorteil der bevorzugtenAusführungsformder vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der maximale durchschnittlicheAusgangsstrom des Ionendetektors, der möglich ist, bevor die Verstärkung desIonendetektors beeinträchtigtwird, gegenübereinem herkömmlichenIonendetektionssystem erhöhtist.A particular advantage of the preferredembodimentof the present invention is that the maximum averageOutput current of the ion detector, which is possible before the amplification of theIon detector impairedwill, oppositea conventional oneIon detection system increasedis.
[0123] Verschiedene Ausführungsformen der vorliegendenErfindung werden nun zusammen mit anderen Anordnungen, die nur derErläuterungdienen, nur als Beispiel mit Bezug auf die anliegende Zeichnungbeschrieben. Es zeigen:Various embodiments of the presentInvention will now be combined with other arrangements that are only theexplanationserve only as an example with reference to the attached drawingdescribed. Show it:
[0124] 1A eineschematische Darstellung einer Teilansicht einer herkömmlichenMikrokanalplatte und 1B Sekundärelektronen,die innerhalb eines Kanals eines Mikrokanalplattendetektors erzeugtwerden, 1A a schematic representation of a partial view of a conventional microchannel plate and 1B Secondary electrons that are generated within a channel of a microchannel plate detector,
[0125] 2 eineschematische Darstellung einer ersten Hauptausführungsform der vorliegendenErfindung, wobei eine elektrostatische Linse verwendet wird, umvon einer ersten Mikrokanalplatte emittierte Sekundärelektronenauf eine zweite größere Mikrokanalplattezu divergieren, 2 1 shows a schematic representation of a first main embodiment of the present invention, an electrostatic lens being used to diverge secondary electrons emitted by a first microchannel plate onto a second larger microchannel plate,
[0126] 3 einSIMION-Modell der Flugbahnen von Sekundärelektronen, wenn sie gemäß der ersten Hauptausführungsformder vorliegenden Erfindung aus der ersten Mikrokanalplatte austretenund auf die zweite größere Mikrokanalplattedivergiert werden, 3 a SIMION model of the trajectories of secondary electrons as they emerge from the first microchannel plate according to the first main embodiment of the present invention and are diverged onto the second larger microchannel plate,
[0127] 4 einSIMION-Modell der Flugbahnen der Sekundärelektronen gemäß einerAusführungsform, wobeieine Gitterelektrode zum Divergieren der Sekundärelektronen verwendet wird, 4 a SIMION model of the trajectories of the secondary electrons according to an embodiment, wherein a grid electrode is used to diverge the secondary electrons,
[0128] 5 eineschematische Darstellung einer Ausführungsform, wobei die von derersten Mikrokanalplatte emittierten Sekundärelektronen auf einen Szintillatorfallen bzw. auftreffen und sich am Szintillator ergebende Photonenauf eine größere Photokathodedivergiert werden, die vor einer zweiten Mikrokanalplatte angeordnetist, 5 1 shows a schematic representation of an embodiment, the secondary electrons emitted by the first microchannel plate falling or striking a scintillator and photons resulting on the scintillator diverging onto a larger photocathode which is arranged in front of a second microchannel plate,
[0129] 6 einSIMION-Modell der Flugbahnen von Sekundärelektronen gemäß eineranderen Ausführungsform,wobei eine Elektrode bereitgestellt ist, um Sekundärelektronenin zwei getrennte Elektronenströme aufzuteilen, 6 a SIMION model of the trajectories of secondary electrons according to another embodiment, wherein an electrode is provided to split secondary electrons into two separate electron currents,
[0130] 7 einSIMION-Modell der Flugbahnen der Sekundärelektronen gemäß einerAusführungsform ähnlich derin 6 dargestellten,wobei an Stelle einer Mikrokanalplatte eine Photoelektronenvervielfacher-Röhre verwendetwird, um einen der Sekundärelektronenströme zu detektieren, 7 a SIMION model of the trajectories of the secondary electrons according to an embodiment similar to that in 6 in which a photoelectron multiplier tube is used instead of a microchannel plate in order to detect one of the secondary electron currents,
[0131] 8 einSIMION-Modell der Flugbahnen von Sekundärelektronen gemäß einerAusführungsform, wobeidie Sekundärelektronenin zwei ungleiche Sekundärelektronenströme aufgeteiltwerden, 8th a SIMION model of the trajectories of secondary electrons according to one embodiment, the secondary electrons being divided into two unequal secondary electron currents,
[0132] 9A einSIMION-Modell der Flugbahnen von Sekundärelektronen gemäß einerzweiten Hauptausführungsformder vorliegenden Erfindung, wobei die von einer ersten Mikrokanalplatteemittierten Sekundärelektronenzu einer ersten Zeit zu nur einem Abschnitt der verhältnismäßig großen Mikrokanalplattegeführtwerden, und 9B dieSekundärelektronen,die zu einer zweiten späterenZeit zu einem zweiten verschiedenen Abschnitt der Mikrokanalplattegeführtwerden, 9A a SIMION model of the trajectories of secondary electrons according to a second main embodiment of the present invention, wherein the secondary electrons emitted by a first microchannel plate are guided to only a section of the relatively large microchannel plate at a first time, and 9B the secondary electrons, which are led to a second different section of the microchannel plate at a second later time,
[0133] 10A eineschematische Darstellung einer Ausführungsform, wobei von einerersten Mikrokanalplatte emittierte Sekundärelektronen durch eine Quadrupollinsenanordnung über dieEintrittsflächeeiner verhältnismäßig großen Mikrokanalplattegedreht werden, und 10B dieAblenkbewegung des Sekundärelektronenstrahls über dieOberflächedes Mikrokanalplattendetektors, 10A a schematic representation of an embodiment, wherein secondary electrons emitted by a first microchannel plate are rotated by a quadrupole lens arrangement over the entry surface of a relatively large microchannel plate, and 10B the deflection movement of the secondary electron beam over the surface of the microchannel plate detector,
[0134] 11A eineAusführungsform,wobei von verschiedenen Kanäleneiner ersten Mikrokanalplatte abgegebene Sekundärelektronen zeitlich veränderlichvon einer elektrostatischen Linse oder Elektrodenanordnung zu imwesentlichen nicht überlappendenBereichen einer verhältnismäßig großen Mikrokanalplattegeführtwerden, und 11B eineals Beispiel dienende Wechselspannung, die an die elektrostatischeLinse oder Elektrodenanordnung angelegt werden kann, um die Sekundärelektronen über dieOberflächedes Mikrokanalplattendetektors zu bewegen, 11A an embodiment, wherein from different channels of a first microchannel plate given secondary electrons are varied over time from an electrostatic lens or electrode arrangement to essentially non-overlapping areas of a relatively large microchannel plate, and 11B an exemplary AC voltage that can be applied to the electrostatic lens or electrode assembly to move the secondary electrons across the surface of the microchannel plate detector,
[0135] 12 eineAusführungsform,wobei eine Multipol-Stab-Linsenanordnungverwendet wird, um die Sekundärelektronenzeitlich veränderlich über dieOberflächeeines Mikrokanalplattendetektors zu bewegen, 12 An embodiment in which a multipole rod lens arrangement is used to move the secondary electrons over the surface of a microchannel plate detector in a time-varying manner.
[0136] 13A einSIMION-Modell der Flugbahnen von Sekundärelektronen gemäß einerAusführungsform, wobeidie Sekundärelektronenzu einer ersten Zeit durch die Kombination eines elektrischen undeines magnetischen Felds zu einem ersten Bereich eines koplanarenMikrokanalplattendetektors geführtwerden, und 13B dieFlugbahnen der Sekundärelektronenzu einer zweiten späterenZeit, wenn das elektrische Feld reduziert ist, und 13A a SIMION model of the trajectories of secondary electrons according to an embodiment, wherein the secondary electrons are guided to a first region of a coplanar microchannel plate detector by the combination of an electric and a magnetic field, and 13B the trajectories of the secondary electrons at a second later time when the electric field is reduced, and
[0137] 14A einSIMION-Modell der Flugbahnen von, Sekundärelektronen gemäß einerAusführungsform,wobei die Elektronen zu einer ersten Zeit durch ein Magnetfeld ineiner ersten Richtung zu einem koplanaren zickzackförmig angeordnetenPaar von Mikrokanalplatten geführtwerden, und 14B dieSekundärelektronen,die zu einer zweiten späterenZeit durch ein Magnetfeld in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zurersten Richtung zu einem anderen koplanaren Paar von Mikrokanalplattengeführtwerden. 14A a SIMION model of the trajectories of secondary electrons according to an embodiment, the electrons being guided at a first time through a magnetic field in a first direction to a coplanar zigzag pair of microchannel plates, and 14B the secondary electrons, which are guided at a second later time by a magnetic field in a second direction opposite to the first direction to another coplanar pair of microchannel plates.
[0138] Eine herkömmliche Mikrokanalplatte istin 1A dargestellt.Die Mikrokanalplatte 1 weist eine periodische Anordnungvon Glaskapillaren oder Kanälen 2 miteinem sehr kleinen Durchmesser auf, die durch Schmelzen miteinanderverbunden wurden und zu einer dünnenPlatte geschnitten wurden. Die Mikrokanalplatten 1 weisentypischerweise mehrere Millionen Kanäle 2 auf, und jederKanal 2 wirkt als ein unabhängiger Elektronenvervielfacher.A conventional microchannel plate is in 1A shown. The microchannel plate 1 exhibits a periodic arrangement of glass capillaries or channels 2 with a very small diameter, which were joined together by melting and cut into a thin plate. The microchannel plates 1 typically have several million channels 2 on, and every channel 2 acts as an independent electron multiplier.
[0139] 1B zeigtdie Funktionsweise eines einzigen Kanals 2 einer Mikrokanalplatte 1.Ein einziges einfallendes Teilchen 3, beispielsweise einIon (oder weniger bevorzugt ein Elektron oder ein Photon) trittin den Kanal 2 ein und bewirkt, daß Sekundärelektronen 4 vonder Kanalwand 5 emittiert werden. Eine Potentialdifferenz V_D wird überdie Mikrokanalplatte 1 aufrechterhalten, und sie erzeugtein elektrisches Feld, das die Sekundärelektronen 4 zurAusgangsflächeder Mikrokanalplatte 1 beschleunigt. Die Sekundärelektronen 4 laufenentlang parabolischen Flug bahnen durch den Kanal 2, bissie auf die Kanalwand 5 treffen, woraufhin sie noch weitereSekundärelektronen 4 erzeugen.Dieser Prozeß wirdmehrere Male entlang dem Kanal 2 wiederholt, was dazu führt, daß eine Kaskadevon Sekundärelektronen 4 vomAusgang des bestrahlten Kanals 2 der Mikrokanalplatte 1 abgegebenoder emittiert wird. Die Mikrokanalplatte 1 kann so eingerichtetwerden, daß ander Austrittsflächeansprechend auf ein einziges einfallendes Teilchen (beispielsweiseein Ion) mehrere tausend Sekundärelektronen 4 erzeugtwerden. 1B shows how a single channel works 2 a microchannel plate 1 , A single incident particle 3 , for example an ion (or less preferably an electron or a photon) enters the channel 2 and causes secondary electrons 4 from the canal wall 5 be emitted. A potential difference V _D is across the microchannel plate 1 maintained, and it creates an electric field that is the secondary electrons 4 to the exit surface of the microchannel plate 1 accelerated. The secondary electrons 4 run along parabolic trajectories through the canal 2 until they hit the canal wall 5 whereupon they hit other secondary electrons 4 produce. This process is repeated several times along the canal 2 repeated, resulting in a cascade of secondary electrons 4 from the exit of the irradiated channel 2 the microchannel plate 1 is emitted or emitted. The microchannel plate 1 can be set up so that several thousand secondary electrons are generated on the exit surface in response to a single incident particle (for example an ion) 4 be generated.
[0140] Eine erste Hauptausführungsformder vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf 2 beschrieben. 2 zeigt einen Detektor 7 für ein Massenspektrometer,vorzugsweise einen Ionendetektor, der eine erste Mikrokanalplatte 8 aufweist,von der Ionen 12 (oder weniger bevorzugt andere Teilchen)empfangen werden, oder auf die Ionen einfallen. Die erste Mikrokanalplatte 8 erzeugtvorzugsweise Sekundärelektronen 16, diedann von der ersten Mikrokanalplatte 8 emittiert werdenund vorzugsweise zu einer Detektionsvorrichtung 9 übertragenwerden, die hinter der ersten Mikrokanalplatte 8 angeordnetund davon beabstandet ist. Eine elektrostatische Linsenanordnung 17 odereine Anordnung von einer oder mehreren Elektroden (oder weniger bevorzugteiner oder mehreren magnetischen Linsen) ist vorzugsweise zwischender ersten Mikrokanalplatte 8 und der Detektionsvorrichtung 9 angeordnet.Die Detektionsvorrichtung 9 weist vorzugsweise ein Paarzickzackförmigangeordneter Mikrokanalplatten 10, 11 auf, sodaß dieKanäleinnerhalb der zwei Mikrokanalplatten 10, 11 untereinem Winkel zur Grenzflächezwischen den zwei Mikrokanalplatten 10, 11 stehen.Eine Kollektorplatte 15 ist vorzugsweise hinter der hinterstender zwei die Detektionsvorrichtung 9 bildenden Mikrokanalplatten 11 angeordnet.A first major embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG 2 described. 2 shows a detector 7 for a mass spectrometer, preferably an ion detector, which has a first microchannel plate 8th has from the ions 12 (or less preferably other particles) are received, or upon which ions are incident. The first microchannel plate 8th preferably generates secondary electrons 16 which then from the first microchannel plate 8th be emitted and preferably to a detection device 9 are transmitted behind the first microchannel plate 8th arranged and spaced therefrom. An electrostatic lens arrangement 17 or an arrangement of one or more electrodes (or less preferably one or more magnetic lenses) is preferably between the first microchannel plate 8th and the detection device 9 arranged. The detection device 9 preferably has a pair of zigzag microchannel plates 10 . 11 on so that the channels within the two microchannel plates 10 . 11 at an angle to the interface between the two microchannel plates 10 . 11 stand. A collector plate 15 the detection device is preferably behind the rearmost of the two 9 forming microchannel plates 11 arranged.
[0141] Die erste Mikrokanalplatte 8 istvorzugsweise eine einzige Mikrokanalplatte, die bei einer verhältnismäßig niedrigenVerstärkungvon beispielsweise × 5und × 20betrieben wird, und die zickzackförmig angeordneten Mikrokanalplatten 10, 11 werdenvorzugsweise mit einer verhältnismäßig hohenVerstärkungvon × 10⁶ betrieben. Der Ionendetektor 7 hatdaher vorzugsweise eine Gesamtverstärkung zwischen 5 × 10⁶ und 2 × 10⁷.The first microchannel plate 8th is preferably a single microchannel plate operating at a relatively low gain of, for example, × 5 and × 20, and the zigzag microchannel plates 10 . 11 are preferably operated with a relatively high gain of × 10 ⁶ . The ion detector 7 therefore preferably has a total gain between 5 × 10 ⁶ and 2 × 10 ⁷ .
[0142] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsformsind wenigstens eine, vorzugsweise wenigstens zwei, drei, vier,fünf, sechs,sieben, acht, neun oder zehn elektrostatische Linsen oder Elektroden 17a, 17b, 17c zwischender ersten Mikrokanalplatte 8 und dem zickzackförmig angeordnetenPaar von Mikrokanalplatten 10, 11 angeordnet.Gemäß einerAusführungsformkönnendie elektrostatischen Linsen zylindersymmetrische Elektroden aufweisen.Es werden auch andere Elektrodenanordnungen erwogen. Die elektrostatischenLinsen dienen vorzugsweise dazu, von der ersten Mikrokanalplatte 8 aufden gewünschtenAbschnitt oder den gewünschtenBereich der Detektionsflächeder Detektionsvorrichtung 9 abgegebene Sekundärelektronen 16 zu fokussieren,zu divergieren oder zu führen.Gemäß der erstenHauptausführungsformwerden Sekundärelektronen 16 vorzugsweiseauf und überim wesentlichen die ganze Detektionsfläche der Detektionsvorrichtung 9 (d.h.die Mikrokanalplatten 10, 11) divergiert.According to a preferred embodiment, at least one, preferably at least two, three, four, five, six, seven, eight, nine or ten are electrostatic lenses or electrodes 17a . 17b . 17c between the first microchannel plate 8th and the zigzag pair of microchannel plates 10 . 11 arranged. According to one embodiment, the electrostatic lenses can have cylindrical symmetrical electrodes. Other electrode arrangements are also contemplated. The electrostatic lenses are preferably used by the first microchannel plate 8th on the desired section or the desired area of the detection surface of the detection device 9 emitted secondary electrons 16 to focus, to diverge or to lead. According to the first main embodiment, secondary electrons 16 preferably on and over substantially the entire detection area of the detection device 9 (ie the microchannel plates 10 . 11 ) diverges.
[0143] Beim Betrieb fallen die beispielsweiseaus dem Drift- oder Flugbereich eines Flugzeit-Massenanalysatorsaustretenden Ionen 12 vorzugsweise auf eine Eintrittsfläche derersten Mikrokanalplatte 8. Die erste Mikrokanalplatte 8 erzeugtansprechend auf das Ankommen eines Ions (oder weniger bevorzugtauf die Ankunft eines Photons oder Elektrons) Sekundärelektronen 16.Die Anzahl der von der ersten Mikrokanalplatte 8 erzeugtenSekundärelektronen 16 jeIoneneinfall nähertsich vorzugsweise einer Poisson-Verteilung. Die von der ersten Mikrokanalplatte 8 erzeugtenSekundärelektronen 16 werdendann vorzugsweise von einer Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 abgegebenund vorzugsweise durch eine zwischen der Austrittsfläche der erstenMikrokanalplatte 8 und der Eintrittsfläche der Detektionsvorrichtung 9 aufrechterhaltenePotentialdifferenz zu der Detektionsvorrichtung 9 (beispielsweiseeinem zickzackförmigangeordneten Paar von Mikrokanalplatten 10, 11)beschleunigt.During operation, the ions emerging, for example, from the drift or flight area of a time-of-flight mass analyzer fall 12 preferably on an entry surface of the first microchannel plate 8th , The first microchannel plate 8th generates secondary electrons in response to the arrival of an ion (or, less preferably, the arrival of a photon or electron) 16 , The number of from the first microchannel plate 8th generated secondary electrons 16 per ion incidence preferably approaches a Poisson distribution. The one from the first microchannel plate 8th generated secondary electrons 16 are then preferably from an exit surface of the first microchannel plate 8th issued and preferably by a between the exit surface of the first microchannel plate 8th and the entry surface of the detection device 9 maintained potential difference to the detection device 9 (For example, a zigzag pair of microchannel plates 10 . 11 ) accelerated.
[0144] Die Sekundärelektronen 16 tretenaus der ersten Mikrokanalplatte 8 mit einer Winkelverteilungaus, die sich auf die Vorspannung über der ersten Mikrokanalplatte 8 undden Feldgradienten zwischen der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 undder Eintrittsflächeder zweiten Mikrokanalplatte 10, welche das vordere Endeder Detektionsvorrichtung 9 bildet, bezieht. Die Sekundärelektronen 16 werdenvorzugsweise nicht auf die zweite Mikrokanalplatte 10 fokussiert,sondern sie werden vorzugsweise im wesentlichen gleichmäßig über dieEintritts- oder Detektionsflächeder zweiten Mikrokanalplatte 10 verteilt und divergiert.Dies gewährleistet,daß sichwiederholende Primärionenereignissean der ersten Mikrokanalplatte 8 Sekundärelektronen 16 erzeugen,die übereine verhältnis mäßig große Fläche derzweiten Mikrokanalplatte 10 verteilt sind.The secondary electrons 16 emerge from the first microchannel plate 8th with an angular distribution based on the bias over the first microchannel plate 8th and the field gradient between the exit surface of the first microchannel plate 8th and the entry surface of the second microchannel plate 10 which the front end of the detection device 9 forms, relates. The secondary electrons 16 are preferably not on the second microchannel plate 10 focused, but they are preferably substantially uniform over the entrance or detection surface of the second microchannel plate 10 distributed and diverged. This ensures that repeating primary ion events occur on the first microchannel plate 8th secondary electron 16 generate that over a relatively large area of the second microchannel plate 10 are distributed.
[0145] Wenigstens einige, vorzugsweise imwesentlichen alle Sekundärelektronen 16 werdenvorzugsweise von der Eintrittsflächeder zweiten Mikrokanalplatte 10 empfangen, und Tertiärelektronen 14 werdenvorzugsweise ansprechend darauf von dem zickzackförmig angeordnetenPaar von Mikrokanalplatten 10, 11 erzeugt. DieTertiärelektronen 14 werdenvorzugsweise von der Austrittsflächeder dritten Mikrokanalplatte 11 emittiert und können voneiner Kollektorplatte 15, die hinter der dritten Mikrokanalplatte 11 angeordnetist, empfangen und detektiert werden.At least some, preferably essentially all, secondary electrons 16 are preferably from the entry surface of the second microchannel plate 10 received, and tertiary electrons 14 are preferably responsive to the zigzag pair of microchannel plates 10 . 11 generated. The tertiary electrons 14 are preferably from the exit surface of the third microchannel plate 11 emitted and can from a collector plate 15 that are behind the third microchannel plate 11 is arranged, received and detected.
[0146] Die Dispersion der von der erstenMikrokanalplatte 8 abgegebenen Sekundärelektronen 16 über eine zweitegrößere Mikrokanalplatte 10 ermöglicht esvorteilhafterweise, daß derEingangs-Ionenstrom um das Verhältniszwischen der Flächeder zweiten Mikrokanalplatte 10 und der Fläche derersten Mikrokanalplatte 8 erhöht wird, ohne daß die Verstärkung desIonendetektors 7 beeinträchtigt wird.The dispersion of the from the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 via a second larger microchannel plate 10 advantageously allows the input ion current to vary by the ratio between the area of the second microchannel plate 10 and the area of the first microchannel plate 8th is increased without the gain of the ion detector 7 is affected.
[0147] 3 zeigteine zweidimensionale SIMION-Simulation, in der die Flugbahnen vonder ersten Mikrokanalplatte 8 emittierter Sekundärelektronen 16 dargestelltsind, wenn sie zur zweiten Mikrokanalplatte 10 des Ionendetektors 7 beschleunigtwerden. Eine elektrostatische Linsen- oder Elektrodenanordnung 17 istwie dargestellt zwischen der ersten Mikrokanalplatte 8 undder zweiten Mikrokanalplatte 10 angeordnet, um die Sekundärelektronen 16 über dieDetektionsflächeder zweiten Mikrokanalplatte 10 zu verteilen. Die SIMION-SimulationrepräsentiertElektronen flugbahnen 16 für Sekundärelektronen, die unter einemzur Oberflächeder ersten Mikrokanalplatte 8 senkrechten Winkel austretenund eine Anfangsenergie von 20 eV aufweisen. Bei dieser Simulationwurde die Eintrittsflächeder zweiten Mikrokanalplatte 10 auf einem Potential gehalten,das um +105 V höherwar als dasjenige der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8.Die Austrittsflächeder ersten Mikrokanalplatte 8 kann beispielsweise bei 0V gehalten werden und Sekundärelektronen 16 voneiner im wesentlichen kreisförmigenAustrittsflächemit einem Durchmesser von 25 mm emittieren. Die zweite Mikrokanalplatte 10 empfängt vorzugsweisewenigstens einige, vorzugsweise alle der Sekundärelektronen 16 über eineim wesentlichen kreisförmigeDetektionsflächemit einem größeren Durchmesservon beispielsweise 50 mm. Die erste Mikrokanalplatte 8 unddie zweite Mikrokanalplatte 10 können gemäß einer Ausführungsform um20 mm beabstandet sein. Gemäß eineranderen Ausführungsformkann ein anderer Abstand zwischen der ersten Mikrokanalplatte 8 undder zweiten Mikrokanalplatte 10 verwendet werden. 3 shows a two-dimensional SIMION simulation, in which the trajectories of the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 are shown when they go to the second microchannel plate 10 of the ion detector 7 be accelerated. An electrostatic lens or electrode arrangement 17 is between the first microchannel plate as shown 8th and the second microchannel plate 10 arranged to the secondary electrons 16 over the detection area of the second microchannel plate 10 to distribute. The SIMION simulation represents electron trajectories 16 for secondary electrons that go under one to the surface of the first microchannel plate 8th emerge at a vertical angle and have an initial energy of 20 eV. In this simulation, the entry surface of the second microchannel plate was 10 kept at a potential which was +105 V higher than that of the exit surface of the first microchannel plate 8th , The exit surface of the first microchannel plate 8th can be kept at 0 V and secondary electrons, for example 16 emit from a substantially circular exit surface with a diameter of 25 mm. The second microchannel plate 10 preferably receives at least some, preferably all, of the secondary electrons 16 over an essentially circular detection surface with a larger diameter of, for example, 50 mm. The first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 can be spaced 20 mm apart in one embodiment. According to another embodiment, a different distance between the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 be used.
[0148] Die erste Elektrode 17a,die zweite Elektrode 17b und die dritte Elektrode 17c derzwischen der ersten Mikrokanalplatte 8 und der zweitenMikrokanalplatte 10 angeordneten elektrostatischen Linse 17 wurdenin der in 3 dargestelltenSimulation auf Potentialen gehalten, die um +100 V, +500 V bzw.+0 V höherwaren als das Potential der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8.The first electrode 17a , the second electrode 17b and the third electrode 17c the one between the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 arranged electrostatic lens 17 were in the in 3 simulation shown held at potentials that were +100 V, +500 V or +0 V higher than the potential of the exit surface of the first microchannel plate 8th ,
[0149] Die Elektroden 17a, 17b, 17c derelektrostatischen Linse 17 sind vorzugsweise Ringelektroden,und sie weisen Kreisringe auf, deren Durchmesser vorzugsweise inRichtung der zweiten Mikrokanalplatte 10 zunehmen. DieSekundärelektronenlaufen vorzugsweise durch jede der Ringelektroden 17a, 17b, 17c derelektrostatischen Linse 17 und werden vorzugsweise über diegrößere Eintrittsfläche derzweiten Mikrokanalplatte 10 dispergiert.The electrodes 17a . 17b . 17c the electrostatic lens 17 are preferably ring electrodes and they have circular rings, the diameter of which is preferably in the direction of the second microchannel plate 10 increase. The secondary electrons preferably pass through each of the ring electrodes 17a . 17b . 17c the electrostatic lens 17 and are preferably over the larger entry area of the second microchannel plate 10 dispersed.
[0150] Die elektrostatische Linse 17 oderdie Elektrodenanordnung stellen vorzugsweise eine Punkt-zu-Punkt-Abbildungfür Sekundärelektronen 16 bereit,welche unter einem Winkel aus der ersten Mikrokanalplatte 8 austreten,der senkrecht zu ihrer Austrittsfläche ist, und die die gleicheAnfangsenergie aufweisen. Die elektrostatische Linse 17 stelltjedoch keine Punkt-zu-Punkt-Abbildung für Sekundärelektronen 16, die unterWinkeln, die nicht senkrecht zur Austrittsfläche der Mikrokanalplatte 8 sind,aus der ersten Mikrokanalplatte 8 austreten, oder für Sekundärelektronen 16 miteinem Bereich von Energien bereit.The electrostatic lens 17 or the electrode arrangement preferably provides a point-to-point image for secondary electrons 16 ready which at an angle from the first microchannel plate 8th emerge, which is perpendicular to their exit surface, and which have the same initial energy. The electrostatic lens 17 does not, however, provide point-to-point imaging for secondary electrons 16 that are at angles that are not perpendicular to the exit surface of the microchannel plate 8th are from the first microchannel plate 8th emerge, or for secondary electrons 16 with a range of energies ready.
[0151] Es sind an jeder der Elektronenflugbahnen 16 in 3 (und bei nachfolgendenSimulationen) Markierungen dargestellt, welche der Position derSekundärelektronen 16 beiaufeinanderfolgenden Zeitintervallen von 0,25 ns entsprechen. Wieaus 3 ersichtlich ist,erreichen Sekundärelektronen 16 mitFlugbahnen, die dichter bei den Elektroden 17a, 17b, 17c derelektrostatischen Linse 17 liegen, die zweite Mikrokanalplatte 10 vorSekundärelektronen,die sich weiter entfernt von den Elektroden 17a, 17b, 17c bewegen(d.h. die sich innerhalb des zentralen Bereichs zwischen der erstenund der zweiten Mikrokanalplatte 8, 10 bewegen).Daher wird, wie in 3 ersichtlichist, eine kleine zeitliche Verbreiterung in den Ankunftszeiten derSekundärelektronen 16 ander zweiten Mikrokanalplatte 10 für von der ersten Mikrokanalplatte 8 ansprechendauf gleichzeitige Ionenankünfteerzeugte Elektronen herbeigeführt.Es ist bei dieser Simulation ersichtlich, daß die in den Ankunftszeitender Sekundärelektronen 16 herbeigeführte zeitlicheVerbreiterung in der Größenordnungeiner Markierung, d.h. in der Größenordnungvon 0,25 ns liegt. Diese zeitliche Verbreiterung kann, falls gewünscht, korrigiertwerden, indem die Kollektorplatte 15 vorzugsweise geeignetgeformt wird und/oder indem ein weiteres elektrostatisches Elementzwischen der ersten und der zweiten Mikrokanalplatte 8, 10 bereitgestelltwird.It's on each of the electron trajectories 16 in 3 (and in subsequent simulations) Markie represented the position of the secondary electrons 16 at successive time intervals of 0.25 ns. How out 3 can be seen reach secondary electrons 16 with trajectories that are closer to the electrodes 17a . 17b . 17c the electrostatic lens 17 lie, the second micro-channel plate 10 in front of secondary electrons that are further away from the electrodes 17a . 17b . 17c move (ie, within the central area between the first and second microchannel plates 8th . 10 move). Therefore, as in 3 it can be seen a small time widening in the arrival times of the secondary electrons 16 on the second microchannel plate 10 for from the first microchannel plate 8th induced electrons generated in response to simultaneous ion arrivals. It can be seen in this simulation that the arrival times of the secondary electrons 16 induced time broadening in the order of a marking, ie in the order of 0.25 ns. This time widening can, if desired, be corrected by using the collector plate 15 is preferably suitably shaped and / or by another electrostatic element between the first and the second microchannel plate 8th . 10 provided.
[0152] Wenngleich sie nur in zwei Dimensionendargestellt ist, zeigt die in 3 dargestellteSIMION-Simulation Elektronenflugbahnen 16 für eine dreidimensionaleAnordnung mit einer zylindrischen Symmetrie. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsformist eine Kollektorplatte 15 stromabwärts des letzten Elektronenvervielfacherelements 11 (d.h.der dritten Mikrokanalplatte 11) angeordnet und kann geformtsein, um die zeitliche Verbreiterung der Ankunftszeiten von Sekundärelektronenzu kompensieren. Es wird verständlichsein, daß die Form,die Größe, dieAnzahl und die Potentiale, die fürdie Elektroden 17a, 17b, 17c der elektrostatischenLinse 17 verwendet werden, variieren können und nicht auf die vorstehendbeschriebenen als Beispiel dienenden und in der Zeichnung dargestelltenAnordnungen beschränktsind.Although shown in only two dimensions, the one in 3 SIMION simulation of electron trajectories shown 16 for a three-dimensional arrangement with a cylindrical symmetry. According to a preferred embodiment is a collector plate 15 downstream of the last electron multiplier element 11 (ie the third microchannel plate 11 ) is arranged and can be shaped to compensate for the time widening of the arrival times of secondary electrons. It will be understood that the shape, size, number and potentials of the electrodes 17a . 17b . 17c the electrostatic lens 17 may be used, may vary, and are not limited to the exemplary arrangements described above and shown in the drawing.
[0153] 4 zeigteine SIMION-Simulation der Flugbahnen von Sekundärelektronen 16 gemäß einerAusführungsform,wobei eine Gitterelektrode 18 zwischen der Austrittsfläche der erstenMikrokanalplatte 8 und einer Eintritts- oder Detektionsfläche derzweiten Mikrokanalplatte 10 angeordnet ist, um die Sekundärelektronen 16 über dieEintrittsflächeder zweiten Mikrokanalplatte 10 zu dispergieren. Die Gitterelektrode 18 kann vorzugsweiseim wesentlichen nichtplanar sein und vorzugsweise gekrümmt oderkuppelförmigsein. 4 shows a SIMION simulation of the trajectories of secondary electrons 16 according to an embodiment, wherein a grid electrode 18 between the exit surface of the first microchannel plate 8th and an entry or detection surface of the second microchannel plate 10 is arranged around the secondary electrons 16 over the entry surface of the second microchannel plate 10 to disperse. The grid electrode 18 may preferably be substantially non-planar and preferably curved or dome-shaped.
[0154] Eine Potentialdifferenz kann zwischender Austrittsflächeder ersten Mikrokanalplatte 8 und der Gitterelektrode 18 aufrechterhaltenwerden, so daß Sekundärelektronen 16 zurGitterelektrode 18 beschleunigt werden. Bei dieser Simulationwurde die Eintrittsflächeder zweiten Mikrokanalplatte 10 auf einem Potential gehalten,das +1000 V höherwar als dasjenige der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8.Die Austrittsfläche derersten Mikrokanalplatte 8 kann bei 0 V gehalten werdenund Sekundärelektronen 16 voneiner im wesentlichen kreisförmigenAustrittsflächemit einem Durchmesser von 25 mm abgeben. Die zweite Mikrokanalplatte 10 kannvorzugsweise um einen Abstand von 30 mm von der ersten Mikrokanalplatte 8 beabstandetsein, und sie empfängtvorzugsweise Sekundärelektronen 16 über einenim wesentlichen kreisförmigenBereich mit einem Durchmesser von 40 mm.A potential difference can exist between the exit surface of the first microchannel plate 8th and the grid electrode 18 be maintained so that secondary electrons 16 to the grid electrode 18 be accelerated. In this simulation, the entry surface of the second microchannel plate was 10 kept at a potential that was +1000 V higher than that of the exit surface of the first microchannel plate 8th , The exit surface of the first microchannel plate 8th can be kept at 0 V and secondary electrons 16 dispense from a substantially circular exit surface with a diameter of 25 mm. The second microchannel plate 10 can preferably be at a distance of 30 mm from the first microchannel plate 8th be spaced apart, and it preferably receives secondary electrons 16 over a substantially circular area with a diameter of 40 mm.
[0155] Gemäß anderen Ausführungsformenkönnendie von der ersten Mikrokanalplatte 8 emittierten Sekundärelektronen 16 über zweioder mehr Detektoren verteilt werden. Die zwei oder mehr Detektorenweisen vorzugsweise Mikrokanalplatten auf. Das Verteilen der Sekundärelektronen 16 über zweioder mehr Detektoren führtdazu, daß einevergrößerte Anzahlvon Kanälenfür dieElektronenvervielfachung verfügbarist und daher der Dynamikbereich des Ionendetektors 7 vergrößert wird.Bei solchen Ausführungsformenkönnendie Ausgaben der letzten Vervielfachungsstufen auf die gleiche Aufzeichnungsvorrichtungoder auf getrennte Aufzeichnungsvorrichtungen gerichtet werden.Die Ausgaben der zwei oder mehr Detektoren können vorzugsweise auf eineKombination von Analog-Digital- und Zeit-Digital-Aufzeichnungsvorrichtungengerichtet werden, so daß derDynamikbereich des Ionendetektors 7 vergrößert ist.According to other embodiments, those of the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 distributed over two or more detectors. The two or more detectors preferably have microchannel plates. The distribution of the secondary electrons 16 Using two or more detectors results in an increased number of channels for electron multiplication being available and hence the dynamic range of the ion detector 7 is enlarged. In such embodiments, the outputs of the last multiplication stages can be directed to the same recording device or to separate recording devices. The outputs of the two or more detectors can preferably be directed to a combination of analog-digital and time-digital recorders so that the dynamic range of the ion detector 7 is enlarged.
[0156] Gemäß einer Ausführungsformkönnendie von der ersten Mikrokanalplatte 8 abgegebenen Sekundärelektronen 16 gleichmäßig oderungleichmäßig in zweioder mehr Portionen oder Strömevon Elektronen eingeteilt werden und auf die Eintrittsflächen derzwei oder mehr Detektoren gerichtet werden. Die zwei oder mehr DetektorenkönnenMikrokanalplatten, Elektronenvervielfacherröhren, Photoelektronenvervielfacher-Röhren odereine Kombination von Detektoren einschließen. Die Verteilung des Sekundärelektronenstromszwischen zwei oder mehr Detektoren ermöglicht eine höhere Gesamt-Ionenankunftsratean der ersten Mikrokanalplatte, ohne daß ein Verstärkungsverlust infolge einerDetektorsättigungauftritt.According to one embodiment, those of the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 be evenly or unevenly divided into two or more portions or streams of electrons and directed towards the entrance surfaces of the two or more detectors. The two or more detectors can include microchannel plates, electron multiplier tubes, photoelectron multiplier tubes, or a combination of detectors. Distributing the secondary electron current between two or more detectors enables a higher total ion arrival rate at the first microchannel plate without loss of gain due to detector saturation.
[0157] 5 zeigteine weitere Ausführungsform,bei der dafürgesorgt wird, daß wenigstenseinige, vorzugsweise alle der von der ersten Mikrokanalplatte 8 emittiertenSekundärelektronen 16 aufeinen organischen oder anorganischen Szintillator 19 treffen,der zwischen der ersten Mikrokanalplatte 8 und der zweitenMikrokanalplatte 10 angeordnet ist. Die Ankunft von Sekundärelektronen 16 amSzintillator 19 führtdazu, daß Photonen 20 vomSzintil lator 19 erzeugt werden. Die vom Szintillator 19 emittiertenPhotonen 20 werden vorzugsweise durch einen nicht fokussierendenLichtleiter (nicht dargestellt) zu einem Photokathodenfenster 21 geleitet,das vorzugsweise eine größere Fläche aufweistals die Emissionsflächedes Szintillators 19, von der Photonen 20 emittiertwerden. Die Photokathode 21 hat vorzugsweise eine größere Fläche alsdie erste Mikrokanalplatte 8. 5 shows a further embodiment in which it is ensured that at least some, preferably all, of the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 on an organic or inorganic scintillator 19 meet that between the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 is arranged. The arrival of secondary electrons 16 on the scintillator 19 causes photons 20 from the scintillator 19 be generated. The scintillator 19 emitted photons 20 are preferably through a non-focusing light guide (not shown) to a photocathode window 21 passed, which preferably has a larger area than the emission area of the scintillator 19 , from the photons 20 be emitted. The photocathode 21 preferably has a larger area than the first microchannel plate 8th ,
[0158] Der Szintillator 19 istvorzugsweise ein organischer Szintillator oder ein Szintillatoraus Kunststoff, weil die Anstiegs- und Abfallszeiten typischerweisein der Größenordnungvon 0,5 – 2ns liegen. Die Photokathode 21 empfängt vorzugsweise wenigstenseinige der vom Szintillator 19 emittierten Photonen 20 underzeugt Elektronen 22 ansprechend auf Photonenankünfte. DiePhotokathode 21 schließtvorzugsweise eine Galliumarsenid-Photokathode ein.The scintillator 19 is preferably an organic scintillator or a plastic scintillator because the rise and fall times are typically on the order of 0.5-2 ns. The photocathode 21 preferably receives at least some of those from the scintillator 19 emitted photons 20 and generates electrons 22 responsive to photon arrivals. The photocathode 21 preferably includes a gallium arsenide photocathode.
[0159] Die von der Photokathode 21 erzeugtenoder emittierten Elektronen 22 werden dann vorzugsweiseauf die Eintrittsflächeder zweiten Mikrokanalplatte 10 gerichtet. Die zweite Mikrokanalplatte 10 hatvorzugsweise eine Eintrittsfläche,die größer istals die Austrittsflächeder ersten Mikrokanalplatte 8 und/oder des Szintillators 19.Es wird auch erwogen (wenngleich dies in 5 nicht dargestellt ist), daß die Eintrittsfläche derzweiten Mikrokanalplatte 10 größer sein könnte als die Austrittsfläche derPhotokathode 21, so daß vonder Photokathode 21 abgegebene Elektronen auch auf diezweite Mikrokanalplatte 10 divergiert werden könnten. Diezweite Mikrokanalplatte 10 bildet vorzugsweise eine voneinem zickzackförmigenPaar von Mikrokanalplatten 10, 11, welche alsein Elektronen vervielfacher wirkt und Elektronen abgibt, die aneiner Kollektorplatte 15 zu empfangen und zu detektierensind.The one from the photocathode 21 generated or emitted electrons 22 are then preferably on the entry surface of the second microchannel plate 10 directed. The second microchannel plate 10 preferably has an entry area that is larger than the exit area of the first microchannel plate 8th and / or the scintillator 19 , It is also being considered (although this in 5 is not shown) that the entry surface of the second microchannel plate 10 could be larger than the exit area of the photocathode 21 so that from the photocathode 21 emitted electrons also on the second microchannel plate 10 could be diverged. The second microchannel plate 10 preferably forms one of a zigzag pair of microchannel plates 10 . 11 which acts as an electron multiplier and emits electrons on a collector plate 15 are to be received and detected.
[0160] Gemäß einer anderen bevorzugtenAusführungsformkönnendie vom Szintillator 19 abgegebenen Photonen 20 aufmehrere Photokathoden gerichtet werden, die eine kombinierte Eintritts-oder Empfangsflächeaufweisen, die vorzugsweise größer istals diejenige des Szintillators 19 und/oder der erstenMikrokanalplatte 8.According to another preferred embodiment, the scintillator 19 emitted photons 20 are directed to a plurality of photocathodes which have a combined entrance or reception area which is preferably larger than that of the scintillator 19 and / or the first microchannel plate 8th ,
[0161] Gemäß einer anderen Ausführungsformkann die Photokathode 21 nicht bereitgestellt sein, unddie Photonen vom Szintillator 19 können direkt auf der zweitenMikrokanalplatte 10 des Detektors 9 empfangen werden.Gemäß dieserAusführungsformsind die vom Szintillator 19 abgegebenen Photonen vorzugsweise UV-Photonen.According to another embodiment, the photocathode 21 not be provided, and the photons from the scintillator 19 can directly on the second microchannel plate 10 of the detector 9 be received. According to this embodiment, those are from the scintillator 19 emitted photons, preferably UV photons.
[0162] Ein Vorteil dieser Ausführungsformbesteht darin, daß derAusgang des Ionendetektors 7 elektrisch von anderen Komponentendes Massenspektrometers stromaufwärts des Detektors 9 entkoppeltwerden kann. Dies ist besonders vorteilhaft bei Ausführungsformen,bei denen die stromaufwärtsdes Detektors gelegene Komponente der Drift- oder Flugbereich einesFlugzeit-Massenspektrometers ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsformkann die Kollektorplatte 15 des Ionendetektors 7 beispielsweiseauf einem virtuellen Massepotential gehalten werden, wodurch dasAusgangssignal von Leistungsversorgungsrauschen und Schaltspannungenisoliert wird. Diese Konfiguration verringert nicht nur das elektronischeRauschen sondern vereinfacht auch erheblich die Ausgangssignal-Verstärkungsanforderungen.An advantage of this embodiment is that the output of the ion detector 7 electrically from other components of the mass spectrometer upstream of the detector 9 can be decoupled. This is particularly advantageous in embodiments in which the component located upstream of the detector is the drift or flight range of a time-of-flight mass spectrometer. According to a preferred embodiment, the collector plate 15 of the ion detector 7 For example, be kept at a virtual ground potential, whereby the output signal is isolated from power supply noise and switching voltages. This configuration not only reduces electronic noise but also greatly simplifies the output signal gain requirements.
[0163] 6 zeigteine zweidimensionale SIMION-Simulation, in der die Flugbahnen vonSekundärelektronen 16 für eine Ausführungsformdargestellt sind, bei der eine Aufteilungselektrode 26 bereitgestelltist, um die von der ersten Mikrokanalplatte 8 emittiertenSekundärelektronen 16 soaufzuteilen, daß einePortion oder ein Strom der Sekundärelektronen 16a voneinem ersten Detektor 23 empfangen wird und eine anderePortion oder ein anderer Strom von Sekundärelektronen 16b voneinem zweiten Detektor 24 empfangen wird. 6 shows a two-dimensional SIMION simulation, in which the trajectories of secondary electrons 16 are shown for an embodiment in which a splitting electrode 26 is provided to that of the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 to divide so that a portion or a stream of secondary electrons 16a from a first detector 23 is received and a different portion or a different current of secondary electrons 16b from a second detector 24 Will be received.
[0164] Bei der in 6 dargestellten Simulation treten dieSekundärelektronen 16 untereinem zur Ebene der ersten Mikrokanalplatte 8 senkrechtenWinkel mit einer Anfangsenergie von 20 eV aus der ersten Mikrokanalplatte 8 aus.Bei dieser Simulation wurde die Aufteilungselektrode 26 aufeinem Potential von +300 V gehalten und wurden die Eintrittsflächen derzwei Detektoren 23, 24 auf einem Potential von+1000 V in bezug auf die Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 gehalten.Der Abstand zwischen der ersten Mikrokanalplatte 8 undder Ebene, in der die Detektoren 23, 24 angeordnetsind, betrug 31 mm. Die erste Mikrokanalplatte 8 gibt Sekundärelektronen 16 voneinem vorzugsweise im wesentlichen kreisförmigen Bereich aus, der einenDurchmesser von vorzugsweise 25 mm aufweist. Die Markierungen aufjeder Elektronenflugbahn 16a, 16b entsprechender Position der Sekundärelektronenbei aufeinanderfolgenden Zeitintervallen von 0,5 ns.At the in 6 simulation shown kick the secondary electrons 16 under one to the level of the first microchannel plate 8th vertical angle with an initial energy of 20 eV from the first microchannel plate 8th out. In this simulation, the split electrode 26 kept at a potential of +300 V and became the entry surfaces of the two detectors 23 . 24 at a potential of +1000 V with respect to the exit surface of the first microchannel plate 8th held. The distance between the first microchannel plate 8th and the level at which the detectors 23 . 24 arranged was 31 mm. The first microchannel plate 8th gives secondary electrons 16 from a preferably substantially circular area, which preferably has a diameter of 25 mm. The markings on each electron trajectory 16a . 16b correspond to the position of the secondary electrons at successive time intervals of 0.5 ns.
[0165] Gemäß dieser Ausführungsformwerden die Sekundärelektronenin zwei im wesentlichen gleiche Portionen oder Ströme 16a, 16b aufgeteilt,die dann auf die Eintrittsflächender zwei Detektoren 23, 24 gerichtet werden. DieDetektoren 23, 24 sind vorzugsweise in der gleichenEbene angeordnet und vorzugsweise voneinander beabstandet, um wenigstenseinige der von der ersten Mikrokanalplatte 8 abgegebenenSekundärelektronenzu empfangen.According to this embodiment, the secondary electrons are in two substantially equal portions or currents 16a . 16b which is then split onto the entry surfaces of the two detectors 23 . 24 be judged. The detectors 23 . 24 are preferably arranged in the same plane and are preferably spaced apart from one another by at least some of those from the first microchannel plate 8th to receive emitted secondary electrons.
[0166] Die kombinierte Fläche derEintrittsflächender zwei Detektoren 23, 24 ist vorzugsweise größer alsdie Flächeder ersten Mikrokanalplatte 8, welche die Sekundärelektronenabgibt, die von den zwei Detektoren 23, 24 empfangenwerden. Die Detektoren 23, 24 weisen vorzugsweisejeweils ein zickzackförmigangeordnetes Paar von Mikrokanalplatten 10, 11 auf.Die Aufteilungselektrode 26 ist vorzugsweise zwischen denzwei Detektoren 23, 24 angeordnet oder befindetsich dazwischen und erstreckt sich vorzugsweise zum Zentrum der Austrittsfläche derersten Mikrokanalplatte 8. Eine oder mehrere weitere Elektroden 25a, 25b können inder gleichen Ebene wie die erste Mikrokanalplatte 8 bereitgestelltwerden. Die eine oder die mehreren Elektroden 25a, 25b können eineRingelektrode bzw. Ringelektroden sein, welche die Mikrokanalplatte 8 umgeben,oder die eine oder die mehreren Elektroden 25a, 25b können getrenntediskrete Elektroden einschließen.Die eine oder die mehreren weiteren Elektroden 25a, 25b werdenvorzugsweise auf einer niedrigeren Spannung in bezug auf die Detektoren 23, 24 gehaltenund vorzugsweise auf der gleichen Spannung wie die erste Mikrokanalplatte 8 gehalten.The combined area of the entrance areas of the two detectors 23 . 24 is preferably larger than the area of the first microchannel plate 8th which emits the secondary electrons from the two detectors 23 . 24 be received. The detectors 23 . 24 preferably each have a zigzag pair of microchannel plates 10 . 11 on. The splitting electrode 26 is preferably between the two detectors 23 . 24 arranged or located in between and preferably extends to the center of the exit surface of the first microchannel plate 8th , One or more other electrodes 25a . 25b can be in the same plane as the first microchannel plate 8th to be provided. The one or more electrodes 25a . 25b can be a ring electrode or ring electrodes, which the microchannel plate 8th surrounded, or the one or more electrodes 25a . 25b can include separate discrete electrodes. The one or more additional electrodes 25a . 25b are preferably at a lower voltage with respect to the detectors 23 . 24 held and preferably at the same voltage as the first microchannel plate 8th held.
[0167] 7 zeigteine zweidimensionale SIMION-Simulation, in der Flugbahnen von Sekundärelektronen 16a, 16b für eine Ausführungsform ähnlich derjenigenin 6 dargestellt sind,wobei jedoch, wenngleich einer der Detektoren 24 ein zickzackförmig angeordnetesPaar von Mikrokanalplatten 10, 11 aufweist, derandere Detektor 23 einen Szintillator und eine Photoelektronenvervielfacher-Röhre aufweist. 7 shows a two-dimensional SIMION simulation, in the trajectories of secondary electrons 16a . 16b for an embodiment similar to that in 6 are shown, however, albeit one of the detectors 24 a zigzag pair of microchannel plates 10 . 11 has, the other detector 23 a scintillator and a photomultiplier tube.
[0168] 8 zeigteine zweidimensionale SIMION-Simulation, in der die Flugbahnen vonSekundärelektronen 16a, 16b für eine Ausführungsform ähnlich derjenigenin 6 dargestellt sind,wobei jedoch bei dieser Ausführungsformdie Sekundärelektronenvon der Aufteilungselektrode 26 ungleichmäßig zwischenden zwei Detektoren 23, 24 aufgeteilt werden.Bei dieser Simulation befindet sich die Aufteilungselektrode 26 außerhalb desZentrums der ersten Mikrokanalplatte 8. Die Aufteilungselektrodewird vorzugsweise auf einem Potential gehalten, das um +200 V höher liegtals dasjenige der Austrittsflächeder ersten Mikrokanalplatte 8, das bei 0 V gehalten werdenkann. Gemäß dieserAusführungsformist die Elektrode 26 außerhalb des Zentrums der Austrittsfläche derersten Mikrokanalplatte 8 angeordnet, so daß in etwa75 % der von der ersten Mikrokanalplatte 8 emittiertenSekundärelektronenauf die Eintrittsflächedes ersten Detektors 23 gerichtet werden und 25 % der vonder ersten Mikrokanalplatte 8 emittierten Sekundärelektronenauf die Eintrittsflächedes zweiten Detektors 24 gerichtet werden. Diese Ausführungsformermöglichtes, daß zweiverschiedene Typen von Detektionselektronik mit den zwei vorzugsweisegetrennten Detektoren 23, 24 verwendet werden.Die Aufteilungselektrode 26 kann mehr oder weniger außerhalbdes Zentrums der Austrittsflächeder ersten Mikrokanalplatte 8 angeordnet werden, so daß die Sekundärelektronenin einem gewünschtenVerhältnisauf die zwei Detektoren 23, 24 gerichtet werden. 8th shows a two-dimensional SIMION simulation, in which the trajectories of secondary electrons 16a . 16b for an embodiment similar to that in 6 are shown, however, in this embodiment the secondary electrons from the splitting electrode 26 uneven between the two detectors 23 . 24 be divided. The splitting electrode is located in this simulation 26 outside the center of the first microchannel plate 8th , The splitting electrode is preferably kept at a potential which is +200 V higher than that of the exit surface of the first microchannel plate 8th that can be kept at 0 V. According to this embodiment, the electrode is 26 outside the center of the exit surface of the first microchannel plate 8th arranged so that about 75% of that from the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons on the entry surface of the first detector 23 and 25% of that from the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons on the entry surface of the second detector 24 be judged. This embodiment enables two different types of detection electronics with the two preferably separate detectors 23 . 24 be used. The splitting electrode 26 can be more or less outside the center of the exit surface of the first microchannel plate 8th be arranged so that the secondary electrons in a desired ratio on the two detectors 23 . 24 be judged.
[0169] Es wird nun eine zweite Hauptausführungsformder vorliegenden Erfindung beschrieben, bei der Ionen 12 (oderandere Teilchen) unter Verwendung einer ersten Mikrokanalplatte 8,die bei einer niedrigen Verstärkungbetrieben wird, in Sekundärelektronen 16 umgewandeltwerden. Die von der ersten Mikrokanalplatte 8 emittiertenSekundärelektronen 16 werdendann auf einen spezifischen Abschnitt, einen spezifischen Bereich odereine spezifische Flächeeiner Detektionsvorrichtung 9 mit einer Eintrittsfläche gerichtet,abgelenkt oder auf andere Weise geführt, die vorzugsweise größer istals die Austrittsflächeder ersten Mikrokanalplatte 8. Der Abschnitt, der Bereichoder die Flächeder Detektionsvorrichtung 9, worauf die Sekundärelektronen 16 zueiner bestimmten Zeit geleitet werden, ist vorzugsweise kleinerals die gesamte Detektionsflächeder Detektionsvorrichtung 9 (d.h. nur ein Bruchteil davon)und kann kleiner als die Gesamtfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 sein.A second main embodiment of the present invention will now be described, in which ions 12 (or other particles) using a first microchannel plate 8th which is operated at a low gain, in secondary electrons 16 being transformed. The one from the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 are then directed to a specific section, area or area of a detection device 9 with an entry surface directed, deflected or guided in another way, which is preferably larger than the exit surface of the first microchannel plate 8th , The section, area or area of the detection device 9 whereupon the secondary electrons 16 conducted at a certain time is preferably smaller than the total detection area of the detection device 9 (ie only a fraction of it) and can be smaller than the total area of the first microchannel plate 8th his.
[0170] Die Sekundärelektronen 16 können kontinuierlich über dieOberflächeder Detektionsvorrichtung 9 oder um diese herum mitgenommen,bewegt oder gedreht werden (oder alternativ in einer vorzugsweise schrittweisenArt periodisch geschaltet, mitgenommen, bewegt oder gedreht werden),so daß diedurchschnittliche Anzahl der Sekundärelektronen 16, dieje Zeiteinheit auf eine Fläche,einen Abschnitt oder einen Bereich des Detektors 9 fallen,kleiner ist als die durchschnittliche Anzahl der von einem Bereichentsprechender Größe auf derersten Mikrokanalplatte 8 emittierten Sekundärelektronen 16.The secondary electrons 16 can continuously over the surface of the detection device 9 or carried, moved or rotated around them (or alternatively switched, carried, moved or rotated periodically in a preferably stepwise manner), so that the average number of secondary electrons 16 per unit of time on an area, section or area of the detector 9 fall, is smaller than the average number of the corresponding size on the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 ,
[0171] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsformweist die verhältnismäßig große Detektionsvorrichtung 9 einezweite Mikrokanalplatte 10 und wahlweise eine dritte Mikrokanalplatteauf, die vorzugsweise zickzackförmigmit der zweiten Mikrokanalplatte 10 angeordnet ist. Gemäß dieserAusführungsformwerden die von der ersten Mikrokanalplatte 8 für eine Ankunfteines einzigen Ions erzeugten Sekundärelektronen 16 aufdie zweite Mikrokanalplatte 10 fokussiert oder gerichtet,so daß dieSekundärelektronen 16 aufeine möglichstgeringe Anzahl von Kanälen 2 derzweiten Mikrokanalplatte 10 fallen. Diese Fokussierungder Sekundärelektronen 16 ermöglicht dasAufrechterhalten einer schmalen Impulshöhenverteilung.According to a preferred embodiment, the relatively large detection device 9 a second microchannel plate 10 and optionally a third microchannel plate, which is preferably zigzag with the second microchannel plate 10 is arranged. According to this embodiment, those of the first microchannel plate 8th secondary electrons generated for an arrival of a single ion 16 on the second microchannel plate 10 focused or directed so that the secondary electrons 16 on the smallest possible number of channels 2 the second microchannel plate 10 fall. This focusing of the secondary electrons 16 enables a narrow pulse height distribution to be maintained.
[0172] Gemäß der zweiten Hauptausführungsformkann der bevorzugte Ionendetektor 7 eine erste Mikrokanalplatte 8 miteiner FlächeA₁ und eine zweite Mikrokanalplatte 10 miteiner größeren Fläche A₂ aufweisen, wobei beide Mikrokanalplatten 8, 10 vorzugsweiseidentische Kanaldurchmesser und Längen aufweisen. Ein elektrostatischesLinsensystem oder eine Elektrodenanordnung ist vorzugsweise zwischender ersten Mikrokanalplatte 8 und der zweiten Mikrokanalplatte 10 angeordnetund vorzugsweise so eingerichtet, daß die Sekundärelektronen 16 aufdiskrete Bereiche der Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 fokussiert,gerichtet oder geführtwerden. Gemäß dieserAusführungsformwird der maximale durchschnittliche Ausgangsstrom des Ionendetektors 7 vordem Auftreten der Sättigung,verglichen mit dem maximalen durchschnittlichen Ausgangsstrom eineseinzigen Ionendetektors mit einer Fläche A₁ umdas VerhältnisA₂/A₁ erhöht. Vorzugsweiseist die Zeit, die in Anspruch genommen wird, um den Sekundärelektronenstrahl über dieganze Fläche A₂ der zweiten Mikrokanalplatte 10 mitzunehmen,zu führenoder zu richten, kleiner oder gleich der Zeitkonstanten für die Erholungeines individuellen Kanals 2 nach der Bestrahlung.According to the second main embodiment, the preferred ion detector 7 a first microchannel plate 8th with an area A ₁ and a second microchannel plate 10 have a larger area A ₂ , both microchannel plates 8th . 10 preferably have identical channel diameters and lengths. An electrostatic lens system or an electrode arrangement is preferably between the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 arranged and preferably set up so that the secondary electrons 16 to discrete areas of the entry surface of the second microchannel plate 10 focused, directed or guided. According to this embodiment, the maximum average output current of the ion detector 7 before the saturation occurs, compared to the maximum average output current of a single ion detector with an area A ₁ increased by the ratio A ₂ / A ₁ . Preferably, the time taken to pass the secondary electron beam over the entire area A _{2 of} the second microchannel plate 10 take along, guide or judge, less than or equal to the time constant for the recovery of an individual channel 2 after radiation.
[0173] Die 9A und 9B zeigen zweidimensionaleSIMION-Simulationen,in denen die Flugbahnen von einer ersten Mikrokanalplatte 8 emittierterSekundärelektronen 16 dargestelltsind, welche zu einer ersten Zeit t₁ (9A) und einer zweiten späteren Zeitt₂ (9B)zu einer weiter hinten gelegenen zweiten Mikrokanalplatte 10 beschleunigtwerden. Gemäß dieserAusführungsformist zwischen der ersten Mikrokanalplatte 8 und der zweitenMikrokanalplatte 10 eine elektrostatische Linsen- oderElektrodenanordnung 27, 28 bereitgestellt, um dieSekundärelektronen 16 aufspezifische Abschnitte, Bereiche oder diskrete Flächen derzweiten Mikrokanalplatte 10 zu richten. Die elektrostatischeLinse 27, 28 weist vorzugsweise zwei oder mehrElektroden 27, 28 auf, die zwischen der erstenMikrokanalplatte 8 und der zweiten Mikrokanalplatte 10 angeordnetsind. Die zwei oder mehr Elektroden 27, 28 sindvorzugsweise auf entgegengesetzten Seiten zwischen den zwei Mikrokanalplatten 8, 10 angeordnet.Der Abstand zwischen den Elektroden 27, 28 nimmtvorzugsweise von der ersten Mikrokanalplatte 8 zur zweitenMikrokanalplatte 10 zu. Wenn Sekundärelektronen 16 aufeinen Abschnitt, einen Bereich oder eine Fläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 gerichtetwerden, sind ein oder mehrere Abschnitte, Bereiche oder Flächen derzweiten Mikrokanalplatte 10 vorzugsweise im wesentlichenfrei von einfallenden Sekundärelektronen 16,wodurch ermöglichtwird, daß sichdieser Abschnitt, dieser Bereich oder diese Fläche der Mikrokanalplatte 10 erholtund die einzelnen Kanäle 2 mitElektronen wiederaufgefülltwerden.The 9A and 9B show two-dimensional SIMION simulations in which the trajectories of a first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 are shown, which at a first time t ₁ ( 9A ) and a second later time t ₂ ( 9B ) to a second microchannel plate located further back 10 be accelerated. According to this embodiment, there is between the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 an electrostatic lens or electrode arrangement 27 . 28 provided to the secondary electrons 16 to specific sections, areas or discrete areas of the second microchannel plate 10 to judge. The electrostatic lens 27 . 28 preferably has two or more electrodes 27 . 28 on that between the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 are arranged. The two or more electrodes 27 . 28 are preferably on opposite sides between the two microchannel plates 8th . 10 arranged. The distance between the electrodes 27 . 28 preferably takes from the first microchannel plate 8th to the second microchannel plate 10 to. If secondary electrons 16 on a section, an area or a surface of the second microchannel plate 10 are directed are one or more sections, areas or areas of the second microchannel plate 10 preferably essentially free of incident secondary electrons 16 , thereby allowing this portion, area or surface of the microchannel plate to be 10 recovered and the individual channels 2 be refilled with electrons.
[0174] 9A zeigteine SIMION-Simulation der Flugbahnen von der ersten Mikrokanalplatte 8 zueiner ersten Zeit t₁ emittierter Sekundärelektronen 16.Zu der ersten Zeit t₁ wird eine erste Elektrode 27 aufeinem Potential gehalten, das vorzugsweise höher ist als dasjenige der Austrittsfläche derersten Mikrokanalplatte 8 und das vorzugsweise auch niedrigerist als dasjenige der Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10.Zur gleichen ersten Zeit t₁ wird eine zweiteElektrode 28 vorzugsweise auf einem Potential gehalten,das vorzugsweise niedriger ist als dasjenige der ersten Elektrode 27,und das vorzugsweise auch niedriger ist als das Potential der Austrittsfläche derersten Mikrokanalplatte 8. 9A shows a SIMION simulation of the trajectories of the first microchannel plate 8th secondary electrons emitted at a first time t ₁ 16 , At the first time t ₁ , a first electrode 27 kept at a potential that is preferably higher than that of the exit surface of the first microchannel plate 8th and which is preferably also lower than that of the entry surface of the second microchannel plate 10 , At the same first time t ₁ , a second electrode 28 preferably kept at a potential which is preferably lower than that of the first electrode 27 , and which is preferably also lower than the potential of the exit surface of the first microchannel plate 8th ,
[0175] Die an die erste Mikrokanalplatte 8,die zweite Mikrokanalplatte 10 und die zwei Zwischenelektroden 27, 28 zurersten Zeit t₁ angelegten Spannungen sindvorzugsweise derart, daß dievon der ersten Mikrokanalplatte 8 emittierten Sekundärelektronenauf einen ersten Abschnitt, einen ersten Bereich oder eine ersteFlächeder zweiten Mikrokanalplatte 10 gerichtet oder geführt werden.Vorzugsweise könneneine oder mehrere weitere Elektroden 25a, 25b bereitgestelltwerden, welche vorzugsweise im wesentlichen koplanar mit der erstenMikrokanalplatte 8 sind. Diese eine oder mehreren weiterenElektroden 25a, 25b können vorzugsweise im wesentlichenauf dem gleichen Potential wie die Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 gehaltenwerden, wenngleich diese eine oder mehreren weiteren Elektroden 25a, 25b wenigerbevorzugt auf einem anderen Potential gehalten werden können. Ähnlich können eineoder mehrere weitere Elektroden 29a, 29b bereitgestellt werden,welche vorzugsweise im wesentlichen koplanar mit der zweiten Mikrokanalplatte 10 sind.Diese eine oder mehreren weiteren Elektroden 29a, 29b können vorzugsweiseim wesentlichen auf dem gleichen Potential wie die Eintrittsfläche derzweiten Mikrokanalplatte 10 gehalten werden, wenngleichdiese eine oder mehreren weiteren Elektroden 29a, 29b wenigerbevorzugt auf einem anderen Potential gehalten werden können.The first microchannel plate 8th , the second microchannel plate 10 and the two intermediate electrodes 27 . 28 voltages applied at the first time t ₁ are preferably such that those from the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons onto a first section, a first region or a first surface of the second microchannel plate 10 be judged or led. Preferably one or more additional electrodes 25a . 25b are provided, which are preferably substantially coplanar with the first microchannel plate 8th are. This one or more other electrodes 25a . 25b can preferably be at substantially the same potential as the exit surface of the first microchannel plate 8th are held, although this one or more additional electrodes 25a . 25b less preferably can be kept at another potential. Similarly, one or more other electrodes 29a . 29b are provided, which are preferably substantially coplanar with the second microchannel plate 10 are. This one or more other electrodes 29a . 29b can preferably be at substantially the same potential as the entry surface of the second microchannel plate 10 are held, although this one or more additional electrodes 29a . 29b less preferably can be kept at another potential.
[0176] Gemäß einer besonders bevorzugtenAusführungsformwerden die an die Elektroden der elektrostatischen Linse 27, 28 angelegtenPotentiale vorzugsweise im Laufe der Zeit geändert, so daß das zwischendie erste Mikrokanalplatte 8 und die zweite Mikrokanalplatte 10 gelegteelektrische Feld die von der ersten Mikrokanalplatte 8 emittiertenSekundärelektronen 16 zuverschiedenen Zeiten auf verschiedene Abschnitte, Bereiche oderFlächender zweiten Mikrokanalplatte 10 richtet oder führt. Beispielsweisekann der von der ersten Mikrokanalplatte 8 emittierte Stromvon Sekundärelektronen 16 regelmäßig und/oderwiederholt zwischen zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun,zehn oder mehr als zehn verschiedenen Abschnitten, Bereichen oderFlächender zweiten Mikrokanalplatte 10 umgeschaltet werden. DerStrom von Sekundärelektronen 16 kannalternativ analog kontinuierlich über die zweite Mikrokanalplatte 10 abgelenktoder schrittweise über dieseverschoben, bewegt oder gedreht werden.According to a particularly preferred embodiment, the electrodes of the electrostatic lens 27 . 28 applied potentials preferably changed over time, so that between the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 electrical field placed by the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 at different times on different sections, areas or areas of the second microchannel plate 10 judges or leads. For example, that of the first microchannel plate 8th emitted current from secondary electrons 16 regular and / or repeated between two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten or more than ten different sections, areas or areas of the second microchannel plate 10 can be switched. The flow of secondary electrons 16 can alternatively be continuously analog via the second microchannel plate 10 distracted or gradually moved, moved or rotated over them.
[0177] Bei den in den 9A und 9B besondersdargestellten bzw. illustrativen Simulationen ist die zweite Mikrokanalplatte 10 vonder ersten Mikrokanalplatte 8 32 mm beabstandet und wirdauf einem Potential gehalten, das +1000 V höher ist als dasjenige der Austrittsfläche derersten Mikrokanalplatte 8. Die erste Mikrokanalplatte 8 kannbei 0 V gehalten werden und emittiert Sekundärelektronen 16 voneinem vorzugsweise im wesentlichen kreisförmigen Bereich, der einen Durchmesservon vorzugsweise 25 mm aufweist. Die zweite Mikrokanalplatte 10 hatvorzugsweise eine Detektionsflächezum Empfangen der Sekundärelektronen 16,die vorzugsweise im wesentlichen kreisförmig ist und die vorzugsweiseeinen Durchmesser von 50 mm aufweist.In the in the 9A and 9B the second microchannel plate is a particularly illustrated or illustrative simulation 10 from the first microchannel plate 8th 32 mm apart and is kept at a potential that is +1000 V higher than that of the exit surface of the first microchannel plate 8th , The first microchannel plate 8th can be kept at 0 V and emits secondary electrons 16 of a preferably substantially circular area, which has a diameter of preferably 25 mm. The second microchannel plate 10 preferably has a detection surface for receiving the secondary electrons 16 which is preferably substantially circular and which preferably has a diameter of 50 mm.
[0178] Zur ersten Zeit t₁ werdendie Linsenelektroden 27, 28 vorzugsweise auf Potentialenvon 900 V und –100V in bezug auf Ausgangsflächeder ersten Mikrokanalplatte 8 gehalten. In dieser Simulationsind die Sekundärelektronen-Flugbahnen 16 für Sekundärelektronen 16 dargestellt,die aus der ersten Mikrokanalplatte 8 austreten und untereinem zur Ebene der ersten Mikrokanalplatte 8 senkrechtenWinkel stehen. Die Sekundärelektronen 16 habeneine Anfangsenergie von 20 eV. Die Markierungen auf jeder Elektronenflugbahn 16 entsprechenden Positionen der Sekundärelektronen 16 beiaufeinanderfolgenden Zeitintervallen von 1 ns.At the first time t ₁ , the lens electrodes 27 . 28 preferably at potentials of 900 V and -100 V with respect to the output surface of the first microchannel plate 8th held. In this simulation are the secondary electron trajectories 16 for secondary electrons 16 shown that from the first microchannel plate 8th emerge and under one to the level of the first microchannel plate 8th vertical angle. The secondary electrons 16 have an initial energy of 20 eV. The markings on each electron trajectory 16 correspond to the positions of the secondary electrons 16 at successive time intervals of 1 ns.
[0179] 9B zeigtdie Sekundärelektronen-Flugbahnen 16 zueiner zweiten späterenZeit t₂. Zu dieser zweiten späteren Zeitt₂ werden die an die Linsenelektroden 27, 28 angelegtenPotentiale umgekehrt, so daß die Sekundärelektronen 16 aufeine zweite verschiedene Fläche,einen zweiten verschiedenen Bereich oder einen zweiten verschiedenenAbschnitt der Eintrittsflächeder zweiten Mikrokanalplatte 10 gerichtet werden. Hierdurchwird er möglicht,daß sichder Bereich der zweiten Mikrokanalplatte 10, der zur erstenZeit t₁ durch die Sekundärelektronen 16 bestrahltwurde, erholt, so daß dieSättigungdes Detektionssystems die Verstärkung desIonendetektors 7 nicht beeinträchtigt. 9B shows the secondary electron trajectories 16 at a second later time t ₂ . At this second later time t ₂ , the lens electrodes 27 . 28 applied potentials reversed, so that the secondary electrons 16 to a second different area, a second different area or a second different section of the entry area of the second microchannel plate 10 be judged. This enables the area of the second microchannel plate to be located 10 , which at the first time t ₁ by the secondary electrons 16 was irradiated, recovered so that the saturation of the detection system the gain of the ion detector 7 not affected.
[0180] 10A zeigteine weitere Ausführungsform,wobei ein Quadrupol-Stabsatz 31 verwendet wird, um vonder ersten Mikrokanalplatte 8 emittierte Sekundärelektronen 16 aufdiskrete Bereiche der Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 zufokussieren oder zu führen,wobei diese vorzugsweise eine im wesentlichen kreisförmige Empfangsfläche aufweist.Eine Vorspannung V_B wird vorzugsweise zwischender Austrittsflächeder ersten Mikrokanalplatte 8 (die vorzugsweise auch kreisförmig ist)und der Eintrittsflächeder zweiten Mikrokanalplatte 10 aufrechterhalten, um dieSekundärelektronen 16 zurzweiten Mikrokanalplatte 10 zu beschleunigen. GleichspannungenV1, V2, V3, V4 könnenan jeden Stab des Quadrupol-Stabsatzes 31 angelegt werden.Die an die Stäbedes Quadrupol-Stabsatzes 31 angelegten Spannungen werdenvorzugsweise zeitlich geändert,so daß dieSekundärelektronen 16 über dieEintrittsflächeder zweiten Mikrokanalplatte 10 abgelenkt oder über oderum diese gedreht werden. Gemäß dieserAusführungsformkönnendie Sekundärelektronen 16 vorzugsweisein einer im wesentlichen kreisförmigenBewegung überim wesentlichen die gesamte Oberfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 abgelenktwerden. Andere Ausführungsformenwerden hier erwogen, wobei die Elektronen 16 beispielsweisein einer im wesentlichen schrittweisen, regelmäßigen oder erratischen Weise über dieOberflächeder zweiten Mikrokanalplatte 10 bewegt werden können. 10A shows a further embodiment, wherein a quadrupole rod set 31 used to from the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 to discrete areas of the entrance area the second microchannel plate 10 to focus or guide, which preferably has a substantially circular receiving surface. A bias voltage V _B is preferably between the exit surface of the first microchannel plate 8th (which is preferably also circular) and the entry surface of the second microchannel plate 10 maintained to the secondary electrons 16 to the second microchannel plate 10 to accelerate. DC voltages V1, V2, V3, V4 can be applied to each rod of the quadrupole rod set 31 be created. The to the rods of the quadrupole rod set 31 applied voltages are preferably changed over time, so that the secondary electrons 16 over the entry surface of the second microchannel plate 10 distracted or rotated over or around it. According to this embodiment, the secondary electrons 16 preferably in a substantially circular movement over substantially the entire surface of the second microchannel plate 10 to get distracted. Other embodiments are contemplated here, where the electrons 16 for example in an essentially step-wise, regular or erratic manner over the surface of the second microchannel plate 10 can be moved.
[0181] 10B isteine Ansicht entlang der Achse des Quadrupol-Stabsatzes 31. Gemäß dieserAusführungsformwerden die Sekundärelektronen 16 aufeinen diskreten Bereich der zweiten Mikrokanalplatte 10 gerichtet,der dann vorzugsweise im Laufe der Zeit um die Eintrittsfläche derzweiten Mikrokanalplatte 10 im Uhrzeigersinn oder entgegendem Uhrzeigersinn abgetastet wird. Es wird daran gedacht, daß gemäß dieserAusführungsformandere Multipollinsen, beispielsweise Hexapol- oder Oktapol-Stabsätze oderStabsätzehöherer Ordnungen,verwendet werden können. 10B is a view along the axis of the quadrupole rod set 31 , According to this embodiment, the secondary electrons 16 to a discrete area of the second microchannel plate 10 directed, which then preferably over time around the entry surface of the second microchannel plate 10 is scanned clockwise or counterclockwise. It is contemplated that, according to this embodiment, other multipole lenses such as hexapole or octapol rod sets or higher order rod sets can be used.
[0182] 11A zeigteine weitere Ausführungsform,bei der Linsenelektroden 27', 28' zwischen derersten Mikrokanalplatte 8 und der zweiten Mikrokanalplatte 10 angeordnetsind. Die erste Mikrokanalplatte 8 und die zweite Mikrokanalplatte 10 sindvorzugsweise kreisförmig,und die Linsenelektroden 27', 28' sind vorzugsweiseentgegengesetzt zueinander angeordnet. Die Linsenelektroden 27', 28' richten dievon getrennten Kanälen oderBereichen der ersten Mikrokanalplatte 8 abgegebenen Sekundärelektronen 16 vorzugsweiseauf vorzugsweise im wesentlichen getrennte, vorzugsweise nicht überlappendeBereiche, Flächenoder Abschnitte der zweiten Mikrokanalplatte 10 (oder allgemeinerder Detektionsvorrichtung 9). Die Sekundärelektronen 16 bestrahlenauf diese Weise nur eine verhältnismäßig kleineAnzahl oder einen verhältnismäßig kleinenTeil der Gesamtzahl der Kanäleauf der zweiten größeren Mikrokanalplatte 10.Ein dynamisch veränderliches,vorzugsweise verhältnismäßig kleineselektrisches Feld wird vorzugsweise zwischen der ersten Mikrokanalplatte 8 und derzweiten Mikrokanalplatte 10 aufrechterhalten, indem einezeitlich ver änderlicheSpannung (beispielsweise Wechselspannung) an die Linsenelektroden 27', 28' angelegt wird.Das elektrische Feld bewirkt das Ablenken oder Bewegen der Sekundärelektronen 16,so daß dievon den verschiedenen Kanälenoder Bereichen der ersten Mikrokanalplatte 8 abgegebenenSekundärelektronen 16 vorzugsweisezu einer ersten Zeit t₁ von einer Anzahlim wesentlichen nicht überlappenderBereiche auf der zweiten Mikrokanalplatte 10 empfangenwerden und von einer zweiten verschiedenen Anzahl im wesentlichennicht überlappenderBereiche zu einer zweiten späterenZeit t₂ auf der zweiten Mikrokanalplatte 10 empfangenwerden. Dieser Zyklus wird dann wiederholt. Diese Ausführungsformgewährleistet,daß Sekundärelektronen 16,die sich aus aufeinanderfolgenden Ionenankünften an der ersten Mikrokanalplatte 8 innerhalbder Erholungszeit eines einzelnen Kanals ergeben, auf verschiedeneBereiche der zweiten Mikrokanalplatte 10 gerichtet werden.Hierdurch wird wiederum der maximale Ausgangsstrom des Ionendetektors 7,bevor er durch Sättigungbegrenzt wird, erhöht. 11A shows a further embodiment in which lens electrodes 27 ' . 28 ' between the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 are arranged. The first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 are preferably circular, and the lens electrodes 27 ' . 28 ' are preferably arranged opposite to each other. The lens electrodes 27 ' . 28 ' align those of separate channels or areas of the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 preferably on preferably substantially separate, preferably non-overlapping areas, surfaces or sections of the second microchannel plate 10 (or more generally the detection device 9 ). The secondary electrons 16 irradiate in this way only a relatively small number or a relatively small part of the total number of channels on the second larger microchannel plate 10 , A dynamically variable, preferably relatively small electrical field is preferably created between the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 maintained by a time-varying voltage (for example AC voltage) to the lens electrodes 27 ' . 28 ' is created. The electric field deflects or moves the secondary electrons 16 so that the of the different channels or areas of the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 preferably at a first time t ₁ of a number of substantially non-overlapping areas on the second microchannel plate 10 are received and from a second different number of substantially non-overlapping areas at a second later time t ₂ on the second microchannel plate 10 be received. This cycle is then repeated. This embodiment ensures that secondary electrons 16 resulting from successive ion arrivals on the first microchannel plate 8th to different areas of the second microchannel plate within the recovery time of a single channel 10 be judged. This in turn becomes the maximum output current of the ion detector 7 before it is limited by saturation.
[0183] Gemäß einer anderen Ausführungsformist wenigstens eine der Linsenelektroden 27', 28' eine ringförmige Elektrode. Die eine oderdie mehreren ringförmigenElektroden könnenmit einer zeitlich veränderlichen Spannungversorgt werden, so daß dieElektronen um einen sich zeitlich veränderlichen Betrag divergiertwerden oder auf den Detektor 9 fokussiert werden.According to another embodiment, at least one of the lens electrodes 27 ' . 28 ' an annular electrode. The one or more ring-shaped electrodes can be supplied with a voltage that changes over time, so that the electrons are diverged by an amount that changes over time or onto the detector 9 be focused.
[0184] 11B zeigteine als Beispiel angegebene bzw. exemplarische Ablenkspannung,die an die Linsenelektroden 27', 28' angelegt werden kann, um das sichdynamisch änderndeelektrische Feld zu erzeugen. Die Spannung ist als eine Sinuswelledargestellt, die eine Frequenz von ≥ 1/T aufweist, wobei T kleineroder gleich der Erholungszeit τ eineseinzelnen Kanals der Mikrokanalplatte 8 ist. 11B shows an exemplary or exemplary deflection voltage, which is applied to the lens electrodes 27 ' . 28 ' can be applied to generate the dynamically changing electric field. The voltage is represented as a sine wave which has a frequency of ≥ 1 / T, where T is less than or equal to the recovery time τ of a single channel of the microchannel plate 8th is.
[0185] Gemäß einer anderen Ausführungsformwird die Ablenkspannung, die an die Linsenelektroden 27', 28' angelegt werdenkann, um das sich dynamisch änderndeelektrische Feld zu erzeugen, intermittierend angelegt. Die Rateoder die Frequenz, mit der die Spannung an die Linsenelektrodenangelegt wird, wird vorzugsweise ausgewählt, um zu gewährleisten,daß Sekundärelektronen 16,die sich aus aufeinanderfolgenden Ionenankünften an der ersten Mikrokanalplatte 8 innerhalbder Erholungszeit eines einzelnen Kanals ergeben, auf unterschiedlicheBereiche der zweiten Mikrokanalplatte 10 gerichtet werden.According to another embodiment, the deflection voltage applied to the lens electrodes 27 ' . 28 ' can be applied to generate the dynamically changing electric field, applied intermittently. The rate or frequency at which the voltage is applied to the lens electrodes is preferably selected to ensure that secondary electrons 16 resulting from successive ion arrivals on the first microchannel plate 8th within the recovery time of a single channel to different areas of the second microchannel plate 10 be judged.
[0186] 12 zeigteine weitere Ausführungsform ähnlich derin 11A dargestelltenAusführungsform, wobeijedoch ein Quadrupol-Stabsatz 31' verwendet wird, um die Sekundärelektronen 16 vonder Austrittsflächeder ersten Mikrokanalplatte 8 auf den Eingang der zweitenMikrokanalplatte 10 zu fokussieren und zu führen. Gemäß dieserAusführungsformkönnenkleine, sich dynamisch änderndeSpannungen an die Stäbeeines Quadrupol-Stabsatzes 31' angelegt werden, der zwischender ersten Mikrokanalplatte 8 und der zweiten Mikrokanalplatte 10 angeordnetist. Diese Ausführungsformgewährleistet,daß Sekundärelektronen 16,die sich aus aufeinanderfolgenden Ionenankünften an der ersten Mikrokanalplatte 8 ergeben,nicht dazu führen,daß Sekundärelektronen 16 innerhalbder Erholungszeit eines einzelnen Kanals auf die gleichen Kanäle oderBereiche der zweiten Mikrokanalplatte 10 gerichtet werden. 12 shows a further embodiment similar to that in 11A illustrated embodiment, but with a quadrupole rod set 31 ' used to the secondary electrons 16 from the exit surface of the first microchannel plate 8th to the entrance of the second microchannel plate 10 to focus and lead. According to this embodiment, small, dynamically changing stresses can be applied to the rods of a quadrupole rod set 31 ' be created between the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 is arranged. This embodiment ensures that secondary electrons 16 resulting from successive ion arrivals on the first microchannel plate 8th do not result in secondary electron 16 to the same channels or areas of the second microchannel plate within the recovery time of a single channel 10 be judged.
[0187] Wenngleich von der Austrittsfläche derersten Mikrokanalplatte 8 abgegebene Sekundärelektronen 16 eineverhältnismäßig geringeEmpfindlichkeit fürMagnetfelder haben können,werden dennoch weitere Ausführungsformenerwogen, bei denen Magnetfelder oder Kombinationen magnetischerund elektrostatischer Felder verwendet werden, um von der Austrittsfläche derersten Mikrokanalplatte 8 emittierte Sekundärelektronen 16 aufdie Eintrittsflächeder zweiten Mikrokanalplatte 10 oder mehrerer Mikrokanalplattenmit einer kombinierten größeren Oberfläche zu fokussieren,zu führenoder zu richten.Although from the exit surface of the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 may have a relatively low sensitivity to magnetic fields, other embodiments are still contemplated in which magnetic fields or combinations of magnetic and electrostatic fields are used to extend from the exit surface of the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 on the entry surface of the second microchannel plate 10 to focus, guide or direct microchannel plates with a combined larger surface.
[0188] Die 13A und 13B zeigen eine SIMION-Simulationder Flugbahnen von Sekundärelektronen 16 gemäß einerAusführungsform,bei der sowohl elektrostatische Felder als auch Magnetfelder verwendetwerden, um Sekundärelektronen 16 vonder Austrittsflächeder ersten Mikrokanalplatte 8 zur Eintrittsfläche derzweiten größeren Mikrokanalplatte 10 zuführen.Gemäß dieserAusführungsformsind die erste Mikrokanalplatte 8 und die zweite Mikrokanalplatte 10 vorzugsweiseim wesentlichen koplanar angeordnet. Eine Beschleunigungsplatteoder reflektierende Elektrode 30 ist vorzugsweise in einemAbstand sowohl von der Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 alsauch von der Eintrittsflächeder zweiten Mikrokanalplatte 10 beabstandet bereitgestellt.Ein gleichmäßiges Magnetfeldmit einer Richtung, die im wesentlichen parallel zu den Oberflächen der erstenMikrokanalplatte 8 und der zweiten Mikrokanalplatte 10 verläuft, istvorzugsweise bereitgestellt. Das Magnetfeld bewirkt, daß die vonder ersten Mikrokanalplatte 8 emittierten Sekundärelektronen 16 ineiner im wesent lichen kreisförmigenRichtung von der Austrittsflächeder ersten Mikrokanalplatte 8 zur Eintrittsfläche derzweiten Mikrokanalplatte 10 beschleunigt werden.The 13A and 13B show a SIMION simulation of the trajectories of secondary electrons 16 according to an embodiment in which both electrostatic fields and magnetic fields are used to generate secondary electrons 16 from the exit surface of the first microchannel plate 8th to the entry surface of the second larger microchannel plate 10 respectively. According to this embodiment, the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 preferably arranged essentially coplanar. An accelerating plate or reflective electrode 30 is preferably at a distance from both the exit surface of the first microchannel plate 8th as well as from the entry surface of the second microchannel plate 10 provided at a distance. A uniform magnetic field with a direction that is substantially parallel to the surfaces of the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 is preferably provided. The magnetic field causes that of the first microchannel plate 8th emitted secondary electrons 16 in a wesent union circular direction from the exit surface of the first microchannel plate 8th to the entry surface of the second microchannel plate 10 be accelerated.
[0189] Gemäß einer Ausführungsformkönnender Betrag und die Richtung des Magnetfelds zeitlich konstant gehaltenwerden. Die der Beschleunigungsplatte oder der reflektierenden Elektrode 30 zugeführte Spannung kannjedoch vorzugsweise zeitlich geändertwerden. 13A zeigt dieFlugbahnen von Sekundärelektronen 16 zueiner ersten Zeit t₁, wenn die Potentialdifferenzzwischen der ersten Mikrokanalplatte 8 und der zweiten Mikrokanalplatte 10 undder Beschleunigungsplatte 30 auf einem solchen Wert gehaltenwird, daß dieSekundärelektronenzu einer ersten Fläche,einem ersten Bereich oder einem ersten Abschnitt der Eintrittsfläche der zweitenMikrokanalplatte 10 geführtwerden.According to one embodiment, the magnitude and the direction of the magnetic field can be kept constant over time. That of the accelerating plate or the reflecting electrode 30 supplied voltage can, however, preferably be changed over time. 13A shows the trajectories of secondary electrons 16 at a first time t ₁ when the potential difference between the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 and the acceleration plate 30 is maintained at such a value that the secondary electrons go to a first surface, a first region or a first section of the entry surface of the second microchannel plate 10 be performed.
[0190] Wie in 13B dargestellt ist, wird die Potentialdifferenzzwischen der ersten Mikrokanalplatte 8 und der zweitenMikrokanalplatte 10 und der Beschleunigungsplatte 30 zueiner zweiten späterenZeit t₂ vorzugsweise so reduziert, daß die Sekundärelektronen 16 zueiner zweiten verschiedenen Fläche,einem zweiten verschiedenen Bereich oder einem zweiten verschiedenenAbschnitt der zweiten Mikrokanalplatte 10 geführt werden.Der Zyklus wird dann vorzugsweise wiederholt.As in 13B is shown, the potential difference between the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 and the acceleration plate 30 at a second later time t ₂ preferably reduced so that the secondary electrons 16 to a second different area, a second different area or a second different section of the second microchannel plate 10 be performed. The cycle is then preferably repeated.
[0191] Die Potentialdifferenz zwischen derBeschleunigungsplatte oder der reflektierenden Elektrode 20 und derersten Mikrokanalplatte 8 und der zweiten Mikrokanalplatte 10 kanngemäß einerAusführungsformkontinuierlich geändertwerden, um die Sekundärelektronen 16 über dieEintrittsflächeder zweiten Mikrokanalplatte 10 mitzunehmen oder zu bewegen.Alternativ kann die Potentialdifferenz periodisch oder auf andereArt schrittweise geändertwerden, um die Sekundärelektronen 16 zwischenverschiedenen Flächen,Bereichen oder Abschnitten der Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 zuschalten, zu bewegen oder abzulenken.The potential difference between the accelerating plate or the reflecting electrode 20 and the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 can be continuously changed according to one embodiment to the secondary electrons 16 over the entry surface of the second microchannel plate 10 to take along or move. Alternatively, the potential difference can be changed periodically or in some other way step by step around the secondary electrons 16 between different surfaces, areas or sections of the entry surface of the second microchannel plate 10 to switch, move or distract.
[0192] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsformwird die Beschleunigungsplatte oder Elektrode 30 auf einemPotential gehalten, das positiver ist als dasjenige der Austrittsfläche derersten Mikrokanalplatte 8 und positiver ist als dasjenigeder Eintrittsflächeder zweiten Mikrokanalplatte 10. Die in bezug auf die 13A und 13B dargestellte und beschriebene Ausführungsformist besonders vorteilhaft, weil die zeitliche Verbreiterung derSekundärelektronen 16 ander Eintrittsflächeder zweiten Mikrokanalplatte 10 minimiert ist. Dies führt zu einerminimalen Verzerrung der endgültigenAuflösungdes Ionendetektors 7.According to a preferred embodiment, the acceleration plate or electrode 30 kept at a potential that is more positive than that of the exit surface of the first microchannel plate 8th and is more positive than that of the entry surface of the second microchannel plate 10 , The regarding the 13A and 13B The embodiment shown and described is particularly advantageous because the temporal broadening of the secondary electrons 16 at the entry surface of the second microchannel plate 10 is minimized. This leads to minimal distortion of the final resolution of the ion detector 7 ,
[0193] Gemäß einer anderen Ausführungsformwird das an die Beschleunigungsplatte oder Elektrode 30 angelegtePotential vorzugsweise in bezug auf die Austrittsfläche derersten Mikrokanalplatte 8 und die zweite Mikrokanalplatte 10 konstantgehalten, und der Betrag des Magnetfelds wird entweder kontinuierlichoder periodisch geändert.Gemäß dieserAusführungsformkann das Magnetfeld geändertwerden, um die Sekundärelektronen 16 über dieEintrittsflächeder zweiten Mikrokanalplatte 10 zu verschieben, oder umweniger bevorzugt die Sekundärelektronen 16 zwischenverschiedenen Flächen,Bereichen oder Abschnitten der Eintrittsfläche der zweiten Mikrokanalplatte 10 zuschalten.According to another embodiment, this is attached to the acceleration plate or electrode 30 applied potential preferably with respect to the exit surface of the first microchannel plate 8th and the second microchannel plate 10 held constant, and the magnitude of the magnetic field is changed either continuously or periodically. According to this embodiment, the magnetic field can be changed to the secondary electrons 16 over the entry surface of the second microchannel plate 10 to shift, or less preferably the secondary electrons 16 between different surfaces, areas or sections of the entry surface of the second microchannel plate 10 to switch.
[0194] Die 14A und 14B zeigen eine SIMION-Simulationder Flugbahnen von Sekundärelektronen 16 gemäß einerweiteren Ausführungsform,wobei zwei Detektoren 23, 24 vorzugsweise im wesentlichensymmetrisch um die erste Mikrokanalplatte 8 angeordnetsind. Die Sekundärelektronen 16,die vom Ausgang der ersten Mikrokanalplatte 8 emittiertwerden, werden vorzugsweise unter Verwendung einer Gitterelektrode 32 beschleunigt,die stromabwärtsder ersten Mikrokanalplatte angeordnet ist und die vorzugsweiseauf einem konstanten positiven Potential in bezug zur Austrittsfläche derersten Mikrokanalplatte 8 gehalten wird.The 14A and 14B show a SIMION simulation of the trajectories of secondary electrons 16 according to a further embodiment, wherein two detectors 23 . 24 preferably substantially symmetrical about the first microchannel plate 8th are arranged. The secondary electrons 16 from the output of the first microchannel plate 8th are preferably emitted using a grid electrode 32 accelerated, which is arranged downstream of the first microchannel plate and which is preferably at a constant positive potential with respect to the exit surface of the first microchannel plate 8th is held.
[0195] Ein Magnetfeld, das vorzugsweiseeinen im wesentlichen konstanten Betrag aufweist, wird vorzugsweiseso eingerichtet, daß esim wesentlichen parallel zur Austrittsfläche der ersten Mikrokanalplatte 8 undzu den Eintrittsflächender Detektoren 23, 24 verläuft. 14A zeigt die Flugbahnen der Sekundärelektronen 16 zueiner ersten Zeit t₁, wobei das Magnetfeldin einer ersten Richtung angeordnet ist, um die Sekundärelektronen 16 zumersten Detektor 23 zu führen. 14B zeigt die Flugbahnender Sekundärelektronen 16 zueiner zweiten späterenZeit t₂, wobei die Richtung des Magnetfeldsumgekehrt wurde, so daß dieSekundärelektronen 16 zumanderen Detektor 24 geführtwerden. Der Zyklus wird dann vorzugsweise wiederholt.A magnetic field, which preferably has a substantially constant amount, is preferably set up so that it is substantially parallel to the exit surface of the first microchannel plate 8th and to the entry areas of the detectors 23 . 24 runs. 14A shows the trajectories of the secondary electrons 16 at a first time t ₁ , the magnetic field being arranged in a first direction around the secondary electrons 16 to the first detector 23 respectively. 14B shows the trajectories of the secondary electrons 16 at a second later time t ₂ , the direction of the magnetic field being reversed so that the secondary electrons 16 to the other detector 24 be performed. The cycle is then preferably repeated.
[0196] Gemäß einer weiteren Ausführungsformkann eine Detektionsfläche,die mehr als zwei Detektoren aufweist, um die erste Mikrokanalplatte 8 herumangeordnet werden. Die Detektionsfläche kann weiter vorzugsweiseim wesentlichen zusammenhängendsein. Die Richtung des Magnetfelds kann vorzugs weise im wesentlichenkontinuierlich oder alternativ schrittweise periodisch geändert werden,um die Sekundärelektronen 16 zuverschiedenen Flächendes zusammenhängendenDetektors oder zu getrennten Detektoren abzulenken, umzuschaltenoder zu drehen.According to a further embodiment, a detection area, which has more than two detectors, can surround the first microchannel plate 8th be arranged around. The detection area can further preferably be essentially coherent. The direction of the magnetic field can preferably be changed substantially continuously or alternatively step by step periodically to the secondary electrons 16 to deflect, switch or rotate to different surfaces of the connected detector or to separate detectors.
[0197] Es wird auch erwogen, daß bei allenvorstehend beschriebenen Ausführungsformendie erste Mikrokanalplatte 8 durch einen anderen Vorrichtungstypersetzt werden könnte.Beispielsweise könntedafür gesorgt werden,daß Ionen 12 aufein beliebiges Material fallen, das Sekundärelektronen 16 erzeugt,wie beispielsweise Bor-dotierte, durch chemische Dampfabscheidung("CVD") erzeugte Diamantfilme.Es kann dafürgesorgt werden, daß dieseFilme Ionen 12 empfangen und ansprechend darauf Sekundärelektronenerzeugen.It is also contemplated that in all of the embodiments described above, the first microchannel plate 8th could be replaced by another type of device. For example, it could be ensured that ions 12 fall on any material, the secondary electrons 16 produces such as boron-doped chemical vapor deposition ("CVD") diamond films. It can be ensured that these films are ions 12 received and in response generate secondary electrons.
[0198] Wenngleich bei den vorstehend beschriebenenAusführungsformendie Flächedes Detektors 9, 23, 24, auf die dieSekundärelektronen 16 geleitetwerden, in bezug auf eine Mikrokanalplatte beschrieben wurde, kannsie tatsächlicheinen beliebigen Typ eines Elektronenvervielfachers (beispielsweiseeine Photoelektronenvervielfacher-Röhre oder eine Elektronenvervielfacherröhre) einschließen.Although in the embodiments described above, the area of the detector 9 . 23 . 24 to which the secondary electrons 16 actually described with respect to a microchannel plate, it may actually include any type of electron multiplier (e.g., a photo electron multiplier tube or an electron multiplier tube).
[0199] Der Ionendetektor gemäß der bevorzugtenAusführungsformkann in Zusammenhang mit Massenspektrometern verwendet werden, beidenen pseudokontinuierliche Ionenquellen oder gepulste Ionenquellen, wieIonenquellen mit einer matrixunterstützten Laserdesorptionsionisation("MALDI") eingesetzt werden.Die bevorzugte Ausführungsformist auch auf andere Massenspektrometer als Flugzeit-Massenspektrometer,beispielsweise Quadrupol-, Ionenfallen- und Magnetsektor- Massenspektrometer,anwendbar.The ion detector according to the preferred oneembodimentcan be used in conjunction with mass spectrometerswhich pseudo-continuous ion sources or pulsed ion sources, such asIon sources with matrix-assisted laser desorption ionization("MALDI") can be used.The preferred embodimentis also on other mass spectrometers than time-of-flight mass spectrometers,for example quadrupole, ion trap and magnetic sector mass spectrometers,applicable.
[0200] Wenngleich die vorliegende Erfindungmit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformenbeschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, daß verschiedene Änderungenan der Form und den Einzelheiten vorgenommen werden können, ohnevon dem in den anliegenden Ansprüchendargelegten Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.Although the present inventionwith respect to preferred embodimentsThose skilled in the art will understand that various changescan be made to the shape and details withoutof that in the appended claimsset out scope of the invention.

权利要求:
Claims (86)
[1]
Detektor zur Verwendung in einem Massenspektrometer,welcher aufweist: eine Mikrokanalplatte, wobei bei der VerwendungTeilchen auf einer Eintrittsflächeder Mikrokanalplatte empfangen werden und Elektronen von einer Austrittsfläche derMikrokanalplatte abgegeben werden, wobei die Austrittsfläche eineerste Flächeaufweist, und eine Detektionsvorrichtung mit einer Detektionsfläche, diedafür eingerichtetist, bei der Verwendung wenigstens einige der von der Mikrokanalplatteabgegebenen Elektronen zu empfangen, wobei die Detektionsfläche einezweite Flächeaufweist, wobei die zweite Fläche erheblich größer istals die erste Fläche.Detector for use in a mass spectrometer,which has:a microchannel plate, being in useParticles on an entry surfaceof the microchannel plate are received and electrons from an exit surface of theMicrochannel plate are given, the exit surface is afirst areahas, anda detection device with a detection surface, theset up for thatwhen using at least some of those from the microchannel plateto receive emitted electrons, the detection area being asecond areahaving,the second area being considerably largerthan the first surface.
[2]
Detektor nach Anspruch 1, wobei die zweite Fläche um wenigstens5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %,60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % größer ist alsdie erste Fläche.The detector of claim 1, wherein the second area is at least5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%,60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100% is greater thanthe first area.
[3]
Detektor nach Anspruch 1, wobei die zweite Fläche um wenigstens150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 oder 500 % größer istals die erste Fläche.The detector of claim 1, wherein the second area is at least150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450 or 500% is largerthan the first surface.
[4]
Detektor zur Verwendung in einem Massenspektrometer,welcher aufweist: eine Mikrokanalplatte, wobei bei der VerwendungTeilchen an einer Eintrittsflächeder Mikrokanalplatte empfangen werden und Elektronen von einer Austrittsfläche derMikrokanalplatte abgegeben werden, wobei durchschnittlich x Elektronenje Flächeneinheitvon der Austrittsflächeabgegeben werden, und eine Detektionsvorrichtung mit einerDetektionsfläche,die dafüreingerichtet ist, bei der Verwendung wenigstens einige der von derMikrokanalplatte erzeugten Elektronen zu empfangen, wobei durchschnittlichy Elektronen je Flächeneinheitauf der Detektionsflächeempfangen werden, wobei x > yist.Detector for use in a mass spectrometer,which has:a microchannel plate, being in useParticles on an entry surfaceof the microchannel plate are received and electrons from an exit surface of theMicrochannel plate are emitted, with an average of x electronsper unit areafrom the exit surfaceare delivered, anda detection device with aDetection area,the one for thatis set up to use at least some of those from theMicrochannel plate to receive generated electrons, being averagey electrons per unit areaon the detection surfacebe receivedwhere x> yis.
[5]
Detektor nach Anspruch 4, wobei x um wenigstens 5%, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 60%, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % größer alsy ist.The detector of claim 4, wherein x is at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100% greater thany is.
[6]
Detektor nach Anspruch 4, wobei x um wenigstens 150%, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer alsdie erste Flächeist.The detector of claim 4, wherein x is at least 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500% larger than the first area.
[7]
Detektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobeidie Teilchen Ionen umfassen.Detector according to one of the preceding claims, whereinthe particles comprise ions.
[8]
Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die TeilchenPhotonen oder Elektronen umfassen.Detector according to one of claims 1 to 6, wherein the particlesInclude photons or electrons.
[9]
Detektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobeibei der Verwendung von der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte abgegebeneElektronen in einen Bereich mit einem elektrischen Feld abgegebenwerden.Detector according to one of the preceding claims, whereinreleased from the exit surface of the microchannel plate when usedElectrons released into an area with an electric fieldbecome.
[10]
Detektor nach Anspruch 9, welcher weiter eine odermehrere Elektroden aufweist, die so eingerichtet sind, daß ein elektrischesFeld zwischen der Mikrokanalplatte und der Detektionsvorrichtungbereitgestellt ist.The detector of claim 9, further comprising an orhas a plurality of electrodes which are set up so that an electricalField between the microchannel plate and the detection deviceis provided.
[11]
Detektor nach Anspruch 10, wobei die eine oder diemehreren Elektroden eine oder mehrere ringförmige Elektroden umfassen.The detector of claim 10, wherein the one or moremultiple electrodes comprise one or more annular electrodes.
[12]
Detektor nach Anspruch 10 oder 11, wobei die eineoder die mehreren Elektroden eine oder mehrere Einzellinsenanordnungenmit drei oder mehr Elektroden aufweisen.The detector of claim 10 or 11, wherein the oneor the multiple electrodes one or more single lens arrayswith three or more electrodes.
[13]
Detektor nach Anspruch 10, 11 oder 12, wobei dieeine oder die mehreren Elektroden einen oder mehrere segmentierteStabsätzeaufweisen.The detector of claim 10, 11 or 12, wherein theone or more electrodes one or more segmentedsets ofexhibit.
[14]
Detektor nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die eineoder die mehreren Elektroden eine oder mehrere rohrförmige Elektrodenumfassen.A detector according to any one of claims 10 to 13, wherein the oneor the multiple electrodes one or more tubular electrodesinclude.
[15]
Detektor nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die eineoder die mehreren Elektroden einen oder mehrere Quadrupol-, Hexapol-,Oktapol-Stabsätzeoder StabsätzehöhererOrdnung aufweisen.A detector according to any one of claims 10 to 14, wherein the oneor the multiple electrodes one or more quadrupole, hexapole,Octapole rod setsor sets of membershigherShow order.
[16]
Detektor nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei die eineoder die mehreren Elektroden eine Anzahl von Elektroden mit Öffnungenumfassen, von denen Elektronen bei der Verwendung durchgelassenwerden, wobei die Öffnungenim wesentlichen die gleiche Flächeaufweisen.Detector according to one of claims 10 to 15, wherein the oneor the plurality of electrodes are a number of electrodes with openingsinclude, of which electrons are transmitted in usebe the openingsessentially the same areaexhibit.
[17]
Detektor nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei die eineoder die mehreren Elektroden eine Anzahl von Elektroden mit Öffnungenumfassen, von denen Elektronen bei der Verwendung durchgelassenwerden, wobei die Öffnungenzur Detektionsvorrichtung hin zunehmend kleiner oder größer werden.A detector according to any one of claims 10 to 16, wherein the oneor the plurality of electrodes are a number of electrodes with openingsinclude, of which electrons are transmitted in usebe the openingstowards the detection device become increasingly smaller or larger.
[18]
Detektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobeibei der Verwendung die Austrittsfläche der Mikrokanalplatte aufeinem ersten Potential gehalten wird und die Detektionsfläche derDetektionsvorrichtung auf einem zweiten Potential gehalten wird.Detector according to one of the preceding claims, whereinthe exit surface of the microchannel plate when in usea first potential is maintained and the detection area of theDetection device is kept at a second potential.
[19]
Detektor nach Anspruch 18, wobei das zweite Potentialpositiver als das erste Potential ist.The detector of claim 18, wherein the second potentialis more positive than the first potential.
[20]
Detektor nach Anspruch 19, wobei die Potentialdifferenzzwischen der Oberflächeder Detektionsvorrichtung und der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte ausder folgenden Gruppe ausgewähltist: (i) 0 – 50V, (ii) 50 – 100V, (iii) 100 – 150V, (iv) 150 – 200V, (v) 200 – 250V, (vi) 250 – 300V, (vii) 300 – 350V, (viii) 350 – 400 V,(ix) 400 – 450V, (x) 450 – 500V, (xi) 500 – 550V, (xii) 550 – 600V, (xiii) 600 – 650V, (xiv) 650 – 700V, (xv) 700 – 750V, (xvi) 750 – 800V, (xvii) 800 – 850V, (xviii) 850 – 900V, (xix) 900 – 950V, (xx) 950 – 1000V, (xxi) 1,0 – 1,5kV, (xxii) 1,5 – 2,0kV, (xxiii) 2,0 – 2,5kV, (xxiv) > 2,5 kVund (xxv) < 10kV.20. The detector of claim 19, wherein the potential differencebetween the surfacethe detection device and the exit surface of the microchannel plateselected from the following groupis: (i) 0-50V, (ii) 50-100V, (iii) 100-150V, (iv) 150-200V, (v) 200-250V, (vi) 250-300V, (vii) 300-350V, (viii) 350 - 400 V,(ix) 400 - 450V, (x) 450-500V, (xi) 500-550V, (xii) 550-600V, (xiii) 600-650V, (xiv) 650 - 700V, (xv) 700 - 750V, (xvi) 750-800V, (xvii) 800-850V, (xviii) 850-900V, (xix) 900 - 950V, (xx) 950-1000V, (xxi) 1.0-1.5kV, (xxii) 1.5-2.0kV, (xxiii) 2.0-2.5kV, (xxiv)> 2.5 kVand (xxv) <10kV.
[21]
Detektor nach einem der Ansprüche 9 bis 17, wobei bei derVerwendung die Austrittsflächeder Mikrokanalplatte auf einem ersten Potential gehalten wird, dieDetektionsflächeder Detektionsvorrichtung auf einem zweiten Potential gehalten wirdund eine oder mehrere Elektroden, die zwischen der Mikrokanalplatteund der Detektionsflächeangeordnet sind, auf einem dritten Potential gehalten werden.A detector according to any one of claims 9 to 17, wherein theUse the exit surfacethe microchannel plate is kept at a first potentialdetection areathe detection device is kept at a second potentialand one or more electrodes between the microchannel plateand the detection areaare arranged, are kept at a third potential.
[22]
Detektor nach Anspruch 21, wobei bei der Verwendungeine oder mehrere zwischen der Mikrokanalplatte und der Detektionsfläche angeordneteElektroden auf einem vierten Potential gehalten werden.The detector of claim 21, wherein in useone or more arranged between the microchannel plate and the detection surfaceElectrodes are kept at a fourth potential.
[23]
Detektor nach Anspruch 22, wobei bei der Verwendungeine oder mehrere zwischen der Mikrokanalplatte und der Detektionsfläche angeordneteElektroden auf einem fünftenPotential gehalten werden.23. The detector of claim 22, wherein in useone or more arranged between the microchannel plate and the detection surfaceElectrodes on a fifthPotential are kept.
[24]
Detektor nach Anspruch 21, 22 oder 23, wobei dasdritte und/oder das vierte und/oder das fünfte Potential dem ersten und/oderdem zweiten Potential im wesentlichen gleichen.The detector of claim 21, 22 or 23, wherein the third and / or fourth and / or fifth butt tential the first and / or the second potential substantially the same.
[25]
Detektor nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei das dritteund/oder das vierte und/oder das fünfte Potential positiver sindals das erste und/oder das zweite Potential.A detector as claimed in any one of claims 21 to 24, wherein the thirdand / or the fourth and / or the fifth potential are more positivethan the first and / or the second potential.
[26]
Detektor nach einem der Ansprüche 21 bis 25, wobei das dritteund/oder das vierte und/oder das fünfte Potential negativer sindals das erste und/oder das zweite Potential.A detector according to any one of claims 21 to 25, the thirdand / or the fourth and / or the fifth potential are more negativethan the first and / or the second potential.
[27]
Detektor nach einem der Ansprüche 21 bis 26, wobei die Potentialdifferenzzwischen dem dritten und/oder dem vierten und/oder dem fünften Potentialund dem ersten und/oder dem zweiten Potential aus der folgendenGruppe ausgewähltist: (i) 0 – 50V, (ii) 50 – 100V, (iii) 100 – 150V, (iv) 150 – 200V, (v) 200 – 250 V,(vi) 250 – 300V, (vii) 300 – 350V, (viii) 350 – 400V, (ix) 400 – 450V, (x) 450 – 500V, (xi) 500 – 550V, (xii) 550 – 600V, (xiii) 600 – 650V, (xiv) 650 – 700V, (xv) 700 – 750V, (xvi) 750 – 800V, (xvii) 800 – 850V, (xviii) 850 – 900V, (xix) 900 – 950V, (xx) 950 – 1000V, (xxi) 1,0 – 1,5kV, (xxii) 1,5 – 2,0kV, (xxiii) 2,0 – 2,5kV, (xxiv) > 2,5 kVund (xxv) < 10kV.Detector according to one of claims 21 to 26, wherein the potential differencebetween the third and / or the fourth and / or the fifth potentialand the first and / or the second potential from the followingGroup selectedis: (i) 0-50V, (ii) 50-100V, (iii) 100-150V, (iv) 150-200V, (v) 200 - 250 V,(vi) 250-300V, (vii) 300-350V, (viii) 350-400V, (ix) 400-450V, (x) 450-500V, (xi) 500-550V, (xii) 550-600V, (xiii) 600-650V, (xiv) 650 - 700V, (xv) 700 - 750V, (xvi) 750-800V, (xvii) 800-850V, (xviii) 850-900V, (xix) 900 - 950V, (xx) 950-1000V, (xxi) 1.0-1.5kV, (xxii) 1.5-2.0kV, (xxiii) 2.0-2.5kV, (xxiv)> 2.5 kVand (xxv) <10kV.
[28]
Detektor nach einem der Ansprüche 21 bis 27, wobei das dritteund/oder das vierte und/oder das fünfte Potential zwischen demersten und/oder dem zweiten Potential liegen.The detector of any one of claims 21 to 27, wherein the thirdand / or the fourth and / or the fifth potential between thefirst and / or the second potential.
[29]
Detektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, welcherweiter eine zwischen der Mikrokanalplatte und der Detektionsvorrichtungangeordnete Gitterelektrode aufweist.A detector according to any preceding claim, whichfurther one between the microchannel plate and the detection devicearranged grid electrode.
[30]
Detektor nach Anspruch 29, wobei die Gitterelektrodeim wesentlichen halbkugelförmigoder auf andere Weise nichtplanar ist.The detector of claim 29, wherein the grid electrodeessentially hemisphericalor is otherwise non-planar.
[31]
Detektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobeidie Detektionsvorrichtung einen einzigen Detektionsbereich aufweist.Detector according to one of the preceding claims, whereinthe detection device has a single detection area.
[32]
Detektor nach Anspruch 31, wobei der einzige Detektionsbereichaufweist: (i) einen Elektronenvervielfacher, (ii) einen Szintillatoroder (iii) eine Photoelektronenvervielfacher-Röhre.The detector of claim 31, wherein the only detection areacomprises: (i) an electron multiplier, (ii) a scintillatoror (iii) a photo electron multiplier tube.
[33]
Detektor nach Anspruch 32, wobei der einzige Detektionsbereicheine oder mehrere Mikrokanalplatten aufweist.33. The detector of claim 32, wherein the only detection areahas one or more microchannel plates.
[34]
Detektor nach Anspruch 33, wobei eine oder mehrereMikrokanalplatten bei der Verwendung über eine erste Anzahl von Kanälen wenigstenseinige der von der zweiten Anzahl von Kanälen der stromaufwärts der Detektionsvorrichtungangeordneten Mikrokanalplatte abgegebenen Elektronen empfangen,wobei die erste Anzahl von Kanälenerheblich größer istals die zweite Anzahl von Kanälen.34. The detector of claim 33, wherein one or moreMicrochannel plates when used over a first number of channels at leastsome of the second number of channels upstream of the detection devicereceived arranged microchannel plate received emitted electrons,being the first number of channelsis significantly largerthan the second number of channels.
[35]
Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 30, wobei die Detektionsvorrichtungeinen ersten Detektionsbereich und wenigstens einen zweiten getrenntenDetektionsbereich aufweist.Detector according to one of claims 1 to 30, wherein the detection devicea first detection area and at least a second separate oneHas detection range.
[36]
Detektor nach Anspruch 35, wobei der zweite Detektionsbereichvon dem ersten Detektionsbereich beabstandet ist.36. The detector of claim 35, wherein the second detection areais spaced from the first detection area.
[37]
Detektor nach Anspruch 35 oder 36, wobei der ersteund der zweite Detektionsbereich im wesentlichen gleiche Detektionsflächen aufweisen.The detector of claim 35 or 36, wherein the firstand the second detection area have essentially the same detection areas.
[38]
Detektor nach Anspruch 35 oder 36, wobei der ersteund der zweite Detektionsbereich erheblich verschiedene Detektionsflächen aufweisen.The detector of claim 35 or 36, wherein the firstand the second detection area have significantly different detection areas.
[39]
Detektor nach Anspruch 38, wobei die Fläche desersten Detektionsbereichs um einen Prozentsatz p größer alsdie Flächedes zweiten Detektionsbereichs ist, wobei p aus der folgenden Gruppeausgewähltist: (i) < 10 %,(ii) 10 – 20%, (iii) 20 – 30%, (iv) 30 – 40%, (v) 40 – 50%, (vi) 50 – 60%, (vii) 60 – 70%, (viii) 70 – 80%, (ix) 80 – 90und (x) > 90 %.The detector of claim 38, wherein the area of thefirst detection range by a percentage p greater thanthe areaof the second detection range, where p is from the following groupselectedis: (i) <10%,(ii) 10-20%, (iii) 20-30%, (iv) 30-40%, (v) 40 - 50%, (vi) 50-60%, (vii) 60-70%, (viii) 70-80%, (ix) 80-90and (x)> 90%.
[40]
Detektor nach einem der Ansprüche 35 bis 39, wobei bei derVerwendung die Anzahl der von der ersten Detektionsfläche empfangenenElektronen um einen Prozentsatz q größer ist als die Anzahl dervon der zweiten Detektionsflächeempfangenen Elektronen, wobei q aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist:(i) < 10 %, (ii)10 – 20%, (iii) 20 – 30%, (iv) 30 – 40%, (v) 40 – 50%, (vi) 50 – 60%, (vii) 60 – 70%, (viii) 70 – 80%, (ix) 80 – 90% und (x) > 90 %.A detector according to any one of claims 35 to 39, wherein in use the number of electrons received by the first detection surface is q greater than the number of electrons received by the second detection surface, q being selected from the following group: (i ) <10%, (ii) 10 - 20%, (iii) 20 - 30%, (iv) 30 - 40%, (v) 40 - 50%, (vi) 50 - 60%, (vii) 60 - 70%, (viii) 70 - 80%, (ix) 80 - 90% and (x)> 90%.
[41]
Detektor nach einem der Ansprüche 35 bis 40, welcher weiterwenigstens eine Elektrode aufweist, die so eingerichtet ist, daß bei derVerwendung wenigstens einige der von der Mikrokanalplatte abgegebenen Elektronenzu dem ersten Detektionsbereich geführt werden und/oder wenigstenseinige der von der Mikrokanalplatte abgegebenen Elektronen zu demzweiten Detektionsbereich geführtwerden.A detector according to any one of claims 35 to 40, which furtherhas at least one electrode which is set up so that theUse at least some of the electrons emitted by the microchannel platebe led to the first detection area and / or at leastsome of the electrons emitted from the microchannel plate to theled second detection areabecome.
[42]
Detektor nach einem der Ansprüche 35 bis 41, wobei der ersteDetektionsbereich aufweist: (i) eine oder mehrere Mikrokanalplatten,(ii) einen Elektronenvervielfacher, (iii) einen Szintillator oder(iv) eine Photoelektronenvervielfacher-Röhre.The detector of any one of claims 35 to 41, wherein the firstDetection area has: (i) one or more microchannel plates,(ii) an electron multiplier, (iii) a scintillator or(iv) a photo electron multiplier tube.
[43]
Detektor nach einem der Ansprüche 35 bis 42, wobei der zweiteDetektionsbereich aufweist: (i) eine oder mehrere Mikrokanalplatten,(ii) einen Elektronenvervielfacher, (iii) einen Szintillator oder(iv) eine Photoelektronenvervielfacher-Röhre.The detector of any one of claims 35 to 42, the secondDetection area has: (i) one or more microchannel plates,(ii) an electron multiplier, (iii) a scintillator or(iv) a photo electron multiplier tube.
[44]
Detektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobeidie Detektionsvorrichtung wenigstens ein zickzackförmig angeordnetesPaar bzw. Chevronpaar von Mikrokanalplatten aufweist.Detector according to one of the preceding claims, whereinthe detection device is arranged at least one zigzagHas pair or chevron pair of microchannel plates.
[45]
Detektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, welcherweiter wenigstens eine Kollektorplatte aufweist, die eingerichtetist, um bei der Verwendung wenigstens einige von der Detektionsvorrichtungerzeugte oder abgegebene Elektronen zu empfangen.A detector according to any preceding claim, whichfurther comprises at least one collector plate that is set upis to use at least some of the detection deviceto receive generated or released electrons.
[46]
Detektor nach Anspruch 45, wobei die wenigstenseine Kollektorplatte so geformt ist, daß eine zeitliche Verbreiterungder Flugzeit der auf die Detektionsvorrichtung einfallenden bzw.auftreffenden Elektronen wenigstens teilweise kompensiert wird.The detector of claim 45, wherein the at leasta collector plate is shaped so that a time broadeningthe flight time of the incident orincident electrons is at least partially compensated.
[47]
Detektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobeidie Detektionsvorrichtung so geformt ist, daß eine zeitliche Verbreiterungder Flugzeit der auf die Detektionsvorrichtung einfallenden Elektronenwenigstens teilweise kompensiert wird.Detector according to one of the preceding claims, whereinthe detection device is shaped so that a time broadeningthe flight time of the electrons incident on the detection deviceis at least partially compensated.
[48]
Detektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, welcherweiter eine oder mehrere Elektroden aufweist, die eingerichtet sind,um eine zeitliche Verbreiterung der Flugzeit der auf die Detektionsvorrichtungeinfallenden Elektronen wenigstens teilweise zu kompensieren.A detector according to any preceding claim, whichfurthermore has one or more electrodes which are set upby a temporal broadening of the flight time to the detection deviceto at least partially compensate for incident electrons.
[49]
Detektor zur Verwendung in einem Massenspektrometer,welcher aufweist: eine Mikrokanalplatte, wobei bei der VerwendungTeilchen auf einer Eintrittsflächeder Mikrokanalplatte empfangen werden und Elektronen von einer Austrittsfläche derMikrokanalplatte abgegeben werden, wobei die Austrittsfläche eineerste Flächeaufweist, und eine Detektionsvorrichtung mit einer Detektionsfläche, dieeine zweite Flächeaufweist, eine erste Vorrichtung, die zwischen der Mikrokanalplatteund der Detektionsvorrichtung angeordnet ist, wobei die erste Vorrichtungso eingerichtet ist, daß siewenigstens einige der von der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte abgegebenenElektronen empfängtund Photonen erzeugt, und eine zweite Vorrichtung, die zwischender ersten Vorrichtung und der Detektionsvorrichtung angeordnetist, wobei die zweite Vorrichtung so eingerichtet ist, daß sie wenigstenseinige der von der ersten Vorrichtung erzeugten Photonen empfängt undElektronen abgibt, wobei die Detektionsfläche so eingerichtet ist, daß sie wenigstenseinige der von der zweiten Vorrichtung erzeugten Elektronen empfängt, und wobeidie zweite Flächeerheblich größer alsdie erste Flächeist.Detector for use in a mass spectrometer,which has:a microchannel plate, being in useParticles on an entry surfaceof the microchannel plate are received and electrons from an exit surface of theMicrochannel plate are given, the exit surface is afirst areahas, anda detection device with a detection surface, thea second surfacehaving,a first device between the microchannel plateand the detection device is arranged, wherein the first deviceis set up so that itat least some of those emitted from the exit surface of the microchannel plateReceives electronsand generates photons, anda second device betweenthe first device and the detection deviceis, wherein the second device is arranged so that it at leastreceives and receives some of the photons generated by the first deviceEmits electrons,wherein the detection area is set up so that it at leastreceives some of the electrons generated by the second device, andin whichthe second surfacesignificantly larger thanthe first areais.
[50]
Detektor nach Anspruch 49, wobei die zweite Fläche um wenigstens,5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %,60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % größer ist alsdie erste Fläche.The detector of claim 49, wherein the second area is at least5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%,60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100% is greater thanthe first area.
[51]
Detektor nach Anspruch 49, wobei die zweite Fläche um wenigstens150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer istals die erste Fläche.The detector of claim 49, wherein the second area is at least150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500% is greaterthan the first surface.
[52]
Detektor zur Verwendung in einem Massenspektrometer,welcher aufweist: eine Mikrokanalplatte, wobei bei der VerwendungTeilchen an einer Eintrittsflächeder Mikrokanalplatte empfangen werden und Elektronen von einer Austrittsfläche derMikrokanalplatte abgegeben werden, wobei durchschnittlich x Elektronenje Flächeneinheitvon der Austrittsflächeabgegeben werden, und eine Detektionsvorrichtung mit einerDetektionsfläche,die eine zweite Flächeaufweist, eine erste Vorrichtung, die zwischen der Mikrokanalplatteund der Detektionsvorrichtung angeordnet ist, wobei die erste Vorrichtungso eingerichtet ist, daß siewenigstens einige der von der Austrittsfläche abgegebenen Elektronenempfängtund Photonen erzeugt, und eine zweite Vorrichtung, die zwischender ersten Vorrichtung und der Detektionsvorrichtung angeordnetist, wobei die zweite Vorrichtung so eingerichtet ist, daß sie wenigstenseinige der von der ersten Vorrichtung erzeugten Photonen empfängt undElektronen abgibt, wobei die Detektionsfläche so eingerichtet ist, daß sie wenigstenseinige der von der zweiten Vorrichtung erzeugten Elektronen empfängt, wobeidie Detektionsflächedurchschnittlich y Elektronen je Flächeneinheit empfängt, und wobeix > y ist.A detector for use in a mass spectrometer, comprising: a microchannel plate, wherein in use particles are received on an entry surface of the microchannel plate and electrons are emitted from an exit surface of the microchannel plate, an average of x electrons per unit area are emitted from the exit surface, and a detection device having a detection surface having a second surface, a first device disposed between the microchannel plate and the detection device, the first device being arranged to receive at least some of the electrons emitted from the exit surface and generating photons, and a second device disposed between the first device and the detection device, the second device configured to receive at least some of the photons generated by the first device and to donate electrons, the detection surface configured to have at least some receives the electrons generated by the second device, the detection area receiving an average of y electrons per unit area, and where x> y.
[53]
Detektor nach Anspruch 52, wobei x um wenigstens5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %,60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % größer alsy ist.The detector of claim 52, wherein x is at least5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%,60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100% greater thany is.
[54]
Detektor nach Anspruch 52, wobei x um wenigstens150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer alsy ist.The detector of claim 52, wherein x is at least150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500% greater thany is.
[55]
Detektor zur Verwendung in einem Massenspektrometer,welcher aufweist: eine Mikrokanalplatte, wobei bei der VerwendungTeilchen auf einer Eintrittsflächeder Mikrokanalplatte empfangen werden und Elektronen von einer Austrittsfläche derMikrokanalplatte abgegeben werden, wobei die Austrittsfläche eineerste Flächeaufweist, und eine Detektionsvorrichtung mit einer Detektionsfläche, dieeine zweite Flächeaufweist, eine erste Vorrichtung, die zwischen der Mikrokanalplatteund der Detektionsvorrichtung angeordnet ist, wobei die erste Vorrichtungso eingerichtet ist, daß siewenigstens einige der von der Austrittsfläche der Mikrokanalplatte abgegebenenElektronen empfängtund Photonen erzeugt, wobei die Detektionsfläche dafür eingerichtetist, wenigstens einige der von der ersten Vorrichtung erzeugten Photonenzu empfangen, und wobei die zweite Fläche erheblich größer istals die erste Fläche.Detector for use in a mass spectrometer,which has:a microchannel plate, being in useParticles on an entry surfaceof the microchannel plate are received and electrons from an exit surface of theMicrochannel plate are given, the exit surface is afirst areahas, anda detection device with a detection surface, thea second surfacehaving,a first device between the microchannel plateand the detection device is arranged, wherein the first deviceis set up so that itat least some of those emitted from the exit surface of the microchannel plateReceives electronsand generates photons,the detection area being set up for thisis, at least some of the photons generated by the first deviceto receive, andthe second area being considerably largerthan the first surface.
[56]
Detektor nach Anspruch 55, wobei die zweite Fläche um wenigstens5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %,60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % größer ist alsdie erste Fläche.The detector of claim 55, wherein the second area is at least5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%,60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100% is greater thanthe first area.
[57]
Detektor nach Anspruch 55, wobei die zweite Fläche um wenigstens150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer istals die erste Fläche.The detector of claim 55, wherein the second area is at least150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500% is greaterthan the first surface.
[58]
Detektor zur Verwendung in einem Massenspektrometer,welcher aufweist: eine Mikrokanalplatte, wobei bei der VerwendungTeilchen an einer Eintrittsflächeder Mikrokanalplatte empfangen werden und Elektronen von einer Austrittsfläche derMikrokanalplatte abgegeben werden, wobei durchschnittlich x Elektronenje Flächeneinheitvon der Austrittsflächeabgegeben werden, eine Detektionsvorrichtung und eineerste Vorrichtung, die zwischen der Mikrokanalplatte und der Detektionsvorrichtungangeordnet ist, wobei die erste Vorrichtung dafür eingerichtet ist, wenigstenseinige der von der Austrittsflächeder Mikrokanalplatte abgegebenen Elektronen zu empfangen und Photonenzu erzeugen, wobei die Detektionsvorrichtung dafür eingerichtetist, wenigstens einige der von der ersten Vorrichtung erzeugtenPhotonen zu empfangen, wobei die Detektionsvorrichtung durchschnittlichz Photonen je Flächeneinheitempfängtund wobei x > zist.Detector for use in a mass spectrometer,which has:a microchannel plate, being in useParticles on an entry surfaceof the microchannel plate are received and electrons from an exit surface of theMicrochannel plate are emitted, with an average of x electronsper unit areafrom the exit surfacebe givena detection device andafirst device between the microchannel plate and the detection deviceis arranged, wherein the first device is set up, at leastsome of the from the exit surfacethe microchannel plate to receive emitted electrons and photonsto create,the detection device being set up for thisis at least some of those generated by the first deviceReceive photons, with the detection device averagez photons per unit areareceivesandwhere x> zis.
[59]
Detektor nach Anspruch 58, wobei x um wenigstens5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %,60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % größer alsz ist.The detector of claim 58, wherein x is at least5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%,60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100% greater thanz is.
[60]
Detektor nach Anspruch 58, wobei x um wenigstens150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer alsz ist.The detector of claim 58, wherein x is at least150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500% greater thanz is.
[61]
Detektor nach einem der Ansprüche 55 bis 60, wobei die PhotonenUV-Photonen sind.A detector according to any one of claims 55 to 60, wherein the photonsAre UV photons.
[62]
Massenspektrometer mit einem Detektor nach einemder vorstehenden Ansprüche.Mass spectrometer with a detector after aof the preceding claims.
[63]
Massenspektrometer nach Anspruch 62, wobei der Detektoreinen Teil eines Flugzeit-Massenanalysators bildet.The mass spectrometer of claim 62, wherein the detectorforms part of a time-of-flight mass analyzer.
[64]
Massenspektrometer nach Anspruch 62 oder 63, welchesweiter einen mit dem Detektor verbundenen Analog-Digital-Wandler ("ADC") aufweist.A mass spectrometer according to claim 62 or 63, whichfurther comprises an analog-to-digital converter ("ADC") connected to the detector.
[65]
Massenspektrometer nach Anspruch 62, 63 oder 64,welches weiter einen mit dem Detektor verbundenen Zeit-Digital-Wandler ("TDC") aufweist.Mass spectrometer according to claim 62, 63 or 64,which further has a time-to-digital converter ("TDC") connected to the detector.
[66]
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 62 bis65, welches weiter eine Ionenquelle aufweist, welche aus der Gruppeausgewähltist, die aus folgendem besteht: (i) einer Elektrosprayionisations-Ionenquelle("ESI-Ionenquelle"), (ii) einer Atmosphärendruckionisations-Ionenquelle("API-Ionenquelle"), (iii) einer Atmosphärendruck-Ionenquellemit chemischer Ionisation ("APCI-Ionenquelle"), (iv) einer Atmosphärendruck-Photoionisations-Ionenquelle("APPI-Ionenquelle"), (v) einer Laserdesorptionsionisations-Ionenquelle("LDI-Ionenquelle"), (vi) einer induktivgekoppelten Plasma-Ionenquelle ("ICP-Ionenquelle"), (vii) einer Ionenquellemit schnellem Atombeschuß ("FAB-Ionenquelle"), (viii) einer Flüssig-Sekundärionen-Massenspektrometrie-Ionenquelle ("LSIMS-Ionenquelle"), (ix) einer Feldionisations-Ionenquelle("FI-Ionenquelle"), (x) einer Felddesorptions-Ionenquelle("FD-Ionenquelle"), (xi) einer Elektronenstoß-Ionenquelle("EI-Ionenquelle"), (xii) einer Ionenquellemit chemischer Ionisation ("CI-Ionenquelle") und (xiii) einermatrixunterstütztenLaserdesorptionsionisations-Ionenquelle ("MALDI-Ionenquelle").Mass spectrometer according to one of claims 62 to65, which further has an ion source, which from the groupselectedconsisting of: (i) an electrospray ionization ion source("ESI ion source"), (ii) an atmospheric pressure ionization ion source("API ion source"), (iii) an atmospheric pressure ion sourcewith chemical ionization ("APCI ion source"), (iv) an atmospheric pressure photoionization ion source("APPI ion source"), (v) a laser desorption ionization ion source("LDI ion source"), (vi) an inductive onecoupled plasma ion source ("ICP ion source"), (vii) an ion sourcewith rapid atomic bombardment ("FAB ion source"), (viii) a liquid secondary ion mass spectrometry ion source ("LSIMS ion source"), (ix) a field ionization ion source("FI ion source"), (x) a field desorption ion source("FD ion source"), (xi) an electron impact ion source("EI ion source"), (xii) an ion sourcewith chemical ionization ("CI ion source") and (xiii) oneMatrix AssistedLaser desorption ionization ion source ("MALDI ion source").
[67]
Massenspektrometer nach Anspruch 66, wobei die Ionenquellekontinuierlich oder gepulst ist.The mass spectrometer of claim 66, wherein the ion sourceis continuous or pulsed.
[68]
Verfahren zum Detektieren von Teilchen mit den folgendenSchritten: Empfangen von Teilchen an einer Eintrittsfläche einerMikrokanalplatte, Abgeben von Elektronen von einer Austrittsfläche derMikrokanalplatte, wobei die Austrittsfläche eine erste Fläche aufweist,und Empfangen wenigstens einiger der Elektronen auf einer Detektionsfläche einerDetektionsvorrichtung, wobei die Detektionsfläche eine zweite Fläche aufweist, wobeidie zweite Flächeerheblich größer alsdie erste Flächeist.A method for detecting particles with the followingsteps:Receiving particles at an entrance surface of aMicrochannel plate,Emitting electrons from an exit surface of theMicrochannel plate, the exit surface having a first surface,andReceiving at least some of the electrons on a detection surfaceDetection device, the detection surface having a second surface,in whichthe second surfacesignificantly larger thanthe first areais.
[69]
Verfahren nach Anspruch 68, wobei die zweite Fläche um wenigstens5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %,60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % größer alsdie erste Flächeist.The method of claim 68, wherein the second area is at least5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%,60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100% greater thanthe first areais.
[70]
Verfahren nach Anspruch 68, wobei die zweite Fläche um wenigstens150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer alsdie erste Flächeist.The method of claim 68, wherein the second area is at least150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500% greater thanthe first areais.
[71]
Verfahren zum Detektieren von Teilchen mit den folgendenSchritten: Empfangen von Teilchen an einer Eintrittsfläche einerMikrokanalplatte, Abgeben von durchschnittlich x Elektronenje Flächeneinheitvon einer Austrittsflächeder Mikrokanalplatte, Empfangen wenigstens einiger der Elektronenauf einer Detektionsflächeeiner Detektionsvorrichtung, wobei die Detektionsfläche durchschnittlichy Elektronen je Flächeneinheitempfängt, wobeix > y ist.A method for detecting particles with the followingsteps:Receiving particles at an entrance surface of aMicrochannel plate,Donate an average of x electronsper unit areafrom an exit surfacethe microchannel plate,Receive at least some of the electronson a detection surfacea detection device, the detection area being averagey electrons per unit areareceivesin whichx> y is.
[72]
Verfahren nach Anspruch 71, wobei x um wenigstens5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %,60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % größer alsy ist.The method of claim 71, wherein x is at least5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%,60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100% greater thany is.
[73]
Verfahren nach Anspruch 71, wobei x um wenigstens150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 größer alsy ist.The method of claim 71, wherein x is at least150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500 greater thany is.
[74]
Verfahren zum Detektieren von Teilchen mit den folgendenSchritten: Empfangen von Teilchen an einer Eintrittsfläche einerMikrokanalplatte, Abgeben von Elektronen von einer Austrittsfläche derMikrokanalplatte, wobei die Austrittsfläche eine erste Fläche aufweist, Empfangenwenigstens einiger der Elektronen auf einer ersten Vorrichtung,wobei die erste Vorrichtung ansprechend bzw. in Reaktion daraufPhotonen erzeugt, Empfangen wenigstens einiger der Photonenauf einer zweiten Vorrichtung, wobei die zweite Vorrichtung ansprechenddarauf Elektronen erzeugt und abgibt, und Empfangen wenigstenseiniger der von der zweiten Vorrichtung erzeugten Elektronen aufeiner Detektionsvorrichtung, die eine Detektionsfläche miteiner zweiten Flächeaufweist, wobei die zweite Fläche größer als die erste Fläche ist.A method of detecting particles, comprising the steps of: receiving particles at an entry surface of a microchannel plate, donating electrons from an exit surface of the microchannel plate, the exit surface having a first surface, receiving at least some of the electrons on a first device, the first device responsive to generating photons, receiving at least some of the photons on a second device, the second device responsive to generating and donating electrons, and receiving at least some of the electrons generated by the second device on a detection direction, which has a detection surface with a second surface, the second surface being larger than the first surface.
[75]
Verfahren nach Anspruch 74, wobei die zweite Fläche um wenigstens5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %,60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % größer alsdie erste Flächeist.The method of claim 74, wherein the second area is at least5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%,60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100% greater thanthe first areais.
[76]
Verfahren nach Anspruch 74, wobei die zweite Fläche um wenigstens150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer alsdie erste Flächeist.The method of claim 74, wherein the second area is at least150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500% greater thanthe first areais.
[77]
Verfahren zum Detektieren von Teilchen mit den folgendenSchritten: Empfangen von Teilchen an einer Eintrittsfläche einerMikrokanalplatte, Abgeben von durchschnittlich x Elektronenje Flächeneinheitvon einer Austrittsflächeder Mikrokanalplatte, Empfangen wenigstens einiger der Elektronenauf einer ersten Vorrichtung, wobei die erste Vorrichtung ansprechendbzw. in Reaktion darauf Photonen erzeugt, Empfangen wenigstenseiniger der Photonen auf einer zweiten Vorrichtung, wobei die zweiteVorrichtung ansprechend darauf Elektronen erzeugt und abgibt, und Empfangenwenigstens einiger der von der zweiten Vorrichtung erzeugten Elektronenauf einer Detektionsflächeeiner Detektionsvorrichtung, wobei die Detektionsfläche durchschnittlichy Elektronen je Flächeneinheit empfängt, wobeix > y ist.A method for detecting particles with the followingsteps:Receiving particles at an entrance surface of aMicrochannel plate,Donate an average of x electronsper unit areafrom an exit surfacethe microchannel plate,Receive at least some of the electronson a first device, the first device being responsiveor in response to it generates photons,At least receivesome of the photons on a second device, the secondDevice generates and emits electrons in response, andReceiveat least some of the electrons generated by the second deviceon a detection surfacea detection device, the detection area being averagey receives electrons per unit area,in whichx> y is.
[78]
Verfahren nach Anspruch 77, wobei x um wenigstens5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %,60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % größer alsy ist.The method of claim 77, wherein x is at least5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%,60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100% greater thany is.
[79]
Verfahren nach Anspruch 77, wobei x um wenigstens150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer alsy ist.The method of claim 77, wherein x is at least150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500% greater thany is.
[80]
Verfahren zum Detektieren von Teilchen mit den folgendenSchritten: Empfangen von Teilchen an einer Eintrittsfläche einerMikrokanalplatte, Abgeben von Elektronen von einer Austrittsfläche derMikrokanalplatte, wobei die Austrittsfläche eine erste Fläche aufweist, Empfangenwenigstens einiger der Elektronen auf einer Vorrichtung, wobei dieVorrichtung ansprechend bzw. in Reaktion darauf Photonen erzeugt, Empfangenwenigstens einiger der von der Vorrichtung erzeugten Photonen aufeiner Detektionsflächeeiner Detektionsvorrichtung mit einer zweiten Fläche, wobei die zweiteFlächeerheblich größer alsdie erste Flächeist.A method for detecting particles with the followingsteps:Receiving particles at an entrance surface of aMicrochannel plate,Emitting electrons from an exit surface of theMicrochannel plate, the exit surface having a first surface,Receiveat least some of the electrons on a device, theDevice responsive or in response to it generates photons,Receiveat least some of the photons generated by the devicea detection areaa detection device with a second surface,being the secondareasignificantly larger thanthe first areais.
[81]
Verfahren nach Anspruch 80, wobei die zweite Fläche um wenigstens5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %,60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % größer alsdie erste Flächenist.81. The method of claim 80, wherein the second area is at least5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%,60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100% greater thanthe first facesis.
[82]
Verfahren nach Anspruch 80, wobei die zweite Fläche um wenigstens150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer alsdie erste Flächeist.81. The method of claim 80, wherein the second area is at least150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500% greater thanthe first areais.
[83]
Verfahren zum Detektieren von Teilchen mit den folgendenSchritten: Empfangen von Teilchen an einer Eintrittsfläche einerMikrokanalplatte, Abgeben von durchschnittlich x Elektronenje Flächeneinheitvon einer Austrittsflächeder Mikrokanalplatte, Empfangen wenigstens einiger der Elektronenauf einer Vorrichtung, wobei die Vorrichtung ansprechend bzw. in Reaktiondarauf Photonen erzeugt, Empfangen wenigstens einiger der vonder Vorrichtung erzeugten Photonen auf einer Detektionsfläche einer Detektionsvorrichtung,wobei die Detektionsflächedurchschnittlich z Photonen je Flächeneinheit empfängt, wobeix > z ist.A method for detecting particles with the followingsteps:Receiving particles at an entrance surface of aMicrochannel plate,Donate an average of x electronsper unit areafrom an exit surfacethe microchannel plate,Receive at least some of the electronson a device, the device being responsivegenerated photons on it,Receive at least some of those fromphotons generated by the device on a detection surface of a detection device,being the detection areareceives an average of z photons per unit area,in whichx> z is.
[84]
Verfahren nach Anspruch 83, wobei x um wenigstens5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %,60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % oder 100 % größer alsz ist.The method of claim 83, wherein x is at least5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%,60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100% greater thanz is.
[85]
Verfahren nach Anspruch 83, wobei x um wenigstens150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 % größer alsz ist.The method of claim 83, wherein x is at least150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450% or 500% greater thanz is.
[86]
Verfahren zur Massenspektrometrie, welches ein Verfahrenzum Detektieren von Teilchen nach einem der Ansprüche 68 bis85 umfasst.Method for mass spectrometry, which is a methodfor detecting particles according to any one of claims 68 to85 includes.

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DE10306668B4|2009-12-10|Arrangement for generating intense short-wave radiation based on a plasma

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EP0266039B1|1994-12-28|Laufzeit-Massenspektrometrie

---

Myers et al.1994|An inductively coupled plasma-time-of-flight mass spectrometer for elemental analysis. Part I: Optimization and characteristics

---

DE3920566C2|1993-04-01|

同族专利:

---

公开号 | 公开日

---

DE202004002189U1|2004-07-15|

---

CA2457516A1|2004-08-13|

---

GB2398924B|2006-04-19|

---

DE102004006997A1|2004-09-16|

---

CA2457522A1|2004-08-13|

---

DE202004002190U1|2004-07-15|

---

GB0403178D0|2004-03-17|

---

GB2399677B|2005-08-10|

---

GB2399677A|2004-09-22|

---

CA2457522C|2012-09-25|

---

CA2457516C|2012-10-02|

---

DE102004006998B4|2008-01-03|

---

GB2398924C|2007-03-13|

---

GB2398924A|2004-09-01|

---

GB0403184D0|2004-03-17|

---

GB2399677C|2007-03-06|

---

DE102004006997B4|2008-02-07|

引用文献:

---

公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

---

法律状态:
2004-10-07| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|

---

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---

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---

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---

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---

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---

2014-07-17| R082| Change of representative|Representative=s name: KUDLEK & GRUNERT PATENTANWAELTE PARTNERSCHAFT, DE Effective date: 20140606 |

---

2020-09-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|

优先权:

---

申请号 | 申请日 | 专利标题

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