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Tutorial MenueMassenspektrometrieLerneinheit 1 von 14

Massenspektrometrie - Prinzipieller Geräteaufbau

Das Vakuumsystem

Abb.1
Prinzip eines Massenspektrometers

Massenspektrometrie muss immer im Hochvakuum stattfinden. Bei zu hohem Druck würden die Ionen durch Zusammenstöße mit Luftmolekülen gestreut, von ihrem Weg abgelenkt und könnten so den Detektor nicht erreichen. Der Druck in der Ionenquelle hängt stark von der Ionisationstechnik ab, im restlichen Gerät hält man einen Druck von mindestens 10-4 Pa aufrecht.

Warum wird Vakuum benötigt?

  • Ermöglichung der Produktion von freien Ionen und Elektronen in der Gasphase
  • Verhinderung von Zusammenstößen zwischen den Ionen und von Ionen mit anderen Teilchen (diese Reaktionen würden zu einem komplizierten Spektrum führen)
  • Erhöhung der Empfindlichkeit (Stickstoff- und Sauerstoff-Ionen aus der Luft würden den Detektor übersättigen)
  • Erhöhung der Lebensdauer der bei EI- und CI-Messungen eingesetzten Kathode
  • Verhinderung der Verschmutzung von Oberflächen durch Kondensation von Probenbestandteilen; Schutz der Oberflächen des Gerätes vor Korrosion
  • Isolator für verschiedene Detektoren (z.B. den Sekundärelektronenvervielfacher)

Wie gut muss das Vakuum sein?

Die mittlere freie Weglänge der Ionen (siehe notwendiger Druck) muss mindestens so groß sein wie der Weg, den die Ionen von ihrer Erzeugung in der Ionenquelle bis zur Detektion zurücklegen müssen.

Wie ist das Vakuumsystem aufgebaut?

Das Hochvakuum im Massenspektrometer muss mit Hilfe eines zweistufigen Systems erzeugt werden. Die erforderlichen geringen Drücke werden mit Turbomolekular- oder Diffusionspumpen realisiert. Diese Pumpen können aber nur effektiv arbeiten, wenn ein Vordruck von etwa 10-2 mbar vorliegt. Dieser wird in den meisten Fällen mit Hilfe von Drehschieberpumpen erzeugt. Zur Kontrolle des Druckes werden Messgeräte eingesetzt.

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Abb.2
Aufbau des Vakuumsystems

Einheiten des Druckes

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