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Tutorial MenueMassenspektrometrieLerneinheit 13 von 14

Massenspektrometer - Der Massenanalysator - Quadrupol

Messung mit einem Quadrupol-Analysator

Die entscheidenden Variablen für die Stabilität der Flugbahn sind das Masse/Ladungsverhältnis m/z der Ionen, der Radius r zwischen den Stäben, die angelegte Gleichspannung U sowie die Frequenz f und die Amplitude A des Wechselstrompotenzials. Der Radius ist aufgrund der Konstruktion vorgegeben. Ein Scannen des Massenbereiches muss also durch eine Änderung der Parameter des elektrischen Feldes erfolgen. Die Variation der Frequenz ist technisch sehr aufwändig. Deshalb werden die Gleichspannung und die Amplitude des Wechselfeldes variiert. Dabei wird die Frequenz konstant gehalten (meist 106 Hz). Besonders effektiv kann gearbeitet werden, wenn das Verhältnis U/A konstant auf den Wert 6 eingestellt wird.

Da die Masse m direkt proportional zu U und A ist, wird mit Erhöhung des Spannungsverhältnisses ein lineares Massenspektrum erhalten.

Nach einigen Vereinfachungen lässt sich die stabile Bewegung eines Ions durch das elektrische Feld des Quadrupols abschätzen als:

m z = 5,7 A ω 2 r 2

In der Praxis wird meist die Gleichspannung von 0 V bis etwa ±250 V variiert, die beiden Wechselspannungen nehmen linear von 0 V bis etwa 1.500 V zu und sind dabei um 180° phasenverschoben. Eine häufig verwendete Abtastfunktion zeigt folgendes Bild:

Abb.1
Scannen mit Hilfe eines Quadrupols"

Da technisch ein schnelles, exaktes Ändern der elektrischen Felder möglich ist, beträgt die Abtastzeit über einen relativ großen Massenbereich nur wenige Millisekunden. Außerdem ist ein schnelles Springen zwischen verschiedenen Massen leicht realisierbar, deshalb eignet sich der Quadrupol-Analysator besonders für spezielle Messtechniken wie SID.

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