DE19628179A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Einschuß von Ionen in eine Ionenfalle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Einschuß extern erzeugter Io­ nen in eine Hochfrequenz-Quadrupol-Ionenfalle nach Paul.

Die Erfindung besteht darin, die Ionen in einem elektrischen Wanderfeld, das mit der Frequenz der Antriebsspannung für die Ionenfalle oder einem ganzzahligem Bruchteil davon betrieben wird, in Ionenpakete zu zerteilen, und die Ionenpakete mit einer günstig gewählten Geschwin­ digkeit und zum richtigen Zeitpunkt in die Ionenfalle einzuschießen. Eine Bremsstrecke am Schluß des Wanderfelds erlaubt es, Ionen größerer Masse etwas früher als leichte Ionen einzu­ schießen, wodurch der gleichzeitige Einfang für Ionen verschiedener Masse günstiger wird.

Allgemeiner Stand der Technik

Die Einführung massenspektrometrischer Methoden in die Biochemie, insbesondere in die Gen- und Proteinforschung, wird noch immer durch den hohen Substanzverbrauch dieser Me­ thoden gebremst. Aber auch in anderen Anwendungsgebieten wird ein geringer Substanzver­ brauch gefordert. Um mit wenigen Attomolen einer Substanz (1 Attomol = 600 000 Moleküle) zu einer massenspektrometrischen Aussage zu kommen, ist es notwendig, Substanz- und Io­ nenverluste in allen Schritten von der Ionenerzeugung bis zur Ionenmessung auf ein Minimum zu bringen. Die Ausbeute eines jeden Schrittes muß optimiert werden.

Die Erzeugung von Ionen für die massenspektrometrische Untersuchung innerhalb des Vaku­ umsystems oder sogar innerhalb einer Hochfrequenz-Quadrupol-Ionenfalle ist mit dem Nach­ teil verbunden, daß die Substanzmoleküle in großem Überschuß in das Vakuumsystem einge­ bracht werden müssen. Dabei besteht einerseits die Gefahr der Verschmutzung der Ionenfalle durch Kondensation von Substanzmolekülen an den Wänden, wodurch Aufladungen der Ober­ flächen entstehen und die Funktion beeinträchtigt wird, andererseits ist die Ausbeute an Ionen durch vakuum-interne Ionisierungsverfahren im allgemeinen sehr gering. Daher geht man zu­ nehmend dazu über, die Ionen außerhalb des Vakuumsystems von Massenspektrometern oder zumindest außerhalb der Ionenfalle zu erzeugen, und mit geeigneten Methoden in die Ionenfal­ le zu überführen.

Zu den vakuum-externen Ionenquellen gehört beispielsweise das Elektrosprühen (ESI), mit dem Substanzen außerordentlich hoher Molekulargewichte mit sehr hoher Ausbeute ionisiert werden können. Das Elektrosprühen wird häufig mit modernen Trennverfahren wie Flüssig­ keitschromatographie oder Kapillarelektrophorese gekoppelt. Aber auch Ionenquellen durch Ionisierung mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP), die für die anorganische Analytik ge­ braucht werden, gehören zu der Gruppe von Ionenquellen mit vakuum-externer Ionenerzeu­ gung. Schließlich gibt es die chemische Ionisierung bei Atmosphärendruck (APCI) mit einer primären Ionisierung der Reaktantgase durch Corona-Entladungen oder durch Beta-Strahler mit niedriger Energie der ausgesandten Elektronen. APCI wird unter anderem für die Analyse von Schadstoffen in Luft eingesetzt, und eignet sich daneben in besonderer Weise für die Kopplung der Massenspektrometrie mit Gaschromatographie, Flüssigkeitschromatographie und Kapillarelektrophorese. Weitere Arten von vakuum-externen Ionenquellen wie Grimmsche Hohlkathoden-Entladungen oder matrix-unterstützter Desorption an Luft werden noch unter­ sucht und entwickelt.

Nach bisherig üblicher Praxis werden die Ionen dieser Ionenquellen zusammen mit großen Mengen an Umgebungsgas in das Vakuum des Ionenfallen-Massenspektrometers eingelassen. Dazu werden feine Öffnungen von etwa 30 bis 300 Mikrometer Durchmesser oder 10 bis 20 Zentimeter lange Kapillaren mit etwa 500 Mikrometer innerem Durchmesser benutzt. Das überschüssige Gas muß durch differentiell arbeitende Pumpstufen entfernt werden; bei kom­ merziell erhältlichen Massenspektrometern werden zwei oder sogar drei differentielle Pumpstu­ fen mit einer entsprechenden Anzahl von Kammern vor der Hauptkammer des Massenspek­ trometers eingesetzt. Es werden also drei bis vier Pumpen eingesetzt. Die Kammern stehen nur durch sehr kleine Öffnungen miteinander in Verbindung, und die Ionen werden durch diese kleinen Öffnungen hindurchgeschleust.

Der Druck in der ersten Differenzpumpkammer handelsüblicher Massenspektrometer beträgt meistens einige Millibar, in der zweiten Differenzpumpkammer sind es etwa 10^-3 bis 10^-1 Milli­ bar, wenn nur zwei Differenzpumpkammern benutzt werden, und erst in der Hauptvakuum­ kammer sind es 10^-6 bis 10^-4 Millibar. In der Hauptvakuumkammer befindet sich das Massen­ spektrometer. Die Ionen müssen durch die Differenzpumpkammern und die kleinen Öffnungen zwischen den Kammern hindurchgeschleust werden, dabei entstehen große Verluste an Ionen.

Zur Überführung der Ionen durch diese Kammern werden häufig Hochfrequenz-Multipol- Ionenleitvorrichtungen verwendet, die aber nur bei Drucken unter einigen 10^-2 Millibar einge­ setzt werden können, da es sonst zu elektrischen Entladungen kommt. Die Ionenleitvorrich­ tungen können daher nur in der zweiten Differenzpumpkammer oder in der Hauptvakuum­ kammer benutzt werden. Sie werden vorteilhaft in einem Druckbereich von einigen 10^-3 Milli­ bar betrieben, da sie dann sowohl die radialen Schwingungen wie auch die longitudinalen Be­ wegungen der Ionen schnell dämpfen und so gute Voraussetzungen für den weiteren Trans­ port der Ionen und für deren Analyse im Massenspektrometer bieten.

Die Zwischenspeicherung der Ionen in einer der dabei verwendeten Hochfrequenz-Ionenleit­ vorrichtungen vor der Quadrupol-Ionenfalle ist bereits ein großer Fortschritt in bezug auf die angesprochene Optimierung der Ionenausnutzung. Damit ist es möglich, Ionen aus einer konti­ nuierlich arbeitenden Ionenfalle so zwischenzuspeichern, daß die Quadrupol-Ionenfalle nur in einer relativ kurzen Füllzeit mit Ionen beladen wird, in der langandauernden Untersuchungszeit hingegen werden die Ionen zwischengespeichert. Insbesondere können die Ionen in der Hoch­ frequenz-Ionenleitvorrichtung auf thermische Energien abgebremst ("thermalisiert") werden, wodurch ihr Einfang in der Quadrupol-Ionenfalle verbessert wird. Die Hochfrequenz-Ionenleit­ vorrichtung besteht aus einem zylindrisch angeordneten System paralleler Stäbe, an die ab­ wechselnd die beiden Phasen einer Hochfrequenzspannung angelegt werden. Dabei haben sich Quadrupol-, Hexapol- und Oktopolsysteme bewährt. Auch andere Hochfrequenz-Ionenleit­ systeme sind inzwischen bekannt geworden und können eingesetzt werden.

Ein kritischer Schritt ist bisher aber immer noch die Einführung der Ionen aus der Hochfre­ quenz-Ionenleitvorrichtung in die Quadrupol-Ionenfalle. Über den Prozeß des Einfangs der Ionen in der Quadrupol-Ionenfalle ist bisher wenig bekannt. Eigene Arbeiten, sowohl Experi­ mente an Ionenfallen wie auch Rechnersimulationen, haben ergeben, daß Ionen nur in einem sehr kurzen Intervall von einigen wenigen Prozent der vollen Periode der Speicher-Hochfre­ quenz (auch Antriebs-Hochfrequenz genannt) eingefangen werden können. Sie müssen dabei durch das zur Einschußzeit herrschende Gegenfeld vollständig abgebremst werden. Der Brems­ stillstand muß etwa zur Zeit des Nulldurchgangs der Speicherhochfrequenz liegen, die Ionen müssen sich also durch das Gegenfeld innerhalb einer Halbperiode abbremsen lassen. Der Ein­ fang ist dann sogar ohne Vorhandensein des Dämpfungsgases möglich. Die Länge der Ein­ fangperiode hängt von der Einschußenergie der Ionen und vom Druck des Bremsgases in der Ionenfalle ab. Ein höherer Druck des Bremsgases verbessert den Einfang, es wird dadurch das Einfangintervall verbreitert. In der übrigen Periode werden die Ionen entweder am Eingang zur Quadrupol-Ionenfalle streuend reflektiert oder aber - in mehr als 50% der Restzeit - in der Ionenfalle auf die dem Eingang gegenüberliegende Endkappe hin beschleunigt und so einer weiteren Nutzung entzogen.

Aufgabe der Erfindung

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu finden, mit dem die außerhalb der Ionenfalle erzeugten Ionen so in die Ionenfalle eingeschossen werden können, daß sie möglichst vollständig und ohne Ionenverluste vom Speicherfeld der Ionenfalle einge­ fangen werden. Insbesondere soll es möglich sein, auch Ionen verschiedener Masse gleichzeitig optimal einzufangen.

Erfindungsgedanke

Es ist der Grundgedanke der Erfindung, die Ionen in ein elektrisches Wanderfeld einzuspeisen, das sie als Ionenpakete gleicher Geschwindigkeit zum Eingangsloch der Ionenfalle transpor­ tiert. Wird das Wanderfeld mit der Frequenz der Speicherhochfrequenzspannung (Antriebs­ spannung der Ionenfalle) betrieben, und wird die Phase des Einschusses relativ zur Phase der Antriebsspannung durch Justierung optimiert, so können Ionen, sofern sie das gleiche Verhält­ nis von Masse zu Ladung (m/z) haben, praktisch vollständig eingefangen werden.

Das Wanderfeld kann innerhalb eines Paketes aus koaxial angeordneten Ringscheiben erzeugt werden. Es ist dazu eine n-phasige Drehhochfrequenzspannung zu erzeugen, und die Phasen sind zyklisch der Reihe nach mit den Ringscheiben zu verbinden. Wird beispielsweise eine 6-phasige Wechselspannung erzeugt, so wird die erste Phase mit den Ringen 1, 7, 13, 19 usw. verbunden, die Phase 2 mit den Ringen 2, 8, 14, 20 usw. Auf diese Weise entsteht im Inneren des Paketes der Ringscheiben in an sich bekannter Weise ein elektrisches Wanderfeld, wobei sich Potentiale gleicher Phasen längs der Achse des Paketes verschieben. Wird ein Potential­ minimum zu Beginn des Paketes aus Ringscheiben mit Ionen gefüllt, so bewegt sich dieses Potentialminimum längs der Achse des Paketes und nimmt die in ihm enthaltenen Ionen mit. Dabei erfolgt anfangs eine Beschleunigung der Ionen, bis sich ein Geschwindigkeitsgleichge­ wicht eingestellt hat. Ein Dämpfungsgas kann dabei dazu beitragen, die Oszillationen der Ionen um eine mittlere Geschwindigkeit abzudämpfen.

Das Wanderfeld kann mit der Frequenz der Antriebsspannung betrieben werden, die in der Regel bei etwa einem Megahertz liegt. Wird pro Potentialminimum dabei im Durchschnitt nur ein einziges Ion in die Ionenfalle eingeschossen, so wird die Ionenfalle, die nur etwa 10 000 Ionen aufnehmen soll, in der kurzen Zeit von nur 10 Millisekunden gefüllt. Bei Benutzung die­ ser Frequenz wird allerdings die Energie schwerer Ionen durch die hohe Geschwindigkeit, die dabei erzeugt wird, sehr hoch. Haben die Ringe beispielsweise einen Abstand von einem halben Millimeter voneinander, und beträgt die Frequenz der Antriebsspannung ein Megahertz, so liegt die Geschwindigkeit bei Verwendung einer 6-phasigen Drehspannung bei 3000 Metern pro Sekunde. Für einfach geladene Ionen der Masse 1000 atomarer Masseneinheiten bedeutet das eine Energie von fast 50 Elektronenvolt, eine Energie, die für diese Masse nicht in einer Ionenfalle innerhalb einer Halbperiode abgebremst werden kann.

Für Ionen großer Massen ist es daher zwingend notwendig, eine geringere Frequenz für das Wanderfeld zu benutzen. Die Energie der Ionen nimmt reziprok zum Quadrat der Frequenz und dem Quadrat der sich daraus ergebenden Geschwindigkeit ab. Um die Ionen immer zur gleichen Phase der Antriebsfrequenz einschießen zu können, muß die Frequenz des Wanderfel­ des ein ganzzahliger Bruchteil der Frequenz der Antriebsspannung sein und sich in der Phase auf die Phase der Antriebsspannung einstellen lassen. Günstig sind Frequenzen, die etwa bei einem Zehntel der Frequenz der Antriebsspannung, also bei etwa 100 Kilohertz liegen. Die Geschwindigkeiten liegen für ein Wanderfeld nach obigem Beispiel dann bei 300 Metern pro Sekunde, und die Energie von etwa 0,5 Elektronenvolt kann selbst in mäßigen Gegenfeldern der Größenordnung von 100 Volt pro Zentimeter innerhalb der Ionenfalle in weit weniger als einer Halbperiode der Antriebsspannung abgebremst werden.

Wird bei einem Betrieb mit 100 Kilohertz jedes Minimum mit durchschnittlich nur einem Ion gefüllt, so dauert die Füllung der Ionenfalle etwa 100 Millisekunden. Bei einer Füllung jedes Minimums mit etwa 10 Ionen (immer noch weit unter jeder Raumladungsbehinderung) dauert die Füllung der Ionenfalle auch nur 10 Millisekunden.

Aus diesen Betrachtungen geht hervor, daß für den Einschuß auch noch niedrigere Frequenzen des Wanderfeldes benutzt werden können. Bei 30 Kilohertz Wanderfeldfrequenz (100 Meter pro Sekunde) lassen sich Ionen der Masse zwischen 3000 und 10 000 atomaren Masseneinhei­ ten noch einfangen, sogar ohne Vorhandensein eines Bremsgases. Diese niedrige Wanderfeld­ frequenz ist aber im allgemeinen gar nicht nötig, da Ionen sehr schwerer Massen durch ihren hohen Stoßquerschnitt für das Dämpfungsgas leichter einzufangen sind als leichte Ionen.

Wird ein Ion in einem Wellental ohne Dämpfung beschleunigt, so wird es in dem Wellental um die mittlere Geschwindigkeit des Wellentals oszillieren. Das ist für den Einschuß nicht günstig. Es ist daher ein weiterer Grundgedanke der Erfindung, die Oszillationen durch eine Gasdämp­ fung innerhalb des Wanderfeldes relativ stark zu dämpfen. Ein günstiger Druck für das Dämp­ fungsgas liegt zwischen 10^-3 und 10^-2 Millibar.

Im Wellental herrscht für Ionen eine defokussierende Wirkung vor. Sie werden, sofern sie nicht genau in der Achse des Wanderfeldes fliegen, nach außen zu abgelenkt. Um diese Wirkung zu kompensieren, kann man dem Wanderfeld ein statisches Gleichfeld überlagern, das für jede zweite Aperturblende positiv, und für die dazwischenliegenden negativ ist. Es ist also jeder zweiten Wechselspannungsphase eine positive Gleichspannung zu überlagern. Dadurch ent­ steht innerhalb des Wanderfeldes eine fokussierende Wirkung, die der Wirkung einer Sequenz von Einzellinsen ähnlich ist.

Werden in der verwendeten Ionenquelle Ionen mehrerer m/z-Verhältnisse erzeugt, so lassen sich mit dieser Anordnung nur die Ionen eines einzigen m/z-Verhältnisses optimal einfangen, die anderen Ionen erleiden Verluste, da sie nicht zum richtigen Zeitpunkt eingeschossen wer­ den. Ionen kleinerer Massen haben bei gleicher Geschwindigkeit geringere Energien und bedür­ fen eines späteren Einschusses, um im elektrischen Bremsfeld der Ionenfall gerade bis zum Nulldurchgang der Wechselspannung abgebremst zu werden. Dieser spätere Einschuß kleinerer Massen kann durch drei verschiedenartige Maßnahmen erreicht werden.

Erstens können die Ionen zwischen Ausgang aus dem Wanderfeld und der Endkappe durch ein elektrischen Gegenfeld abgebremst werden. Dieses Gegenfeld kann durch Spannung zwischen Nullpotential des Wanderfeldes und der Endkappe hergestellt werden. Alle Ionen erleiden da­ bei einen Energieabzug, der dieser Potentialdifferenz entspricht. Damit werden leichtere Ionen mehr abgebremst als größere. Sie kommen damit in erwünschter Weise zu einer späteren Phase im Gegenfeld der Ionenfalle an. Es existiert sogar eine untere Abschneideschwelle für das m/z-Ver­ hältnis, das der Abschneideschwelle eines Quadrupol-Speicherfeldes ähnlich ist.

Zweitens wird ein Bremsgas in der Strecke zwischen dem Ende des Wanderfeldes und dem Einschußloch der Ionenfalle die leichteren Ionen mehr abbremsen als schwere, somit erreichen die leichten Ionen die Ionenfalle zu einem etwas späteren Zeitpunkt.

Drittens kann aber auch das Wanderfeld selbst so ausgebildet werden, das gegen das Ende hin eine Abbremsung der Teilchen erfolgt. Am besten kann das durch eine Verringerung der Blen­ denabstände zum Ende des Wanderfeldes hin erreicht werden. Dadurch werden alle Teilchen abgebremst, da jedoch die größeren Ionen durch ihre Trägheit eine längere Bremsstrecke brau­ chen, werden sie weit weniger abgebremst als leichtere Teilchen. Sie verlassen damit das Wan­ derfeld mit einer größeren Geschwindigkeit, durchfliegen die Differenzstrecke zur Endkappe schneller, und kommen damit in wiederum erwünschter Weise eher bei der Endkappe an.

Beschreibung der Bilder

Fig. 1 zeigt eine Anordnung aus einem Multipolfeld (1) mit stabförmigen Elektroden, einem 6-phasigen Wanderfeld (2) mit Anschlüssen (3) für die erste, und (4) für die vierte Phase der Drehwechselspannung (die übrigen Anschlüsse sind im Schnittbild nicht sichtbar), und mit der Hochfrequenz-Quadrupol-Ionenfalle, die aus der Einschuß-Endkappe (5), der Ringelektrode (6), und der abschließenden Endkappe (7) besteht. Die Ringelektrode wird über Anschluß (8) mit der Antriebswechselspannung für die Ionenfalle versorgt.

Fig. 2 zeigt die Potentialverteilung p in der Wanderfeldeinrichtung längs der Achse s in drei aufeinanderfolgenden Phasen (a), (b) und (c). Es wird der zeitliche Vortrieb der Potentialmini­ ma deutlich.

Fig. 3 zeigt die räumliche Anordnung der Wanderfeldeinrichtung (2) mit den oben beschrie­ ben Anschlüssen (3) und (4) und der Ionenfalle mit Endkappen (5, 7) und Ringelektrode (7).

Fig. 4 zeigt in drei übereinliegenden Diagrammen die zeitlichen Lagen der Einfangintervalle jeweils eines schweren und eines leichten Ions in bezug auf die Periode der Antriebswechsel­ spannung.

Besonders günstige Ausführungsformen

Die Fig. 1 zeigt eine Grundausführung der Erfindung. Zwischen einem Multipol-Stabsystem (1), das als Ionenleitsystem dient, und der Hochfrequenz-Quadrupol-Ionenfalle (5, 6, 7) ist die Wanderfeldeinrichtung (2) aus voneinander isolierten Aperturblenden angeordnet. Die Aper­ turblenden haben Abstände von je einem halben Millimeter voneinander, und sind der Reihe nach mit den sechs Phasen einer 6-phasigen Drehwechselspannung verbunden. Die Zuleitungen (3) und (4) sind für die Phasen 1 und 4 gezeichnet, die anderen Zuleitungen sind im Schnittbild der Fig. 1 nicht sichtbar, wohl aber in der räumlich dargestellten Fig. 3.

Die Frequenz des Wanderfeldes ist mit 100 Kilohertz genau ein Zehntel der Frequenz der An­ triebsspannung der Ionenfalle. Die räumliche Periodenlänge des Wanderfeldes mit sechs Phasen umfaßt sechs Aperturblenden, ist also drei Millimeter lang. Damit wird die Wandergeschwin­ digkeit des Wanderfeldes 300 Meter pro Sekunde, und die in jeweils einem Potentialminimum eingefangenen Ionen werden ebenfalls auf diese Geschwindigkeit beschleunigt. Einfach gelade­ ne Ionen der Masse 100 atomarer Masseneinheiten haben damit eine Energie von 0,05 Elek­ tronenvolt, solche mit 1000 atomaren Masseneinheiten eine Energie von 0,5 Elektronenvolt, und solche von 10 000 atomaren Masseneinheiten eine Energie von 5 Elektronenvolt. Letztere können nicht mehr innerhalb einer halben Periode der Antriebsspannung in der Ionenfalle abge­ bremst werden, wenn diese auf etwa 100 Volt pro Zentimeter an der Endkappe beschränkt wird, wohl aber Ionen mit Massen bis zu etwa 2000 atomaren Masseneinheiten.

In der Wanderfeldstrecke werden allerdings die beschleunigten Ionen in den bewegten Poten­ tialminima pendeln, wenn ihre Oszillationsbewegungen nicht durch ein Bremsgas gedämpft werden. Bei kurzen Wanderfeldstrecken von etwa sechs Zentimeter Länge (etwa 20 Perioden) muß die Dämpfung relativ hoch sein, Drücke zwischen 1 und 100 Pascal (10^-2 bis 1 Millibar) sind hier angebracht.

Eine Fokussierung der Ionen im Wanderfeld kann erreicht werden, wenn jeder zweiten Aper­ turblende eine positive, und den dazwischenliegenden Aperturblenden eine negative Gleich­ spannung überlagert wird. Die Überlagerung wird einfach jeder zweiten Phase mitgegeben. Die Aperturblenden wirken dann wie eine Folge von Einzellinsen. Ein normaler Betrieb ohne Wan­ derfeld kann dann durch Ausschalten der Wanderfeldspannung erreicht werden, die Aper­ turblenden wirken durch die abwechselnden Gleichspannungen wie ein Ionenleitsystem aus lauter Linsen.

Der Einfang der Ionen wird durch eine Abstimmung der Phasenbeziehung zwischen der Fre­ quenz des Wanderfeldes und der der Ionenfalle optimiert. Diese Optimierung ist allerdings nur für Ionen eines bestimmten Verhältnisses von Masse zu Ladung (m/z) gültig. Die gleichzeitig eingeschossenen Ionen anderer m/z-Verhältnisse treffen dabei ohne besondere Maßnahmen nicht ihr Einfangintervall, und werden daher nicht dauerhaft in die Ionenfalle eingespeichert.

Ein Bremsgasdruck zwischen der Wanderfeldstrecke und dem Einschußloch in einer der End­ kappenelektroden der Ionenfalle wirkt günstig auf den gleichzeitigen Einfang von schwereren und leichteren Ionen. Es werden die Ionen geringer Masse in diesem Bremsgas stärker abge­ bremst als solche hoher Masse. Sie treten daher in gewünschter Weise später in die Ionenfalle ein und erhöhen somit ihre Chance des Einfangs.

In gleicher Weise wirkt eine leichte Bremsspannung zwischen Wanderfeld und Endkappenelek­ trode, wobei jedoch eine untere Abschneidegrenze für die Ionen besteht. Ionen einer Energie von nur 0,05 Elektronenvolt können eine Potentialdifferenz von 0,1 Volt nicht überwinden.

Die Verzögerung leichter Ionen gegenüber den schweren kann aber auch durch eine andere Ausformung des Wanderfeldes erreicht werden. Werden zum Ende der Wanderfeldstrecke hin die Abstände der Aperturblenden kleiner, so erfolgt hier eine Abbremsung der Ionen. Dabei werden die leichten Ionen schnell, die schweren dagegen langsam abgebremst. Beim Verlassen des Wanderfeldes sind die schweren Ionen schneller, und erreichen die Endkappe in gewünsch­ ter Weise früher.

Claims (11)

1. Verfahren zum Einbringen von Ionen in eine Hochfrequenz-Quadrupol-Ionenfalle, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionen in einem elektrischen Wanderfeldes in Ionenpakete zerteilt zum Einschuß­ loch der Ionenfalle transportiert und dort phasenrichtig eingeschossen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wanderfeld durch koaxiale Aperturblenden erzeugt wird, an die sequentiell die Phasen einer mehrphasigen Wechsel­ spannung angelegt werden, wobei die Wechselspannung eine Frequenz besitzt, die gleich der Antriebsfrequenz der Ionenfalle oder einem ganzzahligen Bruchteil davon ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Phasen der Wechselspan­ nung abwechselnd positive und negative Gleichspannungen überlagert sind.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwi­ schen Wanderfeld und Ionenfalle eine Bremsspannung für die Ionen angelegt ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wander­ feld gegen sein Ende hin geringere Abstände der Aperturblenden aufweist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wanderfeld und der Raum zwischen Wanderfeld und Ionenfalle mit einem Bremsgas ge­ füllt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsgas einen Druck von 0,01 bis 10 Pascal hat.

8. Hochfrequenz-Quadrupol-Ionenfalle, bestehend mindestens aus zwei perforierten End­ kappenelektroden und einer Ringelektrode, einem Generator für die Antriebsspannung und einer Einschußvorrichtung für extern erzeugte Ionen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschußvorrichtung aus einer als Wanderfeldeinrichtung ausgebildeten Serie von koaxialen Aperturblenden besteht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aperturblenden sequen­ tiell mit den Phasen einer mehrphasigen Drehwechselspannung aus einem Drehwechselspan­ nungsgenerator versorgt werden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß den Phasen der Drehwech­ selspannung Gleichspannungen überlagert sind.

11. Vorrichtung nach einer der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreh­ wechselspannung mit einem Generator erzeugt wird, dessen Grundfrequenz der Frequenz des Generators für die Antriebsspanung der Ionenfalle oder einem ganzzahligen Bruchteil davon entspricht.