EP0084086A2 - Laser microsensor - Google Patents
Laser microsensor Download PDFInfo
- Publication number
- EP0084086A2 EP0084086A2 EP82109634A EP82109634A EP0084086A2 EP 0084086 A2 EP0084086 A2 EP 0084086A2 EP 82109634 A EP82109634 A EP 82109634A EP 82109634 A EP82109634 A EP 82109634A EP 0084086 A2 EP0084086 A2 EP 0084086A2
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- laser
- time
- sample
- ion
- excitation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/10—Ion sources; Ion guns
- H01J49/16—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field-, thermionic- or photo-emission
- H01J49/161—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field-, thermionic- or photo-emission using photoionisation, e.g. by laser
- H01J49/164—Laser desorption/ionisation, e.g. matrix-assisted laser desorption/ionisation [MALDI]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
- H01J49/34—Dynamic spectrometers
- H01J49/40—Time-of-flight spectrometers
Definitions
- Laser microprobes of this type have been known for a long time (cf. Nature, Vol. 256, July 10, 1975) and have been on the market.
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Lasermikrosonde mit einem Pulslaser zur Anregung einer Probe und mit einem eine Flugstrecke umfassenden Flugzeit-Massenspektrometer.The invention relates to a laser microprobe with a pulse laser for excitation of a sample and with a time-of-flight mass spectrometer comprising a flight path.
Lasermikrosonden dieser Art sind seit längerer Zeit bekannt (vgl. Nature, Vol.256, Juli 10, 1975) und auf dem Markt.Laser microprobes of this type have been known for a long time (cf. Nature, Vol. 256, July 10, 1975) and have been on the market.
Die Anwendung eines Flugzeit-Massenspektrometers als Massenanalysator hat sich dabei als besonders vorteilhaft erwiesen, da die für ein Flugzeit-Massenspektrometer notwendige Voraussetzung des Vorliegens von Ionenpulsen infolge der gepulsten Probenanregung erfüllt ist. Die Ausnutzung der Vorteile der Flugzeit-Massenspektroskopie (empfindlich, schnell vorliegende Ergebnisse über den gesamten Massenbereich) war deshalb in einfacher Weise möglich.The use of a time-of-flight mass spectrometer as a mass analyzer has proven to be particularly advantageous since the requirement for the presence of ion pulses as a result of the pulsed sample excitation is fulfilled for a time-of-flight mass spectrometer. The benefits of time-of-flight mass spectroscopy (sensitive, quickly available results across the entire mass range) could therefore be exploited in a simple manner.
Hinsichtlich der Auflösung entsprachen die Meßergebnisse jedoch nicht immer den Erwartungen. Insbesondere bei der Analyse von Festkörperproben (nicht-transparenten, vorzugsweise anorganischen Proben) traten LInienverbreiterungen auf, die das Erkennen nahe beieinander liegender Massen erschwerten.With regard to the resolution, however, the measurement results did not always meet expectations. In particular when analyzing solid-state samples (non-transparent, preferably inorganic samples), line broadening occurred, which made it difficult to identify masses lying close to one another.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Lasermikrosonde der eingangs genannten Art mit in einfacher Weise verbessertem Auflösungsvermögen zu schaffen.The present invention is therefore based on the object of providing a laser microprobe of the type mentioned at the outset with an improved resolution capability in a simple manner.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Flugzeitstrecke des Flugzeit-Massenspektrometers ein Elektrodensystem für die Formung eines zeitlich definierten Ionenpulses aus dem durch die Anregung der Probe entstehenden Plasma vorgelagert ist. Diese Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß selbst bei kürzesten, im ps-Bereich liegenden Laserpulsen - insbesondere bei der Anregung von Festkörper-Oberflächen - das durch den Laserpuls im Bereich der Probenoberfläche erzeugte Ionen-Plasma wesentlich länger vorhanden ist, als es nach der Zeitdauer des Laserpulses zu erwarten ist. Ein definierter Startzeitpunkt für die zu analysierenden Ionen ist deshalb trotz kurzer Laserpulse nicht gegeben. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Elektrodensystems ist es jetzt möglich,einen zeitlich definierten Ionenpuls aus dem durch die Laseranregung entstandenen Plasma zu formen und dem Flugzeit-Massenspektrometer zuzuführen. Verschmierungen infolge des für eine längere Zeit bestehenden Plasmas treten nicht mehr auf; wodurch eine wesentliche Verbesserung der Auflösung erzielt wird.According to the invention, this object is achieved in that the time-of-flight path of the time-of-flight mass spectrometer is preceded by an electrode system for the formation of a temporally defined ion pulse from the plasma produced by the excitation of the sample. This invention is based on the Recognition that even with the shortest laser pulses lying in the ps range - especially when exciting solid surfaces - the ion plasma generated by the laser pulse in the area of the sample surface is present much longer than is to be expected after the duration of the laser pulse . A defined start time for the ions to be analyzed is therefore not given despite short laser pulses. With the aid of the electrode system according to the invention, it is now possible to form a temporally defined ion pulse from the plasma produced by the laser excitation and to feed it to the time-of-flight mass spectrometer. Smearing as a result of the plasma which has existed for a long time no longer occurs; which results in a significant improvement in resolution.
Weitere Vorteile und Einzelheiten sollen anhand der Figuren 1 bis 7 erläutert werden. Die Figuren zeigen schematisch dargestellte Ausführungsbeispiele und jeweils den zugehörigen Potentialverlauf an den erfindungsgemäßen Elektroden.Further advantages and details will be explained with reference to FIGS. 1 to 7. The figures show schematically illustrated exemplary embodiments and in each case the associated potential profile on the electrodes according to the invention.
Bei den in den Figuren 1, 3 und 5 dargestellten Ausführungsbeispielen sind jeweils die Probe mit 1, der Strahlengang des Laserpulses mit 2, das Laserlichtobjektiv mit 3, die FLugzeitstrecke mit 4 und der nachgeordnete Ionendetektor mit 5 bezeichnet. Die in den Figuren 1 und 5 dargestellten Proben sind nicht transparent, so daß das Laserlichtobjektiv 3 auf der zu untersuchenden Seite der Festkörper-Oberfläche angeordnet sein muß. Die Probe 1 nach Fig. 3 ist transparent, so daß das Laserlicht durch die Probe hindurch, also auf der dem Laserobjektiv 3 gegenüberliegenden Seite der Probe, fokussiert werden und dort die gewünschte Anregung des Probenmaterials bewirken kann.In the exemplary embodiments shown in FIGS. 1, 3 and 5, the sample is denoted by 1, the beam path of the laser pulse by 2, the laser light objective by 3, the flight time path by 4 and the downstream ion detector by 5. The samples shown in FIGS. 1 and 5 are not transparent, so that the
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der Flugstrecke 4 eine aus zwei Rohrabschnitten 6 und 7 bestehende Ionenoptik 8 vorgelagert. Diese hat die Aufgabe, die erzeugten Ionen von der Probe her abzusaugen. Außerdem läßt die Ionenoptik 8 nur Ionen aus einem bestimmten Energieintervall durch. Schließlich richtet die Ionenoptik 8 das Ionenbündel parallel aus, so daß es nach dem Durchfliegen der Driftstrecke 4 den Ionendetektor 5 erreicht. Zwischen der Probe 1 und der lonenoptik 8 ist ein Gitter 9 angeordnet, das in der erfindungsgemäßen Weise der Formung eines seitlich definierten Ionenpulses aus dem infolge der Bestrahlung im Bereich der Probenoberfläche entstehenden Plasma dient. Der dazu im Falle der Analyse positiver Ionen notwendige Potentialverlauf an der Elektrode 9 ist in Fig. 2 dargestellt. Zum Zeitpunkt O, dem Zeitpunkt des Laserpulses, liegt ein positives Potential U1 an der Elektrode 9. Der Spannungswert ist so gewählt, daß positive Ionen nicht in die Ionenoptik 8 eintreten können. Für die Zeitdauer (t2-t1) hat die Elektrode 9 ein negatives Potential (U2), so daß positive Ionen durch das Gitter 9 hindurchtreten können. Danach hat die Elektrode 9 wieder das Potential U1, so daß das "Zeitfenster" genau definiert ist und Zeitverschmierungen infolge eines länger bestehenden Plasmas nicht mehr auftreten. Bei der Analyse negativer Ionen ist ein entsprechender, zur t-Achse spiegelbildlicher Potentialverlauf zu wählen.In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the flight path 4 is preceded by an ion optic 8 consisting of two
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist eine Ionenoptik nicht vorhanden. Dem Flugzeitrohr 4 vorgelagert ist lediglich eine Saugelektrode 11. Zwischen dieser Saugelektrode 11 und dem Flugzeitrohr 4 ist ein Ablenkkondensator 12 mit Platten 13 und 14 angeordnet. Mit Ablenkplatten dieser Art kann der gleiche Zweck, d. h. ein zeitlich definierter Ionendurchlaß, erreicht werden. Liegt z. B. die Platte 14 ständig auf Erd- oder einem anderen bestimmten Potential, dann werden die Ionen nur dann durchgelassen, wenn die Platte 12 das gleiche Potential hat. Solange an diesen Platten unterschiedliche Potentiale liegen (vgl. Fig. 4, Erdpotential und das Potential U3), können Ionen beider Polaritäten die Flugzeitstrecke 4 nicht erreichen. Unter bestimmten Umständen kann die Platte 14 auch entfallen.3, ion optics are not present. Only a
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, wieder mit einer der Flugstrecke 4 vorgelagerten Ionenoptik 8. Zwischen der Ionenoptik 8 und der Probe 1 befinden sich zwei Gitterelektroden 15 und 16, deren zeitliche Potentialverläufe in den Figuren 6 und 7 dargestellt sind. Das Gitter 15 dient wieder - wie zu den Figuren 1 und 2 beschrieben - der Unterdrückung positiver Ionen außer für die Zeitdauer (t2-t1). Am Gitter 16 liegt (vgl. Fig. 7) außer für die Zeitdauer (t2-t1) ständig ein negatives Potential U4, dessen Größe'so gewählt ist, daß Elektronen, die einen Signaluntergrund verursachen können, zurückgehalten werden.FIG. 5 shows an exemplary embodiment, again with an
In allen Figuren sind die "Zeitfenster" gegeben durch die Differenz (t2-t1). Die durch diese Zeitdifferenz gegebene Zeitdauer liegt zweckmäßigerweise in der Größenordnung von etwa 100 x 10-9 sec. Durch Verschieben oder Variieren dieses Zeitfensters können die Messungen nicht nur optimiert werden; es können darüber hinaus sogar Untersuchungen über den Mechanismus der Laser-Wechselwirkung durchgeführt werden.In all figures, the "time window" is given by the difference (t 2 -t 1 ). The time period given by this time difference is expediently of the order of magnitude of approximately 100 × 10 -9 seconds. By moving or varying this time window, the measurements can not only be optimized; In addition, studies on the mechanism of the laser interaction can be carried out.
Claims (5)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3201264 | 1982-01-16 | ||
DE19823201264 DE3201264A1 (en) | 1982-01-16 | 1982-01-16 | LASER MICRO PROBE |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP0084086A2 true EP0084086A2 (en) | 1983-07-27 |
EP0084086A3 EP0084086A3 (en) | 1984-02-22 |
Family
ID=6153253
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP82109634A Withdrawn EP0084086A3 (en) | 1982-01-16 | 1982-10-19 | Laser microsensor |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0084086A3 (en) |
DE (1) | DE3201264A1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0539664A1 (en) * | 1991-10-28 | 1993-05-05 | SPECTRO ANALYTICAL INSTRUMENTS Gesellschaft für analytische Messgeräte mbH | Programmable control and data recording system for a time-of-flight mass spectrometer |
US5894063A (en) * | 1993-05-28 | 1999-04-13 | Baylor College Of Medicine | Surface-enhanced neat desorption for disorption and detection of analytes |
US6020208A (en) * | 1994-05-27 | 2000-02-01 | Baylor College Of Medicine | Systems for surface-enhanced affinity capture for desorption and detection of analytes |
US7294515B2 (en) | 1993-05-28 | 2007-11-13 | Baylor College Of Medicine | Method and apparatus for desorption and ionization of analytes |
US20210391161A1 (en) * | 2019-01-15 | 2021-12-16 | Fluidigm Canada Inc. | Direct ionization in imaging mass spectrometry operation |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5641959A (en) * | 1995-12-21 | 1997-06-24 | Bruker-Franzen Analytik Gmbh | Method for improved mass resolution with a TOF-LD source |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3307033A (en) * | 1963-07-19 | 1967-02-28 | William H Johnston Lab Inc | Coincidence mass spectrometer with electrostatic means to separate positive and negative ions and detectors and method of use |
FR1580234A (en) * | 1968-05-15 | 1969-09-05 |
-
1982
- 1982-01-16 DE DE19823201264 patent/DE3201264A1/en not_active Withdrawn
- 1982-10-19 EP EP82109634A patent/EP0084086A3/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3307033A (en) * | 1963-07-19 | 1967-02-28 | William H Johnston Lab Inc | Coincidence mass spectrometer with electrostatic means to separate positive and negative ions and detectors and method of use |
FR1580234A (en) * | 1968-05-15 | 1969-09-05 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
APPLIED PHYSICS, Band 8, Nr. 4, Dezember 1975, Seiten 341-348, Springer-Verlag 1975, Heidelberg, DE. * |
INTERNATIONAL JOURNAL OF MASS SPECTROMETRY AND ION PHYSICS, Band 13, Nr. 1, 1974, Seiten 45-53, Elsevier Scientific Publishing Company, Amsterdam, NL. * |
JOURNAL OF PHYSICS E, SCIENTIFIC INSTRUMENTS, Band 7, Nr. 5, Mai 1974, Seiten 364-368, London, GB. * |
THE REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS, Band 40, Nr. 3, M{rz 1969, Seiten 503-504, New York, USA * |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0539664A1 (en) * | 1991-10-28 | 1993-05-05 | SPECTRO ANALYTICAL INSTRUMENTS Gesellschaft für analytische Messgeräte mbH | Programmable control and data recording system for a time-of-flight mass spectrometer |
US6734022B2 (en) | 1993-05-28 | 2004-05-11 | Baylor College Of Medicine | Method and apparatus for desorption and ionization of analytes |
US6027942A (en) * | 1993-05-28 | 2000-02-22 | Baylor College Medicine | Surface-enhanced affinity capture for desorption and detection or analytes |
US6124137A (en) * | 1993-05-28 | 2000-09-26 | Baylor College Of Medicine | Surface-enhanced photolabile attachment and release for desorption and detection of analytes |
US6528320B2 (en) | 1993-05-28 | 2003-03-04 | Baylor College Of Medicine | Method and apparatus for desorption and ionization of analytes |
US5894063A (en) * | 1993-05-28 | 1999-04-13 | Baylor College Of Medicine | Surface-enhanced neat desorption for disorption and detection of analytes |
US7071003B2 (en) | 1993-05-28 | 2006-07-04 | Baylor College Of Medicine | Surface-enhanced laser desorption/Ionization for desorption and detection of analytes |
US7294515B2 (en) | 1993-05-28 | 2007-11-13 | Baylor College Of Medicine | Method and apparatus for desorption and ionization of analytes |
US7413909B2 (en) * | 1993-05-28 | 2008-08-19 | Baylor College Of Medicine | Method and apparatus for desorption and ionization of analytes |
US7449150B2 (en) | 1993-05-28 | 2008-11-11 | Baylor College Of Medicine | Probe and apparatus for desorption and ionization of analytes |
US7491549B2 (en) | 1993-05-28 | 2009-02-17 | Baylor College Of Medicine | Apparatus for desorption and ionization of analytes |
US8748193B2 (en) | 1993-05-28 | 2014-06-10 | Baylor College Of Medicine | Apparatus for desorption and ionization of analytes |
US6020208A (en) * | 1994-05-27 | 2000-02-01 | Baylor College Of Medicine | Systems for surface-enhanced affinity capture for desorption and detection of analytes |
US20210391161A1 (en) * | 2019-01-15 | 2021-12-16 | Fluidigm Canada Inc. | Direct ionization in imaging mass spectrometry operation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3201264A1 (en) | 1983-07-28 |
EP0084086A3 (en) | 1984-02-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3920566C2 (en) | ||
DE4341699A1 (en) | Method and device for time of flight spectrometry | |
DE4134905A1 (en) | TANDEM MASS SPECTROMETER BASED ON FLIGHT TIME ANALYSIS | |
DE3913965A1 (en) | DIRECTLY IMAGING SECOND EDITION MASS SPECTROMETER WITH RUNTIME MASS SPECTROMETRIC MODE | |
DE19930894B4 (en) | Method for controlling the number of ions in ion cyclotron resonance mass spectrometers | |
DE1937482C3 (en) | Microbeam probe | |
DE102009050041A1 (en) | High-resolution ion mobility spectrometry | |
DE3231036C2 (en) | ||
DE2716810A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR ANALYSIS OF A SAMPLE BY MEANS OF EMISSION SPECTROGRAPHY USING A LASER BEAM | |
DE19635645A1 (en) | High-resolution ion detection for linear time-of-flight mass spectrometers | |
EP0084086A2 (en) | Laser microsensor | |
DE102008048085B4 (en) | Differentiation of enantiomers using broadband femtosecond circular dichroism mass spectrometry | |
DE3430984A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR REGISTERING PARTICLES OR QUANTS WITH THE AID OF A DETECTOR | |
DE2411841B2 (en) | Auger electron spectrometer | |
DE1598023A1 (en) | mass spectrometry | |
DE102016103292B4 (en) | mass spectrometry | |
DE3490595C2 (en) | Surface diagnostic analysis | |
DE102016009789B4 (en) | Mirror lens for directing an ion beam | |
DE2450912A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR PERFORMING ANALYTICAL SPECTROMETRY | |
DE2414221A1 (en) | PARTICLE OPTICAL DEVICE FOR ION SCATTERING SPECTROMETRY AND SECONDARY ION MASS SPECTROMETRY | |
DE102018116305B4 (en) | Dynamic ion filter to reduce highly abundant ions | |
DE1045687B (en) | Ion resonance mass spectrometer | |
WO2001055700A1 (en) | Device for the analysis of elements contained in droplet liquid samples | |
DE102018106412B4 (en) | Particle spectrometer and particle spectrometry methods | |
DE3208618A1 (en) | LASER MICRO PROBE FOR SOLID SPECIMENS IN WHICH AN OBSERVATION OPTICS, A LASER LIGHT OPTICS AND ION ION OPTICS ARE ARRANGED ON THE SAME SIDE OF A SAMPLE HOLDER |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
17P | Request for examination filed |
Effective date: 19821019 |
|
AK | Designated contracting states |
Designated state(s): DE FR GB NL |
|
PUAL | Search report despatched |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013 |
|
AK | Designated contracting states |
Designated state(s): DE FR GB NL |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN |
|
18D | Application deemed to be withdrawn |
Effective date: 19850531 |
|
RIN1 | Information on inventor provided before grant (corrected) |
Inventor name: HEINEN, HANS-JOSEF, DR. Inventor name: VOGT, HENNING Inventor name: MEIER, STEFAN |