Techniklexikon

Quadrupol-Massenspektrometer

Atom- und Molekülphysik, Gerät zur Analyse der Zusammensetzung von Gasen mit Hilfe eines elektrischen Quadrupolfeldes. Der Aufbau ist in der Abbildung skizziert. Neutrale Atome des Gases werden durch Elektronenbeschuss ionisiert und treten als Ionen in das Quadrupolfeld ein, das durch vier parallele Metallstäbe als Elektroden erzeugt wird, wobei gegenüberliegende Elektroden die gleiche Polarität haben. An den Elektroden liegt eine Spannung der Form , also eine Überlagerung aus einer Gleich- und einer Wechselspannung an. Bei gegebener Geometrie der Anordnung und Frequenz der Wechselspannung gelangen nur Teilchen bestimmter Energie und eines bestimmten e / m-Verhältnisses ungestört durch die Anordnung. Teilchen, die diese Bedingung nicht erfüllen, führen eine oszillierende Bewegung mit rasch anwachsender Amplitude aus und gelangen nicht ans andere Ende der Elektrodenanordnung. Stellt man z.B. durch ein Abzugsfeld sicher, dass alle Ionen die gleiche Energie haben, so wirkt das Feld also wie ein Massenfilter. Diejenigen Ionen, die das Feld passieren, werden mit einer einfachen Elektrode oder einem Elektronenvervielfacher, z.B. dem Channeltron, nachgewiesen. Durch Verändern der Frequenz der Wechselspannung lässt sich ein Massenspektrum des Gases aufnehmen. Quadrupol-Massenspektrometer werden heute standardmässig in Forschung und Industrie zur Rest- und Prozessgasanalyse eingesetzt.

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Quadrupol-Massenspektrometer: Prinzipieller Aufbau; an den Elektroden liegt die Spannung  an.