Präzises Timing

Radiofrequenz-Ionenfallen sind unverzichtbare Werkzeuge für präzise Experimente an molekularen Ionen. Um beliebige Teilchen in wohl definierten Quantenzuständen untersuchen zu können, haben sich kryogene Multipol-Ionenfallen als Methode der Wahl herauskris­tallisiert. Durch Stöße mit einem neutralen Puffergas (meist Helium) lassen sich in diesen Fallen sowohl die kinetische Energie der gespeicherten Teilchen, als auch deren interne Temperatur kontrollieren. Durch Montage der Ionenfalle auf einem Kryostaten können Temperaturen von unter 10 Kelvin erreicht werden. Die in diesem Experiment zum Einsatz kommende 22-Pol-Ionenfalle ist die am weitesten verbreitete Multipol-Ionenfalle [1]. Sie erlaubt Experimente zur chemischen Reaktionskinetik und Clusterbildung genauso wie die spektroskopische Untersuchung an gespeicherten Ionen.

Multipol-Ionenfallen werden häufig mit Quadrupol-Massenfiltern kombiniert. Dies erlaubt, ausgewählte Ionenspezies in die Falle zu laden und beim Nachweis der Ionen eine gute Massenauflösung zu erreichen. Im Gegensatz dazu arbeitet das hier beschriebene Setup in einer Tandem-TOF-Konfiguration (TOF: Time Of Flight). Um ­Ionen einer bestimmten Masse in die Falle zu laden, lässt sich ausnutzten, dass bei gleicher Energie Ionen verschiedener Masse unterschiedliche Flugzeiten auf dem Weg zur Falle haben. Nach einer frei einstellbaren Speicherzeit werden die Ionen dann in einer weiteren TOF-Anordnung massenanalysiert und auf einem Multikanalplatten-Detektor nachgewiesen. Ein entscheidender Vorteil dieser Tandem-TOF-Anordnung ist, dass sich das gesamte Massenspektrum (z. B. die Produkte einer chemischen Reaktion) gleichzeitig aufnehmen lässt [2]. Die damit erreichte Massenauflösung liegt bei ~ m/m < 50, was in Experimenten mit leichten molekularen Ionen das Trennen verschiedener Reaktionsprodukte ohne Weiteres ermöglicht.
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Rico Otto, Thorsten Best, Roland Wester und Heiko Seel

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