VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM ERFASSEN VON ELEKTRISCH GELADENEN TEILCHEN EINES TEILCHENSTROMS SOWIE SYSTEM ZUR ANALYSE VON IONISIERTEN KOMPONENTEN EINES ANALYTEN

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen von elektrisch geladenen Teilchen eines aus einer Teilchenquelle extrahierten Teilchenstroms sowie ein System zur Analyse von ionisierten Komponenten eines Analyten mit einer solchen Vorrichtung.

[0002] Verschiedene aus dem Stand der Technik bekannte Analysemethoden bedienen sich eines Teilchenstroms von elektrisch geladenen Teilchen, welche aus einer Teilchenquelle extrahiert werden. Zur Durchführung von Spurenanalysen sind beispielsweise Massenspektrometer mit induktiv gekoppeltem Plasma (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, ICP-MS) bekannt. Dabei wird in einer Plasmaquelle durch Anlegen eines hochfrequenten Wechselfeldes ein Plasma eines Plasmamediums erzeugt, in welches ein Trägermedium eingeführt wird. Im Messbetrieb trägt das Trägermedium einen Analyten, beispielsweise durch Laserablation erzeugte Partikel eines Festkörpers. Die Bestandteile des Analyten, insbesondere einzelne Atome und/oder deren Isotope, sind im Plasma ionisierbar und können über Lochblenden, sogenannte Sampler oder Skimmer Cones, aus dem Plasma als Ionenstrahl herausgeführt und anschließend in einem Massenspektrometer analysiert werden.

[0003] Die Ergebnisse einer solchen massenspektrometrischen Analyse und/oder deren Zuverlässigkeit hängen bzw. hängt dabei von den Plasmabedingungen in der Plasmaquelle ab. Es ist beispielsweise bekannt, dass das Verhältnis der Anzahl von Detektionssignalen unterschiedlicher Spurenelemente zueinander bei einer hohen Plasmatemperatur temperaturunabhängig ist, während bei niedrigen Plasmatemperaturen eine Temperaturabhängigkeit der relativen Verhältnisse der Elemente beobachtet wurde.

[0004] Aus US 2015/0235827 A1 sind Verfahren und Systeme zum automatischen Abstimmen von induktiv gekoppelten Multimode-Plasma-Massenspektrometern (ICP-MS) bekannt. Ein Benutzer gibt Daten ein, die eine durchzuführende Optimierung des Systems betreffen und eine Identifikation eines oder mehrerer ausgewählter Betriebsmodi, in welchen das System betrieben werden soll, enthalten.

[0005] US 6,674,068 B1 offenbart ein Flugzeitmassenspektrometer mit einer Ionenquelle, einem Flugzeitmassenspektrometerbereich, durch den sich die von der Ionenquelle emittierten lonenimpulse bewegen, einem Ionendetektor zum Detektieren von lonenimpulsen, die eine bestimmte Entfernung durch den Bereich zurückgelegt haben und entsprechend der Fluggeschwindigkeit in mehrere lonenimpulse dispergiert worden sind, einem Flugzeitmessabschnitt zum Messen von Zeiten, die die dispergierten lonenimpulse von der lonenquelle bis zum Erreichen des lonendetektors benötigen, einem im Flugzeitmassenspektrometerbereich angebrachten Zwischenionendetektor, der die aktuellen Werte der dispergierten lonenimpulse vor dem Erreichen des Ionendetektors erfasst, einem Messmittel zum Messen der abgelaufenen Zeiten der dispergierten lonenimpulse, die den Zwischenionendetektor seit dem Verlassen der Ionenquelle erreichen, Mitteln zur Vorhersage der Flugzeit, zu der die dispergierten lonenimpulse den Ionendetektor erreichen werden, auf der Grundlage der Messung verstrichener Zeiten seit dem Verlassen der Ionenquelle, und einem Sättigungsverhinderungsmittel zum Steuern der Verstärkung des Ionendetektors gemäß den aktuellen Werten der dispergierten lonenimpulse, die von dem Zwischenionendetektor erfasst werden, und gemäß den vorhergesagten Ankunftszeiten der dispergierten lonenimpulse am Ionendetektor in Schritt mit dem Eintreffen der dispergierten lonenimpulse, um zu verhindern, dass die dispergierten lonenimpulse den Ionendetektor sättigen.

[0006] US 2007/0045247 A1 offenbart eine induktiv gekoppelte Plasma-Ausrichtungsvorrichtung mit einer Spule zum Erzeugen eines induktiv gekoppelten Plasmas in einem Gas, wobei die Spule eine erste Achse aufweist, einem Brenner, der zumindest teilweise durch die Spule verläuft, wobei der Brenner eine zweite Achse aufweist, und einem Einstellmechanismus zum Einstellen der Position des Brenners in Bezug auf die Spule, um die relative Konfiguration der ersten und der zweiten Achse zu verändern. Dabei kann die Position des Brenners auf der Grundlage eines Analytensignals, das durch ein zugehöriges Spektrometer detektiert wird, automatisch eingestellt werden.

[0007] US 2006/097195 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung eines Profils eines Ionenstrahls. Die Vorrichtung umfasst ein Array von Strahlstromsensoren, von denen jeder ein Sensorsignal als Reaktion auf einfallende Ionen des Ionenstrahls erzeugt, einen Translationsmechanismus, der so konfiguriert ist, dass er das Array von Strahlstromsensoren entlang eines Translationspfades in Bezug auf den Ionenstrahl verschiebt, und einen Controller, der so konfiguriert ist, dass er die von den Strahlstromsensoren erzeugten Sensorsignale an einer Vielzahl von Positionen entlang des Translationspfades erfasst, wobei die erfassten Sensorsignale für ein zweidimensionales Profil des Ionenstrahls repräsentativ sind.

[0008] WO 87/07076 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Bestimmung der Ionendosis und der Gleichmäßigkeit der Ionendosis eines Ionenstrahls, der als Reaktion auf Abtastsignale über eine Zielebene gescannt wird. Die Vorrichtung umfasst eine Maskenanordnung zur Erfassung des Strahlstroms an mehreren verschiedenen Stellen und zur Bereitstellung eines einzigen Strahlstromsignals. Die Maskenanordnung umfasst eine Maskenplatte mit Messöffnungen und einen ringförmigen Faraday-Cup, der mit den Öffnungen zur Messung des Strahlstroms ausgerichtet ist. Das Strahlstromsignal wird über die Zeit integriert, um die Ionendosis zu bestimmen. Ein Demultiplexer trennt das Strahlstromsignal als Reaktion auf x- und y-Abtastsignale in separate Signalkomponenten. Die Gleichmäßigkeit der lonendosis wird durch einen Vergleich der separaten, über die Zeit integrierten Signalkomponenten mit einem Durchschnittswert der Signalkomponente bestimmt.

[0009] Es ist eine Aufgabe der Erfindung, das Erfassen von elektrisch geladenen Teilchen eines aus einer Teilchenquelle extrahierten Teilchenstroms zu verbessern, insbesondere eine gezielte Analyse von Eigenschaften der Teilchenquelle und/oder des Teilchenstroms zu erleichtern.

[0010] Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen von elektrisch geladenen Teilchen eines aus einer Teilchenquelle extrahierten Teilchenstroms sowie ein System zur Analyse von ionisierten Komponenten eines Analyten mit einer solchen Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen.

[0011] Ein erfindungsgemäßes Verfahren betrifft das Erfassen elektrisch geladener Teilchen eines aus einer Teilchenquelle extrahierten Teilchenstroms, insbesondere eines aus einem Plasma einer Plasmaquelle extrahierten Ionenstroms oder eines aus einer Elektronenquelle extrahierten Elektronenstrahls, mit den Schritten: Erfassen wenigstens eines von einer Messsonde erzeugten Messsignals, wobei die Messsonde derart in dem aus der Teilchenquelle extrahierten Teilchenstrom angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass wenigstens ein Teil von Teilchen des Teilchenstroms auf die Messsonde trifft und/oder die Messsonde passiert und das dabei erzeugte Messsignal durch die Anzahl der auftreffenden bzw. passierenden Teilchen charakterisiert ist, und Speichern des wenigstens einen erfassten Messsignals.

[0012] Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen von elektrisch geladenen Teilchen eines aus einer Teilchenquelle extrahierten Teilchenstroms, insbesondere eines aus einem Plasma einer Plasmaquelle oder eines aus einer Elektronenquelle extrahierten Elektronenstrahls, weist eine Messsonde auf, welche derart in oder an dem aus der Teilchenquelle extrahierten Teilchenstrom angeordnet und/oder derart ausgebildet ist, dass wenigstens ein Teil von Teilchen des Teilchenstroms auf die Messsonde trifft und/oder die Messsonde passiert. Die Messsonde ist vorzugsweise dazu eingerichtet, wenigstens ein durch die Anzahl der auftreffenden bzw. passierenden Teilchen charakterisiertes Messsignal zu erzeugen. Die Vorrichtung weist zudem eine Speicherungseinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, das von der Messsonde erzeugtes Messsignal zu speichern.

[0013] Ein erfindungsgemäßes System zur Analyse von ionisierten Komponenten eines Analyten weist eine Plasmaquelle zur Erzeugung eines induktiv gekoppelten Plasmas, aus welchem ein Ionenstrom extrahierbar ist, auf. Das System weist zudem eine erfindungsgemäße Vorrichtung und eine Analysevorrichtung, insbesondere ein Massenspektrometer, welches derart in dem Ionenstrom angeordnet ist, dass Ionen des Ionenstroms analysiert werden können, auf.

[0014] Ein Aspekt der Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass der aus der Teilchenquelle herausgeführte Teilchenstrom Informationen über die Eigenschaften der Teilchenquelle und/oder des Teilchenstroms enthält. Eine Analyse des Teilchenstroms, insbesondere das Erfassen einer Teilchendichte, kann ein Maß für verschiedene physikalische Eigenschaften der Teilchenquelle, insbesondere einer Plasmatemperatur, einer Ladungsträgerdichte, einer Partikeldichte, eines lonisationsgrads und/oder die räumliche Verteilung der Teilchen im Teilchenstrom, liefern. Dies gilt insbesondere in einem stabilen Betrieb der Teilchenquelle, in welchem beispielsweise ein Plasma einer Plasmaquelle in einen stationären Zustand übergeht bzw. übergegangen ist und die physikalischen Eigenschaften eine für diesen stationären Zustand charakteristische räumliche Verteilung aufweisen. Diese kann beispielsweise im Wesentlichen von einer mittels eines hochfrequenten Wechselfeldes eingespeisten Leistung, einem Plasma-, einem Trägermedium und/oder deren Zuflussraten bestimmt werden.

[0015] Der aus der Teilchenquelle austretende Teilchenstrom, insbesondere dessen Profil und/oder Verlauf, kann durch geeignete Messgrößen, etwa ein elektrisches Potenzial, einen elektrischen Strom, eine elektrische Kapazität und/oder dergleichen, charakterisiert werden. Dadurch sind Eigenschaften des Teilchenstroms und/oder der Teilchenquelle zuverlässig ermittelbar, insbesondere berechen- oder zumindest abschätzbar. Dies ermöglicht unter anderem eine gezielte Steuerung der Teilchenquelle und/oder eine Änderung bzw. Anpassung von Betriebsparametern der Teilchenquelle. Insbesondere kann eine mittels des hochfrequenten Wechselfeldes eingespeiste Leistung in eine Plasmaquelle, ein verwendetes Plasma- und/oder Trägermedium und/oder deren Zuflussraten an gewünschte Plasmabedingungen angepasst werden.

[0016] Alternativ oder zusätzlich ermöglichen die ermittelten Eigenschaften des Teilchenstroms und/oder der Teilchenquelle eine Definition eines Zustands des Teilchenstroms und/oder der Teilchenquelle, so dass beispielsweise Messungen an einem Analyten mittels des Teilchenstroms in diesem definierten Zustand vergleichbar und/oder reproduzierbar werden. Zusätzlich wird so auch ein Test oder eine Eichung der Teilchenquelle bzw. eines Systems mit einer Teilchenquelle und/oder einer Analysevorrichtung ermöglicht.

[0017] Insgesamt ermöglicht die Erfindung eine zuverlässige Erfassung von elektrisch geladenen Teilchen eines aus einer Teilchenquelle extrahierten Teilchenstroms, insbesondere eine präzise Analyse der Eigenschaften des Teilchenstroms und/oder der Teilchenquelle.

[0018] Die erfassten elektrisch geladenen Teilchen des Teilchenstroms entsprechen vorzugsweise den in einem Plasma einer Plasmaquelle erzeugten Ionen eines Plasmamediums, beispielsweise Argonionen.

[0019] In einer bevorzugten Ausführung wird wenigstens eine Eigenschaft der Teilchenquelle auf Basis des wenigstens einen gespeicherten Messsignals ermittelt. Vorzugsweise wird dabei anhand des Messsignals, insbesondere eines Spannungssignals, die Intensität des Teilchenstroms und/oder die räumliche Verteilung der Teilchen im Teilchenstrom ermittelt. Dadurch lassen sich Eigenschaften des Teilchenstroms und/oder der Teilchenquelle, beispielsweise die Temperatur, Ladungsträgerdichte, Partikeldichte und/oder der Ionisationsgrad einer Plasmaquelle bzw. eines von der Plasmaquelle erzeugten Plasmas zuverlässig und präzise bestimmen.

[0020] In einer weiteren bevorzugten Ausführung wird die wenigstens eine Eigenschaft der Teilchenquelle anhand eines Vergleichs des gespeicherten Messsignals mit wenigstens einem gespeicherten Referenzsignal ermittelt. Vorzugsweise charakterisiert das Referenzsignal einen definierten Zustand der Teilchenquelle mit bekannten Eigenschaften. Weicht das Messsignal von dem Referenzsignal ab, wird bevorzugt anhand einer Differenz zwischen dem Messesignal und dem Referenzsignal auf Grundlage des definierten Zustands der Teilchenquelle mit bekannten Eigenschaften auf einen tatsächlichen Zustand bzw. entsprechende Eigenschaften des Teilchenstroms und/oder der Teilchenquelle geschlossen, beispielsweise anhand einer Extrapolation abgeschätzt. Dabei kann das Referenzsignal zum Vergleich mit dem gespeicherten Messsignal in einer Speicherungseinrichtung, beispielsweise einer Datenbank, vorliegen.

[0021] Durch die Berücksichtigung des Referenzsignals kann die wenigstens eine Eigenschaft der Teilchenquelle und/oder des Teilchenstroms besonders zuverlässig und präzise bestimmt werden.

[0022] In einer weiteren bevorzugten Ausführung weist das Verfahren des Weiteren die folgenden Schritte auf: Ermitteln des wenigstens einen Referenzsignals durch Erfassen von wenigstens einem Messsignal in einem definierten Zustand der Teilchenquelle mit bekannten Eigenschaften oder durch Berechnen eines parametrisierten Modells der Teilchenquelle und/oder des extrahierten Teilchenstroms; und Speichern des wenigstens einen ermittelten Referenzsignals. Dabei können sich die Parameter des Modells auf die Art der von der Teilchenquelle zur Verfügung gestellten Teilchen und/oder deren Eigenschaften, beispielsweise deren Ladung, Masse und dergleichen, beziehen. Bevorzugt werden diese Schritte vor dem Erfassen des wenigstens einen Messsignals ausgeführt. Dadurch kann das Messsignal bzw. die Messsonde einfach und zuverlässig geeicht werden.

[0023] In einer weiteren bevorzugten Ausführung wird wenigstens eines der folgenden Signale auf Basis der wenigstens einen ermittelten Eigenschaft der Teilchenquelle erzeugt: ein Steuerungssignal zur Steuerung der Teilchenquelle; ein Wartungssignal, welches eine Empfehlung oder eine Notwendigkeit zur Wartung der Teilchenquelle betrifft; und/oder ein Hinweissignal, welches die ermittelte Eigenschaft der Teilchenquelle betrifft.

[0024] Anhand eines Steuerungssignals kann die Teilchenquelle bzw. der Teilchenstrom gezielt in einen vorgegebenen Zustand überführt werden, d.h. vorgegebene Eigenschaften der Teilchenquelle bzw. des Teilchenstroms eingestellt werden. Dadurch ist es insbesondere möglich, die Teilchenquelle bzw. den Teilchenstrom zu justieren, beispielsweise durch Positionieren von zum Extrahieren von elektrisch geladenen Teilchen aus der Teilchenquelle eingerichteten Extraktionsvorrichtungen (Samplern oder Skimmer Cones), Steuern von ionenoptischen Linsen einer Analysevorrichtung und/oder Regulieren von Zuflussraten eines Gasflusses eines Plasma- und/oder Trägermediums und/oder Regulieren einer Leistungszufuhr der Teilchenquelle, beispielsweise eines Hochfrequenzwechselfelds zur Erzeugung eines Plasmas. Insbesondere können durch das Steuerungssignal die Plasmabedingungen in einer Plasmaquelle eingestellt werden, beispielsweise die Plasmatemperatur, die Ladungsträgerdichte, die Partikeldichte und/oder der lonisationsgrad.

[0025] Dabei kann die Teilchenquelle bzw. der Teilchenstrom anhand des Steuerungssignals automatisch, beispielsweise von einer Steuerungseinrichtung, insbesondere einer Regelungseinheit, gesteuert werden. Alternativ kann das Steuerungssignal einem Benutzer der Teilchenquelle bzw. des Teilchenstroms ausgegeben werden, so dass der Benutzer die Teilchenquelle bzw. den Teilchenstrom anhand Steuerungssignals, insbesondere manuell, steuern kann.

[0026] Anhand eines Wartungssignals kann einem Benutzer der Teilchenquelle bzw. des Teilchenstroms signalisiert werden, dass eine Wartung, beispielsweise eine Justage und/oder eine Reparatur bzw. ein Austausch einer oder mehrerer Komponenten der Teilchenquelle notwendig ist, um eine zuverlässige Nutzung der Teilchenquelle bzw. des Teilchenstroms zu ermöglichen. Alternativ oder zusätzlich kann das Wartungssignal auch an einen Hersteller oder Vertreiber der Teilchenquelle bzw. eines Systems zur Analyse von Komponenten eines Analyten übermittelt werden, beispielsweise über einen Internetdienst. Dadurch wird eine zuverlässige Funktion der Teilchenquelle dauerhaft ermöglicht.

[0027] Anhand eines Hinweissignal kann ein Benutzer der Teilchenquelle bzw. des Teilchenstroms darüber informiert werden, welche Eigenschaften die Teilchenquelle bzw. der Teilchenstrom aufweist. Gegebenenfalls kann der Benutzer seine Benutzung der Teilchenquelle bzw. des Teilchenstroms anhand des Hinweissignals an den Zustand der Teilchenquelle bzw. des Teilchenstroms, d.h. deren Eigenschaften, anpassen bzw. diese(n) bei seiner Benutzung berücksichtigen. Insbesondere wird anhand des Hinweissignals eine reproduzierbare Benutzung der Teilchenquelle bzw. des Teilchenstroms ermöglicht. Vorzugsweise kann der Benutzer anhand des Hinweissignals ein Steuerungssignal erzeugen bzw. dessen Erzeugung veranlassen.

[0028] In einer weiteren bevorzugten Ausführung wird die Teilchenquelle anhand des Steuerungssignals in der Weise gesteuert, dass die Differenz zwischen wenigstens einem erneut erfassten Messsignal und wenigstens einem gespeicherten Referenzsignal, insbesondere gegenüber der Differenz zwischen dem gespeicherten Messsignal und dem wenigstens einen gespeicherten Referenzsignal, verringert wird. Das Referenzsignal entspricht dabei bevorzugt einem Sollwert und das Messsignal bzw. das erneute Messsignal entspricht dabei bevorzugt einem Istwert, wobei der Istwert auf den Sollwert im Rahmen eines Regelkreises geregelt werden kann. Dadurch wird eine einfache und zuverlässige Anpassung des tatsächlichen bzw. aktuellen Zustands der Teilchenquelle bzw. des Teilchenstroms mit entsprechenden Eigenschaften an einen definierten und/oder vorgegebenen Zustand, in welchem die Teilchenquelle und/oder der Teilchenstrom definierte und/oder vorgegebene Eigenschaften aufweist, ermöglicht.

[0029] In einer weiteren bevorzugten Ausführung wird das Verfahren iterativ wiederholt, bis das wenigstens eine erneut erfasste Messsignal dem wenigstens einen gespeicherten Referenzsignal im Wesentlichen entspricht. Vorzugsweise wird dabei in jedem Iterationsschritt des Verfahrens bewertet, wie stark sich das jeweils erneut erfasste Messsignal gegenüber dem gespeicherten Referenzsignal durch Steuerung der Teilchenquelle anhand des Steuerungssignals im aktuellen Iterationsschritt geändert hat, und das Steuerungssignal für den nächsten Iterationsschritt auf Basis der Bewertung erzeugt. Dadurch wird eine zuverlässige Überführung des aktuellen Zustands der Teilchenquelle bzw. des Teilchenstroms in den definierten und/oder vorgegebenen Zustand ermöglicht.

[0030] In einer weiteren bevorzugten Ausführung wird anhand des Steuerungssignals eine Position der Teilchenquelle und/oder die Position mindestens einer die von der Teilchenquelle zur Verfügung gestellten Teilchen extrahierenden Extraktionsvorrichtung relativ zur Messsonde eingestellt wird. Alternativ oder zusätzlich wird anhand des Steuerungssignals die Anzahl der pro Zeiteinheit von der Teilchenquelle zur Verfügung gestellten und/oder aus der Teilchenquelle extrahierten Teilchen eingestellt und/oder eine räumliche Verteilung der aus der Teilchenquelle extrahierten Teilchen innerhalb des Teilchenstroms eingestellt.

[0031] Vorzugsweise kann bzw. können anhand des Steuerungssignals eine oder mehrere Positioniereinrichtungen, beispielsweise Aktoren, welche mit der Teilchenquelle und/oder einer oder mehreren Extraktionsvorrichtungen wirkverbunden sind, betätigt werden, so dass die Teilchenquelle und/oder die Extraktionsvorrichtungen relativ zur Messsonde bewegt werden können. Dadurch kann insbesondere die Ausbreitungsrichtung und/oder das Profil des Teilchenstroms geändert, insbesondere eingestellt, werden.

[0032] Alternativ oder zusätzlich kann anhand des Steuerungssignals die Zuflussrate des Gasflusses des Plasma- und/oder Trägermediums oder die Phase eines Wechselfelds zur Erzeugung eines Plasmas in einer Plasmaquelle und/oder eine Zuflussrate eines Plasmamediums, beispielsweise Argon, gesteuert werden. Dadurch können Eigenschaften des Plasmas bzw. der Plasmaquelle und/oder eines aus der Plasmaquelle extrahierten Ionenstroms, insbesondere die räumliche Verteilung von Teilchen im Plasma der Plasmaquelle, der Ionisationsgrad in der Plasmaquelle und/oder die Temperatur in der Plasmaquelle, zuverlässig und gezielt eingestellt werden.

[0033] Die vorangehend beschriebene Justage der Teilchenquelle bzw. des Teilchenstroms kann vorteilhaft ohne den Einsatz und Verbrauch eines Analyten bzw. eines Trägermediums durchgeführt werden. Als elektrisch geladene Teilchen des Teilchenstroms dienen dabei bevorzugt in dem Plasma der als Plasmaquelle ausgebildeten Teilchenquelle erzeugten Ionen eines Plasmamediums, beispielsweise Argonionen.

[0034] In einer weiteren bevorzugten Ausführung weist die Analysevorrichtung, insbesondere das Massenspektrometer, und/oder die Teilchenquelle, insbesondere die Plasmaquelle, eine ionenoptische Linse auf welche als Messsonde der Vorrichtung ausgebildet ist. Dadurch ist es möglich, eine Komponente oder mehrere Komponenten eines bereits vorhandenen Systems mit einer Teilchenquelle und/oder einer Analysevorrichtung zur Erfassung von elektrisch geladenen Teilchen des aus der Teilchenquelle extrahierten Teilchenstroms zu verwenden. Insbesondere kann ein solches System einfach um eine Vorrichtung zur Erfassung von elektrisch geladenen Teilchen des aus der Teilchenquelle extrahierten Teilchenstroms erweitert werden.

[0035] Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren, in denen durchgängig dieselben Bezugszeichen für dieselben oder einander entsprechende Elemente der Erfindung verwendet werden. Es zeigen wenigstens teilweise schematisch:

Fig. 1

ein Beispiel eines Systems zur Analyse von Komponenten eines Analyten;

Fig. 2

ein Beispiel einer Messsonde;

Fig. 3

ein erstes Beispiel eines Verlaufs eines Messsignals; und

Fig. 4

ein zweites Beispiel von Verläufen eines Messsignals.

[0036] In Figur 1 ist ein Beispiel eines Systems 100 zur Analyse von Komponenten eines Analyten dargestellt. Das System 100 weist eine Teilchenquelle 1, eine Extraktionsvorrichtung 2, eine Analysevorrichtung 5 und eine Vorrichtung 3 zum Erfassen von elektrisch geladenen Teilchen mit einer Messsonde 4 und einer Steuerungseinrichtung 7 auf. Zum besseren Verständnis von Richtungsangaben ist neben der Teilchenquelle 1 ein Koordinatensystem eingezeichnet, welches eine x-Achse, eine y-Achse und eine z-Achse ausweist.

[0037] Die Teilchenquelle 1 ist dazu eingerichtet, elektrisch geladene Teilchen zur Verfügung zu stellen. Die Teilchenquelle 1 kann beispielsweise als Plasmaquelle ausgebildet sein, welche zur induktiven Erzeugung eines Plasmas mittels eines hochfrequenten Wechselfelds eingerichtet ist. Die elektrisch geladenen Teilchen können von der Extraktionsvorrichtung 2, beispielsweise einem Sampler und/oder Skimmer Cone, in Form eines Teilchenstroms 6 aus der Teilchenquelle 1 extrahiert werden. Der Teilchenstrom 6 enthält beispielsweise Ionen eines der Plasmaquelle 1 zur Erzeugung des Plasmas zugeführten Plasmamediums, etwa Argonionen. Eigenschaften des Teilchenstroms 6, beispielsweise die Stärke bzw. Intensität des Teilchenstroms 6, d.h. die Anzahl der pro Zeiteinheit extrahierten elektrisch geladenen Teilchen, hängt dabei von den Bedingungen, insbesondere Plasmabedingungen, am Ort der Extraktion der Teilchen, d.h. dem Zustand der Teilchenquelle 1, ab. Zusätzlich können die Eigenschaften des Teilchenstroms 6 aber auch von der Extraktionsvorrichtung 2, insbesondere deren Position relativ zur Teilchenquelle 1, abhängen.

[0038] Die elektrisch geladenen Teilchen des Teilchenstroms 6 bewegen sich in einer Ausbreitungsrichtung entlang der z-Achse auf die Analysevorrichtung 5 zu, welche beispielsweise Ionen eines der Plasmaquelle zugeführten Analyten massenspektroskopisch analysieren kann. Dabei passiert der Teilchenstrom 6 die Messsonde 4, welche in der vorliegenden Figur beispielhaft als Lochblende ausgebildet ist. Ein zentraler Teil des Teilchenstroms 6 führt durch eine zentrale Öffnung 11 der Lochblende hindurch. Da der Teilchenstrom 6 jedoch divergent ist, trifft ein Teil der elektrisch geladenen Teilchen, insbesondere ein Randstrom des Teilchenstroms 6, auf die Lochblende. Die dabei von der Messsonde 4 gesammelte elektrische Ladung kann beispielsweise als elektrische Spannung von der Steuerungseinrichtung 7 erfasst bzw. an die Steuerungseinrichtung 7 abgeführt und als elektrischer Strom gemessen werden.

[0039] Die Steuerungseinrichtung 7 weist eine Speichereinrichtung 8 auf, welche dazu eingerichtet ist, die von der Messsonde 4 erzeugten Messsignale M, d.h. den elektrischen Spannungen oder elektrischen Strömen entsprechende Informationen, zu speichern. Ein oder mehrere gespeicherte Messsignale M können dann von der Steuerungseinrichtung 7, insbesondere als Meßreihe, (weiter)verarbeitet, insbesondere analysiert, werden.

[0040] Anhand des einen oder der mehreren gespeicherten Messsignale M kann die Steuerungseinrichtung 7 Eigenschaften des Teilchenstroms 6 und/oder der Teilchenquelle 1 und vorzugsweise auch der Extraktionsvorrichtung 2 ermitteln. Dabei betreffen die Eigenschaften der Teilchenquelle 1 beispielsweise den Zustand der Teilchenquelle 1 bzw. des Plasmas in der Teilchenquelle 1, etwa eine Temperatur, eine Ionendichte und/oder eine räumliche Position, insbesondere relativ zur Extraktionsvorrichtung 2, zur Messsonde 4 und/oder zur Analysevorrichtung 5.

[0041] Die Eigenschaften des Teilchenstroms 6 betreffen beispielsweise die räumliche Verteilung der elektrisch geladenen Teilchen im Teilchenstrom, d.h. das Stromprofil, insbesondere entlang der x-Achse und/oder der y-Achse, und/oder die Intensität des Teilchenstroms 6, d.h. die Anzahl der pro Zeiteinheit durch eine Fläche senkrecht zur Ausbreitungsrichtung hindurchtretenden elektrisch geladenen Teilchen.

[0042] Die Eigenschaften der Extraktionsvorrichtung 2 betreffen beispielsweise den Durchmesser einer Durchtrittsöffnung einer Lochblende, insbesondere eines sog. Samplers oder sog. Skimmer Cones, an welcher sich Teilchen des Teilchenstroms 6 absetzten können, so dass sich der Durchmesser der Durchtrittsöffnung verringert und weniger Teilchen aus der Teilchenquelle 1 extrahiert werden können.

[0043] Um eine räumliche Verteilung der elektrisch geladenen Teilchen im Teilchenstrom 6 in einer Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Teilchenstroms 6, d.h. in der x-y-Ebene, zu ermitteln, kann die Lochblende in verschiedene Messpositionen in der x-y-Ebene, beispielsweise entlang der x-Achse, verbracht werden. Dazu ist die Messsonde 4 mit einer von der Steuerungseinrichtung 7 steuerbaren Positioniereinrichtung 9a, beispielsweise einem oder mehreren Aktoren, gekoppelt. In jeder der Messpositionen kann dann ein von der Lochblende erzeugtes Messsignal M erfasst und in der Speichereinrichtung 8 gespeichert werden, wobei die gespeicherten Messsignale M Rückschlüsse auf die räumliche Verteilung der Teilchen im Teilchenstrom 6 erlauben. Der Verlauf der Messsignale M entlang der x-Achse bzw. der y-Achse wird weiter unten ausführlich in Zusammenhang mit Figur 2 erläutert.

[0044] Basierend auf den ermittelten Eigenschaften von Teilchenquelle 1, Extraktionsvorrichtung 2 und/oder Teilchenstrom 6 kann die Steuerungseinrichtung 7 die Teilchenquelle 1, die Extraktionsvorrichtung 2 und/oder die Analysevorrichtung 5 steuern.

[0045] Die Steuerungseinrichtung 7 kann beispielsweise ein Steuersignal S zur Steuerung der Teilchenquelle 1 generieren, anhand dessen eine der Teilchenquelle 1 zugeführte Leistung, eine Zuflussrate Plasmamediums und/oder eine Zuflussrate Trägermediums des Analyten geregelt werden kann.

[0046] Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerungseinrichtung 7 eine mit der Teilchenquelle 1 gekoppelten Positioniereinrichtung 9b derart steuern, dass die Teilchenquelle 1 relativ zur Extraktionsvorrichtung 2, der Messsonde 4 und/oder der Analysevorrichtung 5, insbesondere entlang der x-Achse und/oder der y-Achse, ausgerichtet werden kann.

[0047] Wird beispielsweise anhand des einen oder der mehreren gespeicherten Messsignale M festgestellt, dass der Teilchenstrom 6 nicht oder nur ungenügend genau auf die Analysevorrichtung 5, insbesondere eine Einlassöffnung der Analysevorrichtung 5, trifft, kann die Teilchenquelle 1 mittels der von der Steuerungseinrichtung 7 gesteuerten Positioniereinrichtung 9b der Weise, insbesondere entlang der x-Achse und/oder der y-Achse, positioniert werden, dass der aus der Teilchenquelle 1 extrahierte Teilchenstrom 6 zentriert auf die Analysevorrichtung 5, insbesondere deren Einlassöffnung, trifft.

[0048] Alternativ oder zusätzlich kann auch die Extraktionsvorrichtung 2, welche mit einer von der Steuerungseinrichtung 7 steuerbaren Positioniereinrichtung 9c gekoppelt ist, unter Berücksichtigung der gespeicherten Messsignale M entlang der x-Achse und/oder entlang der y-Achse Verfahren werden, um beispielsweise Teilchen in der Weise aus der Teilchenquelle 1 zu extrahieren, dass der Teilchenstrom 6 zentriert auf die Analysevorrichtung 5, insbesondere deren Einlassöffnung, trifft.

[0049] Bevorzugt wird die Teilchenquelle 1 relativ zur Messsonde 4 bewegt, wobei die Messsonde 4 und die Extraktionsvorrichtung 2, beispielsweise eine jeweilige Extraktionsblende, starr miteinander verbunden sind, wodurch anhand der Auswertung des Messsignals M eine optimale Positionierung der Teilchenquelle 1, etwa in Bezug auf die Analysevorrichtung 5, und damit der gesamten Messanordnung erreichbar ist.

[0050] Alternativ können aber auch die Teilchenquelle 1 und die Extraktionsvorrichtung 2, beispielsweise eine jeweilige Extraktionsblende, starr miteinander verbunden sein. Auch hierbei ist durch Auswertung des Messsignals M und einer entsprechenden Bewegung der Teilchenquelle 1 eine optimale Positionierung der Teilchenquelle 1, etwa in Bezug auf die Analysevorrichtung 5, und damit der gesamten Messanordnung erreichbar.

[0051] Ebenso kann auch die Analysevorrichtung 5, insbesondere ein oder mehrere Magnetfelder der Analysevorrichtung 5 zur Führung des Teilchenstroms 6 innerhalb der Analysevorrichtung 5, unter Berücksichtigung der gespeicherten Messsignale M anhand des von der Steuerungseinrichtung 7 erzeugten Steuerungssignals S gesteuert werden, so dass Komponenten eines im Teilchenstrom 6 enthaltenen Analyten zuverlässig analysiert werden können.

[0052] Vorzugsweise ist die Speicherungseinrichtung 8 auch dazu eingerichtet, ein oder mehrere Referenzsignale zu speichern, mit denen die von der Messsonde 4 erzeugten Messsignale M verglichen werden können. Solche Referenzsignale beziehen sich beispielsweise auf eine vorgegebene, insbesondere optimierte, Positionierung der Teilchenquelle 1 und/oder der Extraktionsvorrichtung 2 relativ zur Analysevorrichtung 5. Stimmen das oder die erzeugten Messsignale M nicht oder nicht ausreichend genau mit dem oder den Referenzsignalen überein, kann die Steuerungseinrichtung 7 ein entsprechendes Steuerungssignal S zur Steuerung der Teilchenquelle 1, der Analysevorrichtung 5 und/oder der mit der Teilchenquelle 1 bzw. der Extraktionsvorrichtung 2 gekoppelten Positioniereinrichtung 9b, 9c erzeugen, so dass ein oder mehrere erneut von der Messsonde 4 erzeugte Messsignale M nicht oder nur noch weniger stark von dem oder den Referenzsignalen abweichen.

[0053] Dazu kann die Steuerungseinrichtung 7 eine Regeleinheit 10 aufweisen, welche einen vorgegebenen Zustand der Teilchenquelle 1 bzw. des Systems 100, beispielsweise eine bestimmte Stärke bzw. Intensität des Teilchenstroms 6 und/oder dessen Ausrichtung bzw. Ausbreitungsrichtung relativ zur Analysevorrichtung 5, basierend auf dem Vergleich der (erneut) erfassten Messsignale mit den gespeicherten Referenzsignalen herstellen kann.

[0054] Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerungseinrichtung 7 auch dazu eingerichtet sein, ein Wartungssignal und/oder ein Hinweissignal zu erzeugen und an eine Servicestelle zu übermitteln bzw. einem Benutzer des Systems 100 auszugeben.

[0055] Ein solches Wartungssignal kann beispielsweise ausgegeben werden oder an eine Servicestelle übermittelt werden, wenn anhand der gespeicherten Messsignale, insbesondere anhand eines Vergleichs der gespeicherten Messsignale mit den gespeicherten Referenzsignalen, ermittelt wird, dass die Teilchenquelle gewartet, beispielsweise neu justiert, und/oder Komponenten der Teilchenquelle bzw. der Extraktionsvorrichtung 2 ausgetauscht bzw. repariert werden müssen. Dieser Fall kann sich etwa ergeben, wenn die Anzahl der in der Teilchenquelle 1 pro Zeiteinheit zur Verfügung gestellten Teilchen bzw. die Stärke des Teilchenstroms 6 (dauerhaft) zu hoch gewählt wird, so dass ein Skimmer Cone der Extraktionsvorrichtung 2 beschädigt wird, oder wenn sich eine Öffnung des Skimmer Cones bei geringen Stärken des Teilchenstroms 6 mit der Zeit zusetzt.

[0056] Das Hinweissignal liefert dem Benutzer in bevorzugter Weise Informationen über den Zustand der Teilchenquelle 1 des Teilchenstroms 6 bzw. des Systems 100. Beispielsweise kann das Hinweissignal die Ausrichtung der Teilchenquelle 1, der Extraktionsvorrichtung 2 und/oder der Analysevorrichtung 5 relativ zueinander betreffen. Auf Basis des Hinweissignals kann der Benutzer dann die relative Ausrichtung dieser Komponenten des Systems 100 ändern, beispielsweise um eine zuverlässige Analyse von im Teilchenstrom 6 enthaltenen Komponenten eines Analyten in der Analysevorrichtung 5 zu ermöglichen.

[0057] Figur 2 zeigt ein Beispiel einer Messsonde 4, welche als Sektorelektrode mit drei Sektoren 4a, 4b, 4c, die eine zentrale Öffnung 11 bilden, ausgebildet ist. Die Messsonde 4 ist vorzugsweise aus einem Material gefertigt, welches eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist und beständig gegenüber auftreffenden, elektrisch geladenen Teilchen, insbesondere Ionen, ist.

[0058] Elektrisch geladene Teilchen eines die Sektorelektrode passierenden Teilchenstroms 6 weisen in der Ebene der Sektorlektrode, insbesondere entlang der in Figur 1 eingezeichneten x- und y-Achse, eine im Wesentlichen gaußförmige Verteilung auf. In Figur 2 ist die Verteilung entlang der x-Achse beispielhaft dargestellt, wobei das Maximum der Verteilung, d.h. der Ort der höchsten Teilchendichte innerhalb des Teilchenstroms 6 in x- und y-Richtung, auf der z-Achse, entlang der sich der Teilchenstrom 6 ausbreitet (siehe Figur 1), liegt. Da eine räumliche Ausdehnung σ, beispielsweise die Halbwertsbreite der Verteilung, des Teilchenstroms 6 vorzugsweise größer ist als die zentrale Öffnung 11 der Sektorelektrode, trifft ein kleiner Teil von Teilchen aus dem Randbereich des Teilchenstroms 6 auch bei Ausrichtung der z-Achse, d.h. der Ausbreitungsrichtung des Teilchenstroms 6, auf einen Mittelpunkt der zentralen Öffnung 11 (oder umgekehrt) auf die drei Sektoren 4a, 4b, 4c.

[0059] Die dabei durch das Auftreffen der elektrisch geladenen Teilchen des Teilchenstroms 6 auf den Sektoren 4a, 4b, 4c deponierte elektrische Ladung kann über die den Sektoren 4a, 4b, 4c zugeordneten Widerstände Ra, Rb, Rc abfließen und dabei als Spannungssignal von einem der Spannungsmesseinheiten Ua, Ub, Uc erfasst werden.

[0060] Verschiebt sich die die Ausbreitungsrichtung des Teilchenstroms 6 bzw. die z-Achse relativ zum Mittelpunkt der zentralen Öffnung 11, trifft eine erhöhte Anzahl von Teilchen aus dem Teilchenstrom 6 auf einen der Sektoren 4a, 4b, 4c, so dass die entsprechende Spannungsmesseinheit Ua, Ub, Uc ein erhöhtes Spannungssignal erfasst. Dadurch kann die Richtung der Verlagerung der z-Achse bzw. der Ausbreitungsrichtung des Teilchenstroms 6, insbesondere entlang der x- und/oder y-Achse, relativ zum Mittelpunkt der zentralen Öffnung 11 bestimmt werden.

[0061] Alternativ kann die Sektorelektrode auch weniger oder mehr als drei, insbesondere zwei oder vier, Sektoren aufweisen.

[0062] In einer bevorzugten Ausführung kann die Messsonde 4 auch als sog. Iriselektrode (nicht dargestellt) ausgebildet sein, welche eine zentrale Öffnung 11 mit einem einstellbaren Durchmesser aufweist. Dadurch kann die Empfindlichkeit der Messsonde 4, insbesondere die Anzahl der auf die Iriselektrode auftreffenden Teilchen des Teilchenstrahls 6, reguliert werden.

[0063] In einer anderen, bevorzugten Ausführung kann die Messelektroden 4 auch als sog. Koronaelektrode (nicht dargestellt) ausgebildet sein, bei welcher mehrere Sektoren aus radial um die zentrale Öffnung 11 angeordneten Metallspitzen gebildet werden. Die auf den Metallspitzen deponierte Ladung kann einzelnen oder Gruppen abgeleitet und entsprechende Spannungssignale ermittelt werden.

[0064] Figur 3 zeigt ein erstes Beispiel eines Verlaufs V eines Messsignals M entlang einer x-Achse. Das Messsignal M wurde an verschiedenen Messpositionen entlang der x-Achse von einer als ringförmige Elektrode ausgebildeten Messsonde, durch die ein Teilchenstrom elektrisch geladener Teilchen verläuft, erzeugt. Die x-Achse erstreckt sich dabei senkrecht zur Flugrichtung der Teilchen, d.h. der Ausbreitungsrichtung, des Teilchenstroms entlang der z-Achse (siehe Figur 1).

[0065] Der Verlauf V des Messsignals M, etwa eines Spannungssignals, erlaubt sowohl Rückschlüsse auf die Verteilung der Teilchen innerhalb des Teilchenstroms als auch auf die Position des Zentrums des Teilchenstrahls relativ zu einer vorgegebenen Position x = 0 der Messsonde.

[0066] Zum Erfassen des Verlaufs V des Messsignals M wird die Messsonde entlang der x-Achse in unterschiedliche Messpositionen verfahren, so dass in jeder Messposition ein unterschiedlich großer Teil von Teilchen aus dem Teilchenstrom auf die Messsonde trifft. Das Minimum M_min des Verlaufs V entspricht dabei dem Zentrum des Teilchenstroms. Dieses Messsignal M = M_min wird erfasst, wenn der Teilchenstrom im Wesentlichen zentral durch die ringförmige Elektrode hindurch tritt und nur Teilchen aus einem Randbereich des Teilchenstroms auf die Messsonde treffen (siehe Figur 2), d.h. die Messsonde entlang der x-Achse so weit verfahren wurde, dass das Zentrum des Teilchenstroms im Mittelpunkt einer zentralen Öffnung der ringförmigen Elektrode liegt.

[0067] Das Minimum M_min liegt entlang der x-Achse zwischen zwei Maxmima M_max, wobei das Messsignal M = M_max erfasst wird, wenn Teilchen aus dem Zentrum des Teilchenstroms auf die ringförmige Elektrode treffen.

[0068] Basierend auf der Ermittlung des zwischen den Maxima M_max liegenden Minimums M_min und der Lage des Minimums M_min relativ zur vorgegebenen Position x = 0 der ringförmigen Elektrode kann beispielsweise ein Steuerungssignal erzeugt werden, anhand dessen eine Teilchenquelle und/oder eine Extraktionsvorrichtung derart gesteuert, insbesondere entlang der x-Achse verfahren, wird, dass der Teilchenstrom zentral durch die ringförmige Elektrode tritt, d.h. das Minimum M_min bei x = 0 liegt. Alternativ kann auch die ringförmige Elektrode derart ausgerichtet werden, dass der Teilchenstrom zentral durch die ringförmige Elektrode tritt, d.h. das Minimum M_min bei x = 0 liegt.

[0069] Vorzugsweise kann die Ausrichtung des Teilchenstroms auch basierend auf einem Vergleich von einem oder mehreren Messsignalen M mit einem oder mehreren gespeicherten Referenzsignalen (nicht dargestellt) erfolgen. Zu diesem Zweck wird das bzw. werden die Referenzsignale aufgenommen, wenn sichergestellt ist, dass der Teilchenstrom zentral durch die ringförmige Elektrode tritt.

[0070] Der räumliche Abstand der Messpositionen entlang der x-Achse beträgt vorzugsweise zwischen 0,1 mm und 1 mm. In einer bevorzugten Ausführung wird der Verlauf V zur Ausrichtung der Teilchenquelle bzw. der Extraktionsvorrichtung relativ zur Messsonde, insbesondere zu einer vorgegebenen Position der Messsonde, mehr als einmal bestimmt. Insbesondere wird bei einer zweiten oder einer folgenden Bestimmung des Verlaufs V der räumliche Abstand der Messepositionen entlang der x-Achse kleiner gewählt, insbesondere zwischen 0,05 mm und 0,1 mm.

[0071] Analog zu dem in Figur 3 dargestellten Verlauf V des Messsignals M entlang einer x-Achse kann auch der Verlauf des Messsignals M entlang einer senkrecht auf der x-Achse stehenden y-Achse (siehe Figur 1) ermittelt und entsprechend die Ausrichtung der Teilchenquelle bzw. des Teilchenstroms entlang der y-Achse gesteuert werden. Bei der Ermittlung des Verlaufs V des Messsignals M entlang der x- oder y-Achse wird jeweils die Position der Messsonde auf der y- bzw. x-Achse konstant gehalten. Bevorzugt wird die Position der Messsonde auf der y- oder x-Achse als die Position des jeweiligen Minimums M_min auf der y- bzw. x-Achse gewählt.

[0072] Figur 4 zeigt ein zweites Beispiel von Verläufen U eines Messsignals M entlang einer x-Achse in Abhängigkeit von zweiten Messpositionen entlang einer z-Achse. Für jeden Verlauf wurde das Messsignal M dabei an verschiedenen ersten Messpositionen entlang der x-Achse von einer als ringförmige Elektrode ausgebildeten Messsonde, durch die ein Teilchenstrom elektrisch geladener Teilchen verläuft, erzeugt. Die x-Achse erstreckt sich dabei senkrecht zur Flugrichtung der Teilchen, d.h. der Ausbreitungsrichtung, des Teilchenstroms entlang der z-Achse (siehe Figur 1).

[0073] In dem Beispiel ist die ringförmige Elektrode an dem Minimum M_min der Verläufe U ausgerichtet, so dass das Minimum M_min bei x = 0 liegt.

[0074] Die dargestellten Verläufe U des Messsignals M, insbesondere die Form der Verläufe U und die relative Tiefe der Minima M_min, d.h. die Differenzen zwischen den Werten des Messsignals M am Ort der Minima M_min und jeweils einem anderen, für die Verläufe U charakteristischen Wert des Messsignals M, beispielsweise eine Mittelwert, sind charakteristisch für einen Zustand einer Teilchenquelle, aus der der Teilchenstrom extrahiert wurde. Die dargestellten Verläufe U des Messsignals M sind beispielsweise charakteristisch für einen thermischen Zustand eines Plasmas einer als Plasmaquelle ausgebildeten Teilchenquelle, insbesondere der Ladungsträgerdichteverteilung innerhalb des Plasmas.

[0075] Anhand eines Vergleichs der Verläufe U des Messsignals M mit einem Referenzsignal, insbesondere einem oder mehreren Verläufen des Referenzsignals, kann der Zustand der Teilchenquelle ermittelt werden. Dazu wird das Referenzsignal, insbesondere der eine oder die mehreren Verläufe des Referenzsignals, in einem vorgegebenen, d.h. bekannten bzw. definierten, Zustand der Teilchenquelle, in dem die Teilchenquelle beispielsweise bei einer vorgegebene Leistung betrieben und/oder ein Plasma- bzw. Trägermedium eines Analyten mit einer vorgegebenen Zuflussrate in die Teilchenquelle eingeleitet wird, ermittelt.

[0076] Durch eine Änderung der Betriebsparameter der Teilchenquelle, beispielsweise der vorstehend genannten Leistungszufuhr und/oder der Zuflussraten, kann der Zustand der Teilchenquelle in der Weise geändert werden, dass sich die Differenz zwischen dem Messsignal M oder den Verläufen U des Messsignals M und dem Referenzsignal bzw. den Verläufen des Referenzsignals verringert und der aktuelle Zustand der Teilchenquelle dadurch an den vorgegebenen Zustand angepasst wird.

[0077] Die Ermittlung der in Figur 4 dargestellten Verläufe U des Messsignals M, der Vergleich des Messsignals M oder der Verläufe U des Messsignals M mit dem Referenzsignal bzw. den Verläufen des Referenzsignals und die Änderung der Betriebsparameter kann iterativ wiederholt werden, bis die Teilchenquelle in den vorgegebenen, insbesondere einen zur Verwendung der Teilchenquelle optimalen, Zustand überführt wurde.

[0078] Wird die Teilchenquelle für einen längeren Zeitraum betrieben, kann es zum Niederschlag von in dem Teilchenstrom enthaltenen Teilchen, insbesondere Ionen eines im Teilchenstrom enthaltenen Analyten, an Öffnungen der Extraktionsvorrichtung, beispielsweise eines Samplers oder eines Skimmer Cones, d.h. einer Blende, kommen, so dass die Transmissivität der Extraktionsvorrichtung abnimmt. In einer weiteren Ausführung kann daher das Messsignal M bevorzugt auch zeitabhängig erfasst und mit einem Referenzwert, welcher bevorzugt dem zu Beginn erfassten Messsignal M entspricht, verglichen werden, um Änderungen in der Intensität des Teilchenstroms, das heißt die Anzahl der pro Zeiteinheit aus der Teilchenquelle extrahierten elektrisch geladenen Teilchen, zu identifizieren. Vorzugsweise kann bei Erreichen oder Unterschreiten eines vorgegebenen Messsignalschwellenwerts, welcher beispielsweise einem Transmissionsverlust von 20 % oder mehr entspricht, ein Wartungssignal und/oder ein Hinweissignal erzeugt werden, anhand dessen die Notwendigkeit einer Wartung, insbesondere Reinigung, der Teilchenquelle bzw. der Extraktionsvorrichtung angezeigt wird. Alternativ oder zusätzlich kann anhand einer Änderungsrate des erfassten Messsignals M, insbesondere in Bezug auf das Referenzsignal, eine Zeitdauer, nach deren Ablauf der Messsignalschwellenwert voraussichtlich erreicht oder unterschritten wird, abgeschätzt und gegebenenfalls an einen Benutzer ausgegeben werden. Dadurch können Messungen rechtzeitig beendet werden bzw. deren Ende oder Unterbrechungen geplant werden, so dass im weiterführenden Messbetrieb geringe Transmissionen und einen damit einhergehende Verlust an Datenqualität vermieden werden können.

[0079] Die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können vorzugsweise im Kontext von jeder Art von Teilchenströmen, die elektrisch geladenen Teilchen enthalten, betrieben bzw. angewendet werden. Solche Teilchenströme treten beispielsweise bei Teilchenbeschleunigern, Ionenquellen, extraterrestrischen Messungen und/oder Ionenantrieben auf, welche durch die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen und/oder Verfahren Überwacht und/oder gesteuert werden können.

Bezugszeichenliste

[0080] 

1

Teilchenquelle

2

Extraktionsvorrichtung

3

Vorrichtung zum Erfassen elektrisch geladener Teilchen

4

Messsonde

4a, 4b, 4c

Sektoren

5

Analysevorrichtung

6

Teilchenstrom

7

Steuerungseinrichtung

8

Speicherungseinrichtung

9a, 9b, 9c

Positioniereinrichtungen

10

Regeleinheit

11

zentrale Öffnung

Ra, Rb, Rc

Widerstände

Ua, Ub, Uc

Spannungsmesseinheiten

V

Verlauf des Messignals

U

Verlauf des Messignals

M

Messignal

M_min

Minimum

M_max

Maximum

S

Steuerungssignal

Ansprüche

1. Verfahren zum Erfassen elektrisch geladener Teilchen eines mittels einer Extraktionsvorrichtung (2) aus einer Teilchenquelle (1) extrahierten Teilchenstroms (6), insbesondere eines aus einem Plasma einer Plasmaquelle extrahierten Ionenstroms, wobei sich die elektrisch geladenen Teilchen des Teilchenstroms (6) in einer Ausbreitungsrichtung (z) auf eine Analysevorrichtung (5), welche Ionen eines der Plasmaquelle zugeführten Analyten massenspektroskopisch analysieren kann, zu bewegen, wobei der Teilchenstrom (6) eine Messsonde (4) passiert, welche als ionenoptische Linse der Analysevorrichtung (5) und/oder der Teilchenquelle (1), als Sektorelektrode, welche zwei oder mehrere Sektoren (4a, 4b, 4c) aufweist, die eine zentrale Öffnung (11) bilden, als Iriselektrode, welche eine zentrale Öffnung (11) mit einem einstellbaren Durchmesser aufweist, oder als Koronaelektrode, bei welcher mehrere Sektoren aus radial um eine zentrale Öffnung (11) angeordneten Metallspitzen gebildet werden, ausgebildet ist, mit den Schritten:

- Erfassen von von der Messsonde (4) erzeugten Messsignalen (M), wobei die Messsonde (4) derart in dem aus der Teilchenquelle (1) extrahierten Teilchenstrom (6) angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass ein Teil von Teilchen des Teilchenstroms (6) auf die Messsonde (4) trifft und das dabei erzeugte Messsignal (M) durch die Anzahl der auftreffenden Teilchen charakterisiert ist, wobei die Messsonde (4) in verschiedene Messpositionen in einer x-y-Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung (z) des Teilchenstroms (6) verbracht wird;

- Speichern des in jeder der Messpositionen von der Messsonde (4) erzeugten und erfassten Messsignals (M);

- Ermitteln von Eigenschaften des Teilchenstroms (6) anhand der gespeicherten Messsignale (M), wobei die Eigenschaften des Teilchenstroms (6) eine räumliche Verteilung der elektrisch geladenen Teilchen im Teilchenstrom (6) entlang einer senkrecht zur Ausbreitungsrichtung (z) des Teilchenstroms (6) verlaufenden x-Achse und/oder y-Achse betreffen; und

- Steuern der Teilchenquelle (1), Extraktionsvorrichtung (2) und/oder Analysevorrichtung (5) basierend auf den ermittelten Eigenschaften des Teilchenstroms (6).

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine Eigenschaft der Teilchenquelle (1) auf Basis der gespeicherten Messsignale (M) ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die wenigstens eine Eigenschaft der Teilchenquelle (M) anhand eines Vergleichs der gespeicherten Messsignale (M) mit wenigstens einem gespeicherten Referenzsignal ermittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, des Weiteren aufweisend die folgenden Schritte:

- Ermitteln des wenigstens einen Referenzsignals durch Erfassen von wenigstens einem Messsignal (M) in einem definierten Zustand der Teilchenquelle (1) mit bekannten Eigenschaften oder durch Berechnen eines parametrisierten Modells der Teilchenquelle (1) und/oder des extrahierten Teilchenstroms (6); und

- Speichern des wenigstens einen ermittelten Referenzsignals.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei wenigstens eines der folgenden Signale auf Basis der wenigstens einen ermittelten Eigenschaft der Teilchenquelle (1) erzeugt wird:

- ein Steuerungssignal zur Steuerung der Teilchenquelle (1);

- ein Wartungssignal, welches eine Empfehlung oder eine Notwendigkeit zur Wartung der Teilchenquelle (1) betrifft; und/oder

- ein Hinweissignal, welches die ermittelte Eigenschaft der Teilchenquelle (1) betrifft.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Teilchenquelle (1) anhand des Steuerungssignals in der Weise gesteuert wird, dass die Differenz zwischen wenigstens einem erneut erfassten Messsignal (M) und wenigstens einem gespeicherten Referenzsignal verringert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Verfahren iterativ wiederholt wird, bis das wenigstens eine erneut erfasste Messsignal (M) dem wenigstens einen gespeicherten Referenzsignal im Wesentlichen entspricht.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei anhand des Steuerungssignals

- eine Position der Teilchenquelle (1) und/oder die Position mindestens einer die von der Teilchenquelle (1) zur Verfügung gestellten Teilchen extrahierenden Extraktionsvorrichtung (2) relativ zur Messsonde (4) eingestellt wird; und/oder

- die Anzahl der pro Zeiteinheit von der Teilchenquelle (1) zur Verfügung gestellten und/oder aus der Teilchenquelle (1) extrahierten Teilchen eingestellt wird; und/oder

- eine räumliche Verteilung der aus der Teilchenquelle (1) extrahierten Teilchen innerhalb des Teilchenstroms (6) eingestellt wird.

9. System zur Analyse von ionisierten Komponenten eines Analyten mit:

- einer Teilchenquelle (1), welche dazu eingerichtet ist, elektrisch geladene Teilchen zur Verfügung zu stellen,

- einer Vorrichtung (3) zum Erfassen von elektrisch geladenen Teilchen eines mittels einer Extraktionsvorrichtung (2) aus der Teilchenquelle (1) extrahierten Teilchenstroms (6), insbesondere eines aus einem Plasma einer Plasmaquelle extrahierten Ionenstroms, und

- einer Analysevorrichtung (5), insbesondere einem Massenspektrometer, welche in dem Ionenstrom angeordnet und dazu eingerichtet ist, Ionen des Ionenstroms eines der Teilchenquelle (1), insbesondere der Plasmaquelle, zugeführten Analyten massenspektroskopisch zu analysieren, wobei sich die elektrisch geladenen Teilchen des Teilchenstroms (6) in einer Ausbreitungsrichtung (z) auf die Analysevorrichtung (5) zu bewegen, mit:

- einer Messsonde (4), welche der aus der Teilchenquelle (1) extrahierte Teilchenstrom (6) passieren kann und welche derart in oder an dem aus der Teilchenquelle (1) extrahierten Teilchenstrom (6) angeordnet und/oder derart ausgebildet ist, dass ein Teil von Teilchen des Teilchenstroms (6) auf die Messsonde (4) trifft, und welche dazu eingerichtet ist, durch die Anzahl der auftreffenden Teilchen charakterisierte Messsignale (M) zu erzeugen, wobei die Messsonde (4) als ionenoptische Linse der Analysevorrichtung (5) und/oder der Teilchenquelle (1), als Sektorelektrode, welche zwei oder mehrere Sektoren (4a, 4b, 4c) aufweist, die eine zentrale Öffnung (11) bilden, als Iriselektrode, welche eine zentrale Öffnung (11) mit einem einstellbaren Durchmesser aufweist, oder als Koronaelektrode, bei welcher mehrere Sektoren aus radial um eine zentrale Öffnung (11) angeordneten Metallspitzen gebildet werden, ausgebildet ist;

- einer Speicherungseinrichtung (8), welche dazu eingerichtet ist, die von der Messsonde (4) erzeugten Messsignale (M) zu speichern;

- einer Positioniereinrichtung (9a), mit welcher die Messsonde (4) gekoppelt ist;

- einer Steuerungseinrichtung (7) zur Steuerung der Positioniereinrichtung (9a) derart, dass die Messsonde (4) in verschiedene Messpositionen in einer x-y-Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung (z) des Teilchenstroms (6) verbracht wird, wobei das in jeder der Messpositionen von der Messsonde (4) erzeugte Messsignal (M) erfasst und in der Speicherungseinrichtung (8) gespeichert wird, Ermittlung von Eigenschaften des Teilchenstroms (6) anhand der gespeicherten Messsignale (M), wobei die Eigenschaften des Teilchenstroms (6) eine räumliche Verteilung der elektrisch geladenen Teilchen im Teilchenstrom (6) entlang einer senkrecht zur Ausbreitungsrichtung (z) des Teilchenstroms (6) verlaufenden x-Achse und/oder y-Achse betreffen, und Steuerung der Teilchenquelle (1), Extraktionsvorrichtung (2) und/oder Analysevorrichtung (5) basierend auf den ermittelten Eigenschaften des Teilchenstroms (6).

10. System nach Anspruch 9, wobei die Teilchenquelle (1) als Plasmaquelle zur Erzeugung eines induktiv gekoppelten Plasmas, aus welchem der Ionenstrom extrahierbar ist, ausgebildet ist.

Claims

1. A method of detecting electrically charged particles of a particle stream (6) extracted from a particle source (1) by means of an extraction device (2), in particular an ion stream extracted from a plasma of a plasma source by means of an extraction device (2), wherein the electrically charged particles of the particle stream (6) move, in a direction of propagation (z), towards an analysing device (5) which can analyse ions of an analyte by mass spectroscopy, which analyte is supplied to the plasma source, wherein the particle stream (6) passes a measuring probe (4) which is constructed as an ion optical lens of the analysing device (5) and / or of the particle source (1), as a sector electrode which has two or more sectors (4a, 4b, 4c) which form a central opening (11), as an iris electrode which has a central opening (11) with an adjustable diameter, or as a corona electrode in which a plurality of sectors are formed from metal tips which are arranged radially around a central opening (11), wherein the method comprises the following steps:

- detecting measurement signals (M) generated by the measuring probe (4), wherein the measuring probe (4) is arranged in the particle stream (6) extracted from the particle source (1) and / or constructed in such a way that a portion of particles of the particle stream (6) impinges on the measuring probe (4) and the measurement signal (M) generated thereby is characterised by the number of impinging particles, wherein the measuring probe (4) is moved to different measurement positions in an x-y plane perpendicular to the direction of propagation (z) of the particle stream (6);

- storing the measurement signal (M) generated and detected by the measuring probe (4) in each of the measuring positions;

- determining properties of the particle stream (6) on the basis of the stored measurement signals (M), wherein the properties of the particle stream (6) relate to a spatial distribution of the electrically charged particles in the particle stream (6) along an x-axis and / or a y-axis extending perpendicularly to the direction of propagation (z) of the particle stream (6); and

- controlling the particle source (1), the extraction device (2) and / or the analysing device (5) on the basis of the properties of the particle stream (6) that have been determined.

2. The method according to claim 1, wherein at least one property of the particle source (1) is determined on the basis of the stored measurement signals (M).

3. The method according to claim 2, wherein the at least one property of the particle source (M) is determined on the basis of a comparison of the stored measurement signals (M) with at least one stored reference signal.

4. The method according to claim 3, further comprising the following steps:

- determining the at least one reference signal by detecting at least one measurement signal (M) in a defined state of the particle source (1) with known properties or by calculating a parameterised model of the particle source (1) and / or of the extracted particle stream (6); and

- storing the at least one reference signal that has been determined.

5. The method according to any one of claims 2 to 4, wherein at least one of the following signals is generated on the basis of the at least one property of the particle source (1) that has been determined:

- a control signal for controlling the particle source (1);

- a maintenance signal which relates to a recommendation or a need for maintenance of the particle source (1); and / or

- a notification signal which relates to the property of the particle source (1) that has been determined.

6. The method according to claim 5, wherein the particle source (1) is controlled on the basis of the control signal in such a way that the difference between at least one newly detected measurement signal (M) and at least one stored reference signal is reduced.

7. The method according to claim 6, wherein the method is repeated iteratively until the at least one newly detected measurement signal (M) substantially corresponds to the at least one stored reference signal.

8. The method according to any one of claims 5 to 7, wherein, on the basis of the control signal,

- a position of the particle source (1) and / or the position of at least one extraction device (2) that extracts the particles that are provided by the particle source (1) is adjusted relative to the measuring probe (4); and / or

- the number of particles that are provided by the particle source (1) per unit of time and / or that are extracted from the particle source (1) per unit of time is adjusted; and / or

- a spatial distribution of the particles that are being extracted from the particle source (1) is adjusted within the particle stream (6).

9. A system for the analysis of ionised components of an analyte, wherein the system comprises:

- a particle source (1) which is set up to provide electrically charged particles,

- a device (3) for detecting electrically charged particles of a particle stream (6) which have been extracted from the particle source (1) by means of an extraction device (2), in particular an ion stream which has been extracted from a plasma of a plasma source by means of an extraction device (2), and

- an analysing device (5), in particular a mass spectrometer, which is arranged in the ion stream and which is set up to analyse ions of the ion stream of an analyte supplied to the particle source (1), in particular the plasma source, by mass spectroscopy, wherein the electrically charged particles of the particle stream (6) move towards the analysing device (5) in a direction of propagation (z), wherein the analysing device (5) comprises:

- a measuring probe (4) which the particle stream (6) extracted from the particle source (1) can pass, and which is arranged in or on the particle stream (6) extracted from the particle source (1) and / or is constructed in such a way that a portion of the particles of the particle stream (6) impinge on the measuring probe (4), and which is set up to generate measurement signals (M) that are characterised by the number of impinging particles, wherein the measuring probe (4) is constructed as an ion-optical lens of the analysing device (5) and / or of the particle source (1), as a sector electrode which has two or more sectors (4a, 4b, 4c) which form a central opening (11), as an iris electrode which has a central opening (11) with an adjustable diameter, or as a corona electrode in which a plurality of sectors are formed from metal tips which are arranged radially around a central opening (11);

- a storage device (8) which is set up to store the measurement signals (M) which have been generated by the measuring probe (4);

- a positioning device (9a) to which the measuring probe (4) is coupled;

- a control device (7) for the control of the positioning device (9a) in such a way that the measuring probe (4) is moved to different measuring positions in an x-y plane perpendicular to the direction of propagation (z) of the particle stream (6), wherein the measurement signal (M) generated by the measuring probe (4) in each of the measuring positions is detected and stored in the storage device (8), the determination of properties of the particle stream (6) on the basis of the stored measurement signals (M), wherein the properties of the particle stream (6) relate to a spatial distribution of the electrically charged particles in the particle stream (6) along an x-axis and / or y-axis which extends perpendicular to the direction of propagation (z) of the particle stream (6), and the control of the particle source (1), the extraction device (2) and / or the analysing device (5) on the basis of the properties of the particle stream (6) that have been determined.

10. The system according to claim 9, wherein the particle source (1) is constructed as a plasma source for generating an inductively coupled plasma from which the ion stream can be extracted.

Revendications

1. Procédé pour détecter des particules chargées électriquement d'un courant de particules (6) extrait d'une source de particules (1), en particulier d'un courant ionique extrait d'un plasma d'une source de plasma, au moyen d'un dispositif d'extraction (2), dans lequel les particules chargées électriquement du courant de particules (6) se déplacent dans une direction de propagation (z) vers un dispositif d'analyse (5), lequel peut analyser par spectroscopie de masse les ions d'un analyte amené à la source de plasma, dans lequel le courant de particules (6) passe par une sonde de mesure (4), laquelle est réalisée sous la forme d'une lentille optique ionique du dispositif d'analyse (5) et/ou de la source de particules (1), sous la forme d'une électrode à secteurs, laquelle comprend deux secteurs (4a, 4b, 4c) ou plus, qui forment une ouverture centrale (11), sous la forme d'une électrode à iris, laquelle comprend une ouverture centrale (11) avec un diamètre réglable, ou sous la forme d'une électrode corona, pour laquelle plusieurs secteurs sont formés de pointes métalliques disposées radialement autour d'une ouverture centrale (11), comprenant les étapes de :

- détection de signaux de mesure (M) produits par la sonde de mesure (4), dans lequel la sonde de mesure (4) est disposée dans le courant de particules (6) extrait de la source de particules (1) et/ou réalisée de telle sorte qu'une partie des particules du courant de particules (6) est incidente sur la sonde de mesure (4) et le signal de mesure (M) ainsi produit est caractérisé par le nombre de particules incidentes, dans lequel la sonde de mesure (4) est amenée dans différentes positions de mesure dans un plan x-y perpendiculairement à la direction de propagation (z) du courant de particules (6) ;

- mise en mémoire du signal de mesure (M) produit et détecté dans chacune des positions de mesure de la sonde de mesure (4) ;

- détermination des propriétés du courant de particules (6) à l'aide des signaux de mesure (M) mis en mémoire, dans lequel les propriétés du courant de particules (6) concernent une répartition spatiale des particules chargées électriquement dans le courant de particules (6) le long d'un axe x et/ou axe y s'étendant perpendiculairement à la direction de propagation (z) du courant de particules (6) ; et

- commande de la source de particules (1), du dispositif d'extraction (2) et/ou dispositif d'analyse (5) sur la base des propriétés déterminées du courant de particules (6).

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel au moins une propriété de la source de particules (1) est déterminée sur la base des signaux de mesure (M) mis en mémoire.

3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'au moins une propriété de la source de particules (M) est déterminée à l'aide d'une comparaison des signaux de mesure (M) mis en mémoire à au moins un signal de référence mis en mémoire.

4. Procédé selon la revendication 3, comprenant en outre les étapes suivantes :

- la détermination de l'au moins un signal de référence par détection d'au moins un signal de mesure (M) dans un état défini de la source de particules (1) avec des propriétés connues ou par calcul d'un modèle paramétré de la source de particules (1) et/ou du courant de particules (6) extrait ; et

- la mise en mémoire de l'au moins un signal de référence déterminé.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel au moins l'un des signaux suivants est produit sur la base de l'au moins une propriété déterminée de la source de particules (1) :

- un signal de commande pour la commande de la source de particules (1) ;

- un signal d'entretien, lequel concerne une recommandation ou une nécessité pour l'entretien de la source de particules (1) ; et/ou

- un signal d'indication, lequel concerne la propriété déterminée de la source de particules (1).

6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la source de particules (1) est commandée à l'aide du signal de commande de façon que la différence entre au moins un signal de mesure (M) de nouveau détecté et au moins un signal de référence mis en mémoire soit réduite.

7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel le procédé est répété de manière itérative jusqu'à ce que l'au moins un signal de mesure (M) de nouveau détecté corresponde sensiblement à l'au moins un signal de référence mis en mémoire.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel à l'aide du signal de commande

- une position de la source de particules (1) et/ou la position d'au moins un dispositif d'extraction (2) extrayant les particules fournies par la source de particules (1) par rapport à la sonde de mesure (4) est réglée ; et/ou

- le nombre de particules fournies par unité de temps par la source de particules (1) et/ou extraites de la source de particules (1) est réglé ; et/ou

- une répartition spatiale des particules extraites de la source de particules (1) à l'intérieur du courant de particules (6) est réglée.

9. Système pour l'analyse de composants ionisés d'un analyte avec :

- une source de particules (1), laquelle est conçue pour fournir des particules chargées électriquement,

- un dispositif (3) pour détecter des particules chargées électriquement d'un courant de particules (6) extrait de la source de particules (1), en particulier d'un courant ionique extrait d'un plasma d'une source de plasma, au moyen d'un dispositif d'extraction (2), et

- un dispositif d'analyse (5), en particulier un spectromètre de masse, lequel est disposé dans le courant ionique et conçu pour analyser par spectroscopie de masse les ions du courant ionique d'un analyte amené à la source de particules (1), en particulier la source de plasma, dans lequel les particules chargées électriquement du courant de particules (6) se déplacent dans une direction de propagation (z) vers le dispositif d'analyse (5), avec :

- une sonde de mesure (4), laquelle peut passer par le courant de particules (6) extrait de la source de particules (1) et laquelle est disposée dans ou sur le courant de particules (6) extrait de la source de particules (1) et/ou réalisée de telle sorte qu'une partie des particules du courant de particules (6) est incidente sur la sonde de mesure (4), et laquelle est conçue pour produire des signaux de mesure (M) caractérisés par le nombre de particules incidentes, dans lequel la sonde de mesure (4) est réalisée sous la forme d'une lentille optique ionique du dispositif d'analyse (5) et/ou de la source de particules (1), sous la forme d'une électrode à secteurs, laquelle comprend deux secteurs (4a, 4b, 4c) ou plus, qui forment une ouverture centrale (11), sous la forme d'une électrode à iris, laquelle comprend une ouverture centrale (11) avec un diamètre réglable, ou sous la forme d'une électrode corona, pour laquelle plusieurs secteurs sont formés de pointes métalliques disposées radialement autour d'une ouverture centrale (11) ;

- un équipement de mise en mémoire (8), lequel est conçu pour mettre en mémoire les signaux de mesure (M) produits par la sonde de mesure (4) ;

- un équipement de positionnement (9a), auquel la sonde de mesure (4) est couplé ;

- un équipement de commande (7) pour la commande de l'équipement de positionnement (9a), de telle sorte que la sonde de mesure (4) soit amenée dans différentes positions de mesure dans un plan x-y perpendiculairement à la direction de propagation (z) du courant de particules (6), dans lequel le signal de mesure (M) produit dans chacune des positions de mesure par la sonde de mesure (4) est détecté et mis en mémoire dans l'équipement de mise en mémoire (8), la détermination de propriétés du courant de particules (6) à l'aide des signaux de mesure (M) mis en mémoire, dans lequel les propriétés du courant de particules (6) concernent une répartition spatiale des particules chargées électriquement dans le courant de particules (6) le long d'un axe x et/ou axe y s'étendant perpendiculairement à la direction de propagation (z) du courant de particules (6), et la commande de la source de particules (1), du dispositif d'extraction (2) et/ou dispositif d'analyse (5) sur la base des propriétés déterminées du courant de particules (6).

10. Système selon la revendication 9, dans lequel la source de particules (1) est réalisée sous la forme d'une source de plasma pour la production d'un plasma couplé de manière inductive, duquel le courant ionique peut être extrait.

Zeichnung