Wien Filter

Ein Wien-Filter, auch bekannt als Geschwindigkeitsfilter, dient dazu, Ionen nach ihrer Geschwindigkeit und damit indirekt nach ihrer Masse-Ladungs-Verhältnis (m/z) zu trennen. Diese Trennung basiert auf der gleichzeitigen Anwendung eines elektrischen und eines magnetischen Feldes, die orthogonal zueinander angeordnet sind. Ein WIENscher Geschwindigkeitsfilter besteht aus einem homogenen elektrischen Feld und einem homogenen magnetischem Feld, die senkrecht zueinander stehen. Dabei treten die Ionen senkrecht zu beiden Feldern ein und nur solche Ionen, die die passende Geschwindigkeit besitzen passieren den Geschwindigkeitsfilter. Die Kräfte des elektrischen und magnetischen Feldes sind dabei gleich groß, langsamere oder schnellere Ionen werden abgelenkt und aus dem Weg geräumt. Da die Geschwindigkeit der Ionen von ihrem Masse-Ladungs-Verhältnis abhängt, kann der Wien-Filter als ein Werkzeug zur Massenselektion verwendet werden. Ionen mit verschiedenen m/z-Werten haben unterschiedliche Geschwindigkeiten und werden daher unterschiedlich stark abgelenkt.

In TOF-SIMS wird die Trennung von Ionenmassen hauptsächlich durch ihre Flugzeit realisiert, weshalb Wien-Filter hier nur in bestimmten Fällen eingesetzt werden. In solchen Spezialanwendungen könnte ein Wien-Filter zur Vorselektion der Ionen oder zur Verbesserung der Massenselektion dienen, insbesondere bei der Verwendung von gepulsten Ionenquellen oder bei der Kombination von TOF-SIMS mit anderen analytischen Methoden.

Denn bei einer komplexen Probenform wird der Emissionswinkel der Sekundärionen stark durch das elektrische Feld beeinflusst. Diese Unschärfen treten aufgrund von Unterschieden in der Anfangsenergie und im Emissionswinkel auf, selbst wenn die betreffenden Ionen die selbe Masse haben. Daher werden in einigen Systemen zur ToF-Messung die Flugzeitunterschiede der emittierten Sekundärionen mittels Wien-Filtern kompensiert. Das Ziel solcher Maßnahmen ist es, die Massenauflösung zu verbessern und ggf. eine besser abgegrenzte Bildgebung zu erreichen.

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