Ionenfalle

Ionenfalle
Ionenfalle

In einer Ionenfalle werden Ionen, also elektrisch geladene Atome oder Moleküle, mittels elektrischer und magnetischer Felder festgehalten. Abhängig von Art und Stärke der einwirkenden Felder kann man gezielt Ionen einer bestimmten Masse „gefangen“ halten. Alternativ kann man sämtliche Ionen in der Falle vorrätig halten und durch Veränderung der Felder Ionen einer bestimmten Masse entnehmen und so den Ionen-Vorrat gezielt massenaufgetrennt zu scannen.

Inhaltsverzeichnis

Entwicklung

1953 entwickelte der Physiker Wolfgang Paul die Theorie, Ionen in einem elektrischen, oszillierenden Quadrupolfeld zu speichern. Das Konzept der Paul-Falle war für Analytiker nur von untergeordnetem Interesse, da nur Ionen eines bestimmten m/z-Verhältnisses speicherbar waren.

1983 wurde die Methode durch George Stafford (1983) erweitert, was zum Durchbruch dieser Technologie in der analytischen Chemie führte, da nun die Speicherung aller Massen und ein selektives Entnehmen möglich wurden.

Methodik

Die Speicherung der Ionen erfolgt im Vakuum und ohne Kontakt zu einer Oberfläche. Es gibt verschiedene Ausführungen der Ionenfalle, die am häufigsten verwendeten sind die Paul-Falle und die Penning-Falle.

In der Paul-Falle wird ein zeitlich veränderliches elektromagnetisches Feld verwendet, um Ionen festzuhalten. Hat dieses Feld die Form eines Quadrupols, wird die Falle auch als Quadrupol-Falle bezeichnet. Die Paul-Falle ist eng verwandt mit dem Quadrupol-Massenspektrometer.

Eine andere Form der Ionenfalle ist die Penning-Falle. Bei dieser führt eine Kombination von zeitlich konstantem elektrischem Feld und ebenfalls zeitlich konstantem Magnetfeld zu einer Speicherung der Ionen.

Etliche andere Typen existieren. In einer Electron Beam Ion Trap wird zum Beispiel ein stark fokussierter Elektronenstrahl in Kombination mit statischen elektrischen Feldern verwendet.

Ionenfallen haben Anwendungen in der Massenspektrometrie, in der optischen Präzisions-Spektroskopie und beim Bau von Quantencomputern.

Beispiel für die Anwendung einer Paul-Falle in der Analytik

An Endkappen- und Ringelektrode liegt eine Wechselspannung im Radiofrequenzbereich an. Bei richtiger Spannung werden die Flugbahnen der Massen instabil, und nur die Ionen mit genau passendem m/z-Verhältnis bleiben in der Falle, dies nutzt man zur Ionenselektion.

Vorteile

Mit Ionenfallen-Massenspektrometern können mehrfache Stossexperimente nacheinander durchgeführt werden. Erhaltene Fragmente können selektiert und gezielt weiter fragmentiert werden. Das Signal-Rauschverhältnis ist besser, entsprechend empfindlich sind die Geräte.

Weitere Wortbedeutungen

  • Als Ionenfalle wird auch eine Einrichtung der frühen Fernsehtechnik bezeichnet.
  • In der Biologie bezeichnet die Ionenfalle die Aufnahme von biomembrangängigen neutralen Stoffen z.B. in die Vakuole von Pflanzenzellen, die dort in dem leicht sauren Milieu (pH ca. 5,8) durch Aufnahme von Protonen ionisiert werden und so die Biomembran der Vakuole (Tonoplast) nicht mehr permeieren und die Vakuole nicht mehr verlassen können. Beispielsweise kann so die Vakuole von Zwiebelhautzellen mit Neutralrot angefärbt werden, ohne dass die Zellen absterben, was durch Plasmolyse nachweisbar ist.
Wiktionary Wiktionary: Ionenfalle – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Wikimedia Foundation.

Игры ⚽ Нужно решить контрольную?

Schlagen Sie auch in anderen Wörterbüchern nach:

  • Ionenfalle — Io|nen|fal|le, die [LÜ von engl. ion trap] (Elektronik): Vorrichtung in der Bildröhre eines Fernsehgeräts, die durch Auffangen von Ionen vor dem Bildschirm die Zerstörung der Leuchtsubstanz verhindert. * * * Ionenfalle,   Physik: Teilchenfalle. * …   Universal-Lexikon

  • Ionenfalle — jonų gaudyklė statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. ion baffle; ion trap vok. Ionenauffänger, m; Ionenfalle, f rus. ионная ловушка, f pranc. baffle ionique, m; piège à ions, m; piège ionique, m …   Radioelektronikos terminų žodynas

  • Ionenfalle — jonų spąstai statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. ion trap vok. Ionenfalle, f rus. ионная ловушка, f; ловушка для ионов, f pranc. piège à ions, m …   Fizikos terminų žodynas

  • Ionenfalle (Fernsehtechnik) — Ansicht eines Bildröhrenhalses mit verschobenem Magneten Bei der Ionenfalle liegt ein Teil des Strahlerzeugungssystems der Bildröhre schräg im Röhrenhals. Elektronen werden von der Kathode emittiert und von der Anodenspannung ebenso beschleunigt… …   Deutsch Wikipedia

  • Elektronenstrahl-Ionenfalle — Eine Electron Beam Ion Trap (EBIT, Elektronenstrahl Ionenfalle) ist eine spezielle Art von Ionenfalle. Dieser Typ Falle eignet sich insbesondere für die Erzeugung und Speicherung hochgeladener Ionen. In ihr werden niedriggeladene Ionen… …   Deutsch Wikipedia

  • GCxGC-TOF-MS — Die Massenspektrometrie ist ein Verfahren zum Messen des Masse zu Ladung Verhältnisses m/q von Teilchen. Dazu wird die zu untersuchende Substanz in die Gasphase überführt, ionisiert und die ionisierten Teilchen durch ein elektrisches Feld… …   Deutsch Wikipedia

  • Ionenfallen-Massenspektrometer — Das Ionenfallen Massenspektrometer (auch Ion Trap Massenspektrometer) ist ein spezieller Typ eines Massenspektrometers, der in Kopplung mit der HPLC, der Gaschromatographie oder auch mit einem hochauflösenden Sektorfeld Massenspektrometer… …   Deutsch Wikipedia

  • Massenanalysator — Die Massenspektrometrie ist ein Verfahren zum Messen des Masse zu Ladung Verhältnisses m/q von Teilchen. Dazu wird die zu untersuchende Substanz in die Gasphase überführt, ionisiert und die ionisierten Teilchen durch ein elektrisches Feld… …   Deutsch Wikipedia

  • Massenfilter — Die Massenspektrometrie ist ein Verfahren zum Messen des Masse zu Ladung Verhältnisses m/q von Teilchen. Dazu wird die zu untersuchende Substanz in die Gasphase überführt, ionisiert und die ionisierten Teilchen durch ein elektrisches Feld… …   Deutsch Wikipedia

  • Massenspektrogramm — Die Massenspektrometrie ist ein Verfahren zum Messen des Masse zu Ladung Verhältnisses m/q von Teilchen. Dazu wird die zu untersuchende Substanz in die Gasphase überführt, ionisiert und die ionisierten Teilchen durch ein elektrisches Feld… …   Deutsch Wikipedia

Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”