lonenmobilitätsspektrometer und Verfahren zur Analyse von Proben durch lo- nenmobilitätsspektrometrie Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der lonenmobilitätsspektrometer und Ver- fahren zur Analyse von Proben durch lonenmobilitätsspektrometrie. Hierbei wird die Abkürzung IMS sowohl für das Messverfahren„lonenmobilitätsspektrometrie“ als auch für die Messeinrichtung„lonenmobilitätsspektrometer“ verwendet. Die Erfindung betrifft ein lonenmobilitätsspektrometer, das wenigstens eine erste Driftkammer und ein erstes schaltbares lonentor zur gesteuerten Abgabe von Ionen in die erste Driftkammer aufweist, wobei das erste lonentor als Field Switching lonen- tor ausgebildet ist, das wenigstens eine erste Gegenelektrode und eine erste Injekti onselektrode aufweist, wobei zwischen der ersten Gegenelektrode und der ersten Injektionselektrode eine erste Ionisationskammer gebildet ist, in die von einer lonisa- tionsquelle durch lonenmobilitätsspektrometrie zu analysierende Ionen zuführbar sind.

Die Erfindung betrifft außerdem ein lonenmobilitätsspektrometer, das wenigstens eine erste Driftkammer und ein erstes schaltbares lonentor zur gesteuerten Abgabe von Ionen in die erste Driftkammer sowie eine von der ersten Driftkammer getrennte zweite Driftkammer und ein zweites schaltbares lonentor zur gesteuerten Abgabe von Ionen in die zweite Driftkammer aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Analyse von Proben durch lonen- mobilitätsspektrometrie mittels eines lonenmobilitätsspektrometers, z.B. eines lo- nenmobilitätsspektrometers der zuvor genannten Art, wobei mittels einer lonisations- quelle aus der Probe zu analysierende Ionen erzeugt und in einer Ionisationskammer des lonenmobilitätsspektrometers bereitgestellt werden. Einrichtungen und Verfahren zur lonenmobilitätsspektrometrie sind beispielsweise aus der DE 10 2015 112 869 A1 oder der EP 2 428 797 A1 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche lonenmobilitätsspektrometer und Verfahren zur lonenmobilitätsspektrometrie hinsichtlich der praktischen Einsatztaug- lichkeit zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein lonenmobilitätsspektrometer, das wenigstens eine erste Driftkammer und ein erstes schaltbares lonentor zur gesteuerten Abgabe von Ionen in die erste Driftkammer aufweist, wobei das erste lonentor als Field Swit- ching lonentor ausgebildet ist, das wenigstens eine erste Gegenelektrode und eine erste Injektionselektrode aufweist, wobei zwischen der ersten Gegenelektrode und der ersten Injektionselektrode eine erste Ionisationskammer gebildet ist, in die von einer lonisationsquelle durch lonenmobilitätsspektrometrie zu analysierende Ionen zuführbar sind, wobei zwischen dem ersten lonentor und der ersten Driftkammer we- nigstens eine erste Zusatzelektrode angeordnet ist, durch die mittels des ersten lo- nentors in die erste Driftkammer abzugebende Ionen zusätzlich beeinflussbar sind. Durch die zusätzlich vorhandene erste Zusatzelektrode, die bei lonenmobilitätsspekt- rometern mit Field Switching lonentor sonst nicht vorhanden ist, können mehrere er- weiterte Funktionalitäten des lonenmobilitätsspektrometers realisiert werden, durch die das Auflösungsvermögen und die Sensitivität des lonenmobilitätsspektrometers gesteigert werden können. Mittels der ersten Zusatzelektrode kann beispielsweise das nachfolgend noch erläuterte Doppel-Field Switching Verfahren, das Extended- Field Switching Verfahren und eine Kombination daraus, die als Extended-Doppel- Field Switching Verfahren bezeichnet wird, durch Erzeugen entsprechender Potenti- algradienten zwischen den Elektroden realisiert werden. Der Realisierungsaufwand für ein derartiges lonenmobilitätsspektrometer ist vergleichsweise gering, insbeson- dere da ein Field Switching lonentor eingesetzt werden kann. Flierdurch kann das lonenmobilitätsspektrometer besonders kompakt bauend und kostengünstig realisiert werden.

Ein Field Switching lonentor weist eine Gegenelektrode und eine Injektionselektrode auf. Bei Einsatz eines Field Switching lonentors erfolgt die Ionisierung, das heißt die Bereitstellung von Ionen aus einer Probe, in einem feldfreien oder nahezu feldfreien Raum, der auch als Ionisationskammer bezeichnet wird. Die Ionisationskammer be- findet sich zwischen der Gegenelektrode und der Injektionselektrode, wobei die Drift- kammer des lonenmobilitätsspektrometers von der Ionisationskammer aus gesehen hinter der Injektionselektrode angeordnet ist. Durch entsprechende Potentialum- schaltung der Elektroden des Field Switching lonentors können in der lonisations- kammer bereit gestellte Ionen als lonenpaket in die Driftkammer abgegeben werden, wo sie durch ein dort erzeugtes elektrisches Feld entlang der Driftkammer bis zu ei- nem lonendetektor geführt werden, an dem die Detektion der auftreffenden Ionen erfolgt lonenmobilitätsspektrometer solcher Bauart können auch deswegen beson- ders kompakt bauend und kostengünstig realisiert werden, weil dort beispielsweise keine zusätzliche Reaktionskammer, wie aus DE 10 2015 112 869 A1 bekannt, der Driftkammer vorgeordnet werden muss. Dementsprechend kann das lonenmobili- tätsspektrometer derart ausgebildet sein, dass ein elektrisches Feld in der lonisati- onskammer lediglich durch die Elektroden des Field Switching lonentors erzeugt wird, sodass keine zusätzliche Felderzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Felds in der Ionisationskammer erforderlich ist.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem Prinzip des Field Switching zur Zuführung der Ionen von einer jeweiligen Ionisationskammer in eine jeweilige Driftkammer des lonenmobilitätsspektrometers. Der Begriff„Field Switching“ oder„Field Switching lo- nentor“ beinhaltet die Funktionalität, dass die Bereitstellung der zu analysierenden Ionen, d.h. die Ionisation der Analyt-Moleküle, in einem feldfreien oder zumindest nahezu feldfreien lonisationsraum stattfindet, sodass während dieser lonisationspha- se die bereitgestellten Ionen noch nicht aufgrund elektrischer Felder in irgendeiner Richtung bewegt werden. Wenn dann ein Analyseschritt durchgeführt werden soll, werden die Elektroden des Field Switching lonentors entsprechend umgeschaltet, d.h. es wird zumindest eine Elektrode umgeschaltet, wodurch die Ionen in Richtung der Driftkammer in Bewegung gesetzt werden.

Bei einem Field Switching lonentor ist somit die Ionisationskammer zumindest wäh- rend der lonisationsphase im Wesentlichen frei von elektrischen Feldern. Um diesen Zustand der Feldfreiheit in der Ionisationskammer zu erreichen, kann ein gleiches Potential zwischen der Gegenelektrode und der Injektionselektrode des Field Swit- ching lonentors vorhanden sein. Es kann auch eine geringfügige Potentialdifferenz zwischen der Gegenelektrode und der Injektionselektrode angelegt werden, um ei- nen Felddurchgriff des elektrischen Felds aus der Driftkammer zu kompensieren. In diesem Fall bewirkt die Potentialdifferenz zwischen der Gegenelektrode und der In- jektionselektrode aber gerade nicht die Erzeugung eines elektrischen Felds in der Ionisationskammer, sondern wirkt dem Durchgriff des Feldes der Driftkammer entge- gen und kompensiert somit den Zustand in der Ionisationskammer in Richtung eines feldfreien Zustands.

Das lonenmobilitätsspektrometer kann eine erste Zusatzelektrode oder auch mehre- re erste Zusatzelektroden aufweisen. Durch das Vorhandensein mehrerer erster Zu- satzelektroden können die beschriebenen, vorteilhaften Verfahrensschritte auch mehrfach durchgeführt werden, z.B. die Kompression des lonenpakets durch das Doppel-Field Switching kann in diesem Fall als Mehrfach-Field Switching durchge- führt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die ers- te Zusatzelektrode am dem ersten lonentor zugewandten Ende der ersten Driftkam- mer angeordnet ist. Auf diese Weise kann das lonenmobilitätsspektrometer hinsicht lich der Baugröße weiter optimiert werden. Zudem kann die erste Zusatzelektrode ihre gewünschte Funktion, z.B. für die Abschirmung des elektrischen Felds in der Driftkammer, besonders effektiv ausüben.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ab- stand zwischen der ersten Zusatzelektrode und der ersten Injektionselektrode gerin- ger ist als der Abstand zwischen der ersten Gegenelektrode und der ersten Injekti onselektrode. Auch hierdurch kann die Baugröße des lonenmobilitätsspektrometers sowie die Wirksamkeit der ersten Zusatzelektrode weiter gesteigert werden. Bei- spielsweise kann hierdurch eine besonders effiziente Kompression des lonenpakets im nachfolgend noch erläuterten zweiten Kompressionsschritt erfolgen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die ers- te Zusatzelektrode nicht potentialumschaltbar ausgebildet ist. Flierdurch wird der Aufbau der für den Betrieb des lonenmobilitätsspektrometers erforderlichen Schal- tungshardware einfach gehalten und die Abschirmwirkung verbessert. Beispielsweise kann das lonenmobilitätsspektrometer derart ausgebildet sein, dass eine Potenti- alumschaltung nur an der ersten Injektionselektrode erfolgt.

Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein lonenmobilitäts- spektrometer, das wenigstens eine erste Driftkammer und ein erstes schaltbares lo- nentor zur gesteuerten Abgabe von Ionen in die erste Driftkammer sowie eine von der ersten Driftkammer getrennte zweite Driftkammer und ein zweites schaltbares lonentor zur gesteuerten Abgabe von Ionen in die zweite Driftkammer aufweist, wo- bei das erste lonentor und/oder das zweite lonentor als Field Switching lonentor ausgebildet sind. Auf diese Weise kann ein lonenmobilitätsspektrometer mit dualer Polarität realisiert werden, beispielsweise dadurch, dass der die erste Driftkammer aufweisende Teil zur Analyse von positiven Ionen und der die zweite Driftkammer aufweisende Teil zur Analyse von negativen Ionen ausgebildet ist. Durch die Reali- sierung eines solchen lonenmobilitätsspektrometers mit einem oder beiden lonento- ren als Field Switching lonentor kann ein besonders kompakter Aufbau bei zugleich ultrahohem Auflösungsvermögen und extrem hoher Sensitivität bei den Messungen erreicht werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das ers- te lonentor wenigstens eine erste Gegenelektrode und eine erste Injektionselektrode aufweist, wobei zwischen der ersten Gegenelektrode und der ersten Injektionselekt- rode eine erste Ionisationskammer gebildet ist, in die von einer lonisationsquelle durch lonenmobilitätsspektrometrie zu analysierende Ionen zuführbar sind. In diesem Fall ist somit das erste lonentor als Field Switching lonentor ausgebildet. H ierbei kann, analog zu den vorherigen Erläuterungen, die erste Injektionselektrode näher an der ersten Driftkammer angeordnet sein als die erste Gegenelektrode.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das zweite lonentor wenigstens eine zweite Gegenelektrode und eine zweite Injektions- elektrode aufweist, wobei zwischen der zweiten Gegenelektrode und der zweiten In- jektionselektrode eine zweite Ionisationskammer gebildet ist, in die von der lonisati- onsquelle durch lonenmobilitätsspektrometrie zu analysierende Ionen zuführbar sind. In diesem Fall ist das zweite lonentor als Field Switching lonentor ausgebildet. Hier- bei kann die zweite Injektionselektrode näher an der zweiten Driftkammer angeord- net sein als die zweite Gegenelektrode.

Das lonenmobilitätsspektrometer kann an dem der ersten Injektionselektrode abge- wandten Ende der ersten Driftkammer einen ersten Detektor zur Detektion einer ers- ten lonenspezies, z.B. positive Ionen, aufweisen. Das lonenmobilitätsspektrometer kann an dem der zweiten Injektionselektrode abgewandten Ende der zweiten Drift kammer einen zweiten Detektor aufweisen zur Detektion einer zweiten lonenspezies, z.B. negative Ionen.

Die zwischen der ersten Gegenelektrode und der ersten Injektionselektrode gebildete erste Ionisationskammer kann mit der zwischen der zweiten Gegenelektrode und der zweiten Injektionselektrode gebildeten zweiten Ionisationskammer verbunden sein oder als gemeinsame Ionisationskammer ausgebildet sein. Unabhängig davon, aber auch in Kombination mit diesen Merkmalen, ist es möglich, das lonenmobilitätsspekt- rometer mit einer gemeinsamen lonisationsquelle auszubilden, durch die Ionen bei der Polaritäten in den jeweiligen Ionisationskammern oder der gemeinsamen lonisa- tionskammer bereitgestellt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das ers- te und das zweite lonentor aus einer Anordnung von wenigstens einer ersten und einer zweiten Mehrfunktionselektrode gebildet wird, wobei die erste Mehrfunktions- elektrode der ersten Driftkammer vorgeordnet ist und die zweite Mehrfunktionselekt- rode der zweiten Driftkammer vorgeordnet ist, wobei die erste Mehrfunktionselektro- de die Injektionselektrode des ersten lonentors und die zweite Mehrfunktionselektro- de die Gegenelektrode des ersten lonentors bildet, und die zweite Mehrfunktions- elektrode die Injektionselektrode des zweiten lonentors und die erste Mehrfunktions- elektrode die Gegenelektrode des zweiten lonentors bildet. Hierdurch kann ein be- sonders einfacher Aufbau der lonentore realisiert werden. Zwischen den Mehrfunkti- onselektroden kann dann eine gemeinsame Ionisationskammer gebildet sein, die die erste und die zweite Ionisationskammer umfasst.

Bei der zuvor erläuterten Ausführungsform mit den Mehrfunktionselektroden kann auf reine Gegenelektroden, die lediglich die Funktion einer Gegenelektrode ausüben, verzichtet werden. Dementsprechend kann ein einfacherer Aufbau des lonenmobili- tätsspektrometers mit zwei lonentoren erreicht werden, der weniger Elektroden erfor- dert. Vorteilhaft ist zudem die gemeinsame Ionisationskammer, die eine höhere Aus- beute an positiven und negativen Ionen ermöglicht. Um die nachfolgend noch erläu- terten Verfahren des Extended-Field Switching und des Extended-Doppel-Field Swit- ching durchzuführen, ist es vorteilhaft, jeweils zwei erste und zwei zweite Zusatze- lektroden vorzusehen. Die der jeweiligen Driftkammer am nächsten liegende Zusat- zelektrode kann dabei auf einem festen Potential gehalten werden, die andere Zu- satzelektrode, die näher an der Mehrfunktionselektrode angeordnet ist, kann auf un- terschiedliche Potentiale umgeschaltet werden.

Das lonenmobilitätsspektrometer kann derart realisiert sein, dass die erste und die zweite Driftkammer auf gleichen oder zumindest im Wesentlichen parallelen Achsen hintereinander angeordnet sind. Flierdurch ergibt sich eine vergleichsweise große Baulänge des lonenmobilitätsspektrometers bei geringem Durchmesser.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die ers- te und die zweite Driftkammer im Wesentlichen parallel nebeneinander angeordnet sind. Hierdurch kann die Baugröße des lonenmobilitätsspektrometers weiter verrin- gert werden. Insbesondere wird die Baulänge gegenüber der zuvor erläuterten Aus- führungsform im Wesentlichen halbiert. Bei dieser Bauform kann die Anordnung der Elektroden der jeweiligen lonentore vertauscht sein, d.h. in diesem Fall kann die ers- te Gegenelektrode näher an der ersten Driftkammer angeordnet sein als die erste Injektionselektrode, und die zweite Gegenelektrode kann näher an der zweiten Drift kammer angeordnet sein als die zweite Injektionselektrode.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die ers- te und die zweite Gegenelektrode miteinander kurzgeschlossen sind oder als ge- meinsame Gegenelektrode ausgebildet sind. Hierdurch kann der Aufbau des lonen- mobilitätsspektrometers weiter optimiert werden, sowohl hinsichtlich der Baugröße als auch hinsichtlich der erforderlichen Komponenten. Zudem kann der elektrische Aufbau weiter vereinfacht werden. Diese Ausführungsform eignet sich z.B. für ein lonenmobilitätsspektrometer, bei dem die erste und die zweite Driftkammer auf glei chen oder zumindest im Wesentlichen parallelen Achsen hintereinander angeordnet sind. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die erste und die zweite Injektions- elektrode miteinander kurzgeschlossen sind oder als gemeinsame Injektionselektro- de ausgebildet sind. Dies ist z.B. vorteilhaft, wenn die erste und die zweite Driftkam- mer im Wesentlichen parallel nebeneinander angeordnet sind.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass a) zwischen dem ersten lonentor und der ersten Driftkammer wenigstens eine erste Zusatzelektrode angeordnet ist, durch die mittels des ersten lonentors in die ers- te Driftkammer abzugebende Ionen zusätzlich beeinflussbar sind

und/oder

b) zwischen dem zweiten lonentor und der zweiten Driftkammer wenigstens eine zweite Zusatzelektrode angeordnet ist, durch die mittels des zweiten lonentors in die zweiten Driftkammer abzugebende Ionen zusätzlich beeinflussbar sind.

Es können somit eine oder mehrere erste Zusatzelektroden vorhanden sein und/oder eine oder mehrere zweite Zusatzelektroden. Die Anzahl der jeweils vorhandenen ers- ten und zweiten Zusatzelektroden kann unterschiedlich sein, d.h. das lonenmobili- tätsspektrometer kann hinsichtlich der Zusatzelektroden-Bestückung der einzelnen IMS-Röhren auch unsymmetrisch ausgebildet sein.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die ers- te Zusatzelektrode und/oder die zweite Zusatzelektrode potentialumschaltbar ausge- bildet ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Extended-Field Switching durchgeführt werden soll. Hierdurch kann das Potential der jeweiligen Zusatzelektro- de angepasst werden, wenn das Detektorpotential oder der Gradient in der Drift kammer im Rahmen des Extended-Field Switching angepasst wird.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das lo- nenmobilitätsspektrometer als lonisationsquelle eine Röntgenionisationsquelle, eine Ultraviolett (UV)-lonisationsquelle, eine Koronaionisationsquelle, eine Plasmaionisa- tionsquelle, eine dielektrisch behinderte Entladungsquelle und/oder einen Elektro- nenstrahler aufweist. Auf diese Weise kann die erwähnte hohe Sensitivität und das Auflösungsvermögen, insbesondere in Verbindung mit einem Field Switching lonen- tor, weiter gefördert werden. Die lonisationsquelle kann beispielsweise seitlich neben der jeweiligen lonisations- kammer angeordnet sein. In diesem Fall ist es vorteilhaft, eine lonisationsquelle mit großer Eindringtiefe oder zumindest großem Öffnungswinkel einzusetzen. Es ist auch möglich, die lonisationsquelle mit der Gegenelektrode (erste und/ oder zweite Gegenelektrode) zu kombinieren, z.B. durch bauliche Integration der lonisationsquel- le in die Gegenelektrode oder Ausbildung der Gegenelektrode als lonisationsquelle.

Die lonisationsquelle kann eine nicht-radioaktive lonisationsquelle oder eine radioak- tive lonisationsquelle sein. Beispielsweise kann die Gegenelektrode mit einem radio- aktiven Material beschichtet sein.

Soweit allgemeine Ausführungen zu einem Field Switching lonentor und dessen Ge- genelektrode und Injektionselektrode gemacht werden, gilt dies sowohl für das erste lonentor als auch für das zweite lonentor, das heißt ebenfalls für die erste und die zweite Gegenelektrode und die erste und die zweite Injektionselektrode. Die zuvor erläuterten Ausführungsformen des lonenmobilitätsspektrometers mit der ersten Zu- satzelektrode sind sowohl bei einem lonenmobilitätsspektrometer mit einfacher Pola- rität (mit nur einer Driftkammer) als auch bei der beschriebenen Ausführungsform mit der ersten und der zweiten Driftkammer vorteilhaft kombinierbar. Im letztgenannten Fall kann der zweiten Driftkammer dann eine zweite Zusatzelektrode vorgeschaltet sein.

Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Verfahren zur Ana- lyse von Proben durch lonenmobilitätsspektrometrie mittels eines lonenmobilitäts- spektrometers der zuvor erläuterten Art, wobei mittels einer lonisationsquelle aus der Probe zu analysierende Ionen erzeugt und in der ersten Ionisationskammer bereitge- stellt werden, und die dabei erzeugten Ionen, gesteuert durch das erste lonentor, durch die erste Driftkammer zu einem ersten lonendetektor geführt werden, wobei die erste Ionisationskammer zumindest während eines lonenerzeugungszeitraums im Wesentlichen frei von elektrischen Feldern ist, gekennzeichnet durch eines oder beide der folgenden Merkmale a), b):

a) ein in der ersten Ionisationskammer bereitgestelltes lonenpaket wird in einem ersten Kompressionsschritt durch Umschalten der Potentialdifferenz zwischen der ersten Injektionselektrode und der ersten Gegenelektrode ein erstes Mal komprimiert und nach Passieren der ersten Injektionselektrode in einem zweiten Kompressionsschritt durch Umschalten der Potentialdifferenz zwischen der ers- ten Zusatzelektrode und der ersten Injektionselektrode wenigstens ein zweites Mal komprimiert wird, bevor das lonenpaket in die erste Driftkammer abgegeben wird,

b) in der ersten Ionisationskammer erzeugte Ionen werden zumindest während des lonenerzeugungszeitraums durch die erste Zusatzelektrode oder wenigstens ei- ne zusätzliche Abschirmelektrode von Anteilen eines in der ersten Driftkammer erzeugten elektrischen Felds im Wesentlichen abgeschirmt.

Auf diese Weise können vorteilhafte Verfahren des Doppel-Field Switching oder Mehrfach-Field Switching (Merkmal a)), des Extended-Field Switching (Merkmal b)) oder kombiniert daraus des Extended-Doppel-Field Switching (Kombination der Merkmale a) und b)) realisiert werden. Durch diese Verfahren kann das Auflösungs- Vermögen eines lonenmobilitätsspektrometers gesteigert werden, ohne dass eine sonst erforderliche Verlängerung der Driftkammer notwendig ist. Es ist ebenfalls möglich, lonenmobilitätsspektrometer mit vergleichbarem Auflösungsvermögen kom- pakter zu bauen, das heißt mit einer kürzeren Driftkammer.

Durch die Ionisation mittels der lonisationsquelle werden zu analysierende Ionen in der ersten Ionisationskammer bereitgestellt. Diese bereitgestellten Ionen werden auch als lonenpaket bezeichnet. Durch das Umschalten des lonentors, das heißt beispielsweise der Elektroden eines Field Switching lonentors, werden die Ionen des lonenpakets in Richtung der Driftkammer bewegt und dabei ein erstes Mal kompri- miert. Der Begriff des Komprimierens bezieht sich dabei auf die Ausdehnung des lonenpakets in der gewünschten Flugrichtung, das heißt, in der Driftrichtung durch die Driftkammer. Durch das Komprimieren des lonenpakets wird dieses schmaler, was zu einer Erhöhung des Auflösungsvermögens der lonenmobilitätsspektrometrie führt. Durch Nutzung der ersten Zusatzelektrode in dem zweiten Kompressionsschritt zum weiteren (zweiten) Komprimieren des lonenpakets kann dieses bei Übergabe in die Driftkammer noch schmaler gemacht werden als bei lonenmobilitätsspektromet- rie-Verfahren aus dem Stand der Technik. Dem zweiten Kompressionsschritt können eine oder mehrere weitere Kompressionsschritte folgen (Mehrfach-Field Switching), um das lonenpaket noch schmaler zu machen. In vielen Fällen wird aber für die prak- tische Anwendung der zweite Kompressionsschritt ausreichend sein.

Der erste Kompressionsschritt kann durch Erzeugen eines elektrischen Felds in der Ionisationskammer mittels des lonentors erfolgen, das heißt durch Erzeugen einer Potentialdifferenz zwischen der Injektionselektrode und der Gegenelektrode. Der zweite Kompressionsschritt kann durch Erzeugen eines weiteren elektrischen Felds zwischen der Ionisationskammer und der Driftkammer erfolgen. Hierfür kann bei spielsweise eine Potentialdifferenz zwischen der Injektionselektrode und der Zusat- zelektrode erzeugt werden.

Bei lonenmobilitätsspektrometern der zuvor erläuterten Art, insbesondere bei Einsatz eines Field Switching lonentors, kann es zu einem Felddurchgriff des in der Drift- kammer vorhandenen elektrischen Felds in die Ionisationskammer kommen, insbe- sondere wenn die Injektionselektrode sehr nah an der Driftkammer angeordnet ist, was zur Erreichung einer geringen Baugröße natürlich erwünscht ist. Ionen im Ein- flussbereich des Felddurchgriffs können unter Umständen schon in die Driftkammer eintreten, woraus sich eine gewisse Durchlässigkeit des lonentors auch im geschlos- senen Zustand ergibt. Flierdurch kann es zu geringen Leckströmen in die Driftkam- mer kommen, was zu einer wesentlichen Reduzierung der Sensitivität und Selektivi tät des lonenmobilitätsspektrometers führen kann. Um diesem Effekt entgegen zu wirken, ist es denkbar, in der Ionisationskammer ein sehr geringes, dem Feld der Driftkammer entgegengesetztes elektrisches Feld zu erzeugen, z.B. indem an der Gegenelektrode eine sogenannte Blockspannung angelegt wird. Dies führt allerdings dazu, dass die Ionen in der Ionisationskammer in Richtung der Gegenelektrode be- wegt werden, was zwar ein Durchtreten der Ionen durch das geschlossene lonentor in gewissem Maße verhindert, aber zu lonenverlusten an der Gegenelektrode führt. Auch hierdurch wird die Sensitivität des lonenmobilitätsspektrometers verringert. Zu- dem kann eine zusätzliche Diskriminierung bestimmter lonenspezies auftreten. Dies kann durch das erfindungsgemäße Extended-Field Switching Verfahren verhindert werden, und zwar durch das Abschirmen der in der Ionisationskammer erzeugten Ionen durch die erste Zusatzelektrode oder wenigstens eine zusätzliche Abschir- melektrode. Die erste Zusatzelektrode bzw. die Abschirmelektrode ist dann, von der Ionisationskammer aus betrachtet, hinter der ersten Injektionselektrode angeordnet. Auf diese Weise kann die Ionisationskammer weiterhin im Wesentlichen frei von ei- nem elektrischen Feld betrieben werden, solange das lonentor geschlossen ist. Den- noch wird das unerwünschte Durchtreten von Ionen durch das geschlossene lonen- tor verhindert, da der Bereich des Felddurchgriffs von der Ionisationskammer abge- schirmt wird. Flierdurch kann somit auf einfache Weise die Sensitivität und Selektivi- tät des lonenmobilitätsspektrometers erhöht werden und die unerwünschte Diskrimi- nierung bestimmter lonenspezies vermieden werden.

Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Verfahren zur Ana- lyse von Proben durch lonenmobilitätsspektrometrie, wobei mittels einer lonisations- quelle aus der Probe zu analysierende Ionen erzeugt und in einer ersten und/oder zweiten Ionisationskammer bereitgestellt werden, und die dabei erzeugten positiven und negativen Ionen, gesteuert durch ein jeweiliges erstes und zweites lonentor, durch separate Driftkammern zu jeweiligen separaten lonendetektoren geführt wer- den, wobei die erste und/oder zweite Ionisationskammer zumindest während eines lonenerzeugungszeitraums im Wesentlichen frei von elektrischen Feldern ist. Auch hierdurch können die mit einem Field Switching lonentor verbundenen Vorteile reali- siert werden.

Die bereits erläuterten Verfahren können bei jeder Ausführungsform des zuvor erläu- terten lonenmobilitätsspektrometers eingesetzt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die ers- te und die zweite Gegenelektrode dasselbe Potential aufweisen. Hierdurch wird der elektrische Schaltungsaufbau zum Ansteuern des lonentors sowie der Aufbau des lonentors selbst vereinfacht.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Öff- nen und Schließen des ersten und/oder zweiten lonentors durch Potentialumschal- tung der Injektionselektrode und/oder der Gegenelektrode des jeweiligen lonentors erfolgt. Auch hierdurch wird die elektrische Ansteuerung des lonentors vereinfacht. Weitere Potentialumschaltungen an anderen Elektroden oder an mehreren Elektro- den können vermieden werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass im ers- ten Kompressionsschritt der Potentialgradient zwischen der ersten Gegenelektrode und der ersten Injektionselektrode größer ist als der Potentialgradient in der Drift- kammer. Hierdurch kann eine effiziente Kompression des lonenpakets im ersten Kompressionsschritt erreicht werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass im zwei- ten Kompressionsschritt der Potentialgradient zwischen der ersten Injektionselektro- de und der ersten Zusatzelektrode größer ist als der Potentialgradient in der Drift- kammer. Hierdurch kann eine effiziente Kompression des lonenpakets im zweiten Kompressionsschritt erreicht werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Po- tentialgradient zwischen der ersten Injektionselektrode und der ersten Zusatzelektro- de im zweiten Kompressionsschritt größer ist als im ersten Kompressionsschritt. Hierdurch kann eine besonders starke Kompression des lonenpakets im zweiten Kompressionsschritt erreicht werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass im ers- ten Kompressionsschritt der Potentialgradient zwischen der ersten Injektionselektro- de und der ersten Zusatzelektrode im Wesentlichen gleich dem Potentialgradienten der Driftkammer ist. Auf diese Weise kann ein gleichmäßiger Übergang des lonen- pakets vom lonentor in die Driftkammer realisiert werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass im ers- ten Kompressionsschritt der Potentialgradient zwischen der ersten Injektionselektro- de und der ersten Zusatzelektrode größer als der Potentialgradient zwischen der ers- ten Gegenelektrode und der ersten Injektionselektrode und größer als der Potential- gradient der ersten Driftkammer ist. Auf diese Weise kann vorteilhaft eine lonenfo- kussierung erreicht werden, die z.B. beim Extended-Field Switching genutzt werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Po- tentialgradient zwischen der ersten Injektionselektrode und der zum Abschirmen ein- gesetzten Elektrode, d.h. der ersten Zusatzelektrode oder der Abschirmelektrode, zumindest während des lonenerzeugungszeitraums gleich Null oder entgegengesetzt zum Potentialgradienten in der Driftkammer ist. Hierdurch kann eine gute Abschirm- wirkung beim Extended-Field Switching realisiert werden, ohne dass es zu nennens- werten lonenverlusten kommt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass beim Schalten in den ersten Kompressionsschritt der Potentialgradient zwischen der ers- ten Injektionselektrode und der ersten Zusatzelektrode später als der Potentialgradi- ent zwischen der ersten Gegenelektrode und der ersten Injektionselektrode geschal- tet wird. Auf diese Weise lassen sich unerwünschte schnelle Ionen eliminieren.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass beim Verlassen des ersten Kompressionsschritts, d.h. zum Beispiel beim Wechsel in den zweiten Kompressionsschritt, der Potentialgradient zwischen der ersten Gegenelekt- rode und der ersten Injektionselektrode früher als der Potentialgradient zwischen der ersten Injektionselektrode und der ersten Zusatzelektrode geschaltet wird. Auf diese Weise lassen sich unerwünschte langsame Ionen eliminieren.

Als Potentialgradient wird dabei der Gradient des Potentials in Richtung der Längs- achse der Driftkammer bzw. in der gewünschten Driftrichtung der Ionen in der Drift kammer verstanden.

Im Falle eines lonenmobilitätsspektrometers mit einer zweiten Driftkammer, z.B. bei dualer Polarität, gelten die zuvor bezüglich des ersten lonentors, der ersten Gegen- elektrode, der ersten Injektionselektrode, der ersten Zusatzelektrode und der ersten Driftkammer genannten Merkmale auch als vorteilhafte Weiterbildungen der entspre- chenden Komponenten des zweiten lonentors, das heißt der zweiten Gegenelektro- de, der zweiten Injektionselektrode und der zweiten Zusatzelektrode, und/oder der zweiten Driftkammer.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwen- dung von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 ein lonenmobilitätsspektrometer mit zwei Driftkammern und Figur 2 eine weitere Ausführungsform eines lonenmobilitätsspektrometers mit zwei Driftkammern und

Figur 3 ein lonenmobilitätsspektrometer mit einer Driftkammer und

Figur 4 einen beispielhaften Potentialverlauf im lonenmobilitätsspektrome- ter gemäß Figur 3 beim Doppel-Field Switching und

Figur 5 einen beispielhaften Potentialverlauf im lonenmobilitätsspektrome- ter gemäß Figur 3 beim Extended-Field Switching und

Figur 6 einen beispielhaften Potentialverlauf im lonenmobilitätsspektrome- ter gemäß Figur 3 bei einem Extended-Doppel-Field Switching und

Figur 7 eine weitere Ausführungsform eines lonenspektrometers mit zwei

Driftkammern und

Figur 8 eine weitere Ausführungsform eines lonenmobilitätsspektrometers mit zwei Driftkammern und

Figur 9 einen beispielhaften Potentialverlauf im lonenmobilitätsspektrome- ter gemäß Figur 8 bei einem normalen oder Doppel-Field Swit- ching und

Figur 10 eine Ausführungsform eines lonenmobilitätsspektrometers mit zwei Driftkammern und zwei Mehrfunktionselektroden und

Figuren 1 1 , 12 beispielhafte Potentialverläufe im lonenmobilitätsspektrometer gemäß Figur 10 und

Figur 13 ein lonenmobilitätsspektrometer mit zwei Driftkammern und Figuren 14, 15 beispielhafte Potentialverläufe im lonenmobilitätsspektrometer gemäß Figur 13 bei einem Extended-Field Switching und

Figur 16 ein lonenmobilitätsspektrometer mit zwei Driftkammern in Ausfüh- rung und

Figur 17 einen beispielhaften Potentialverlauf im lonenmobilitätsspektrome- ter gemäß Figur 16 und

Figur 18 ein lonenmobilitätsspektrometer mit zwei Driftkammern in paralle- ler Anordnung und Figuren 19 bis 22 beispielhafte Potentialverläufe im lonenmobilitätsspektrometer gemäß Figur 18 und

Figur 23 eine weitere Ausführungsform eines lonenmobilitätsspektrometers mit zwei Driftkammern in paralleler Anordnung und

Figuren 24 bis 27 beispielhafte Potentialverläufe im lonenmobilitätsspektrometer gemäß Figur 23 und

Figur 28 eine weitere Ausführungsform eines lonenmobilitätsspektrometers mit zwei Driftkammern in paralleler Anordnung und

Figuren 29 bis 32 beispielhafte Potentialverläufe im lonenmobilitätsspektrometer gemäß Figur 28.

Die Figur 1 zeigt einen lonenmobilitätsspektrometer 1 , 2 mit einer im Wesentlichen koaxialen Anordnung zweier IMS-Röhren 1 , 2. Die IMS-Röhre 1 weist ein erstes lo- nentor 10 auf, das eine erste Gegenelektrode 11 und eine erste Injektionselektrode

12 aufweist. Zwischen der ersten Injektionselektrode 12 und der ersten Gegenelekt- rode 11 ist eine erste Ionisationskammer 13 gebildet. An die erste Ionisationskammer

13 schließt sich hinter der ersten Injektionselektrode 12 eine erste Driftkammer 14 an, die an einem ersten lonendetektor 16 endet. Im Bereich der ersten Driftkammer

14 ist eine erste Felderzeugungseinrichtung 15 vorhanden, z.B. in Form von die erste Driftkammer 14 umgebenden Ringelektroden. Mit der ersten Felderzeugungseinrich- tung 15 kann ein elektrisches Feld in der ersten Driftkammer 14 erzeugt werden, das die gewünschte Driftwirkung auf die zu untersuchenden Ionen ausübt, so dass diese vom ersten lonentor 10 zum ersten lonendetektor 16 transportiert werden. Die erste Driftkammer 14 kann durch ein Driftgas durchströmt werden, z.B. in entgegengesetz- ter Richtung zur Driftrichtung der Ionen. Flierzu weist die erste IMS-Röhre 1 einen ersten Driftgas-Einlassanschluss 17 und einen ersten Driftgas-Auslassanschluss 18 auf. Am ersten Driftgas-Einlassanschluss 17 kann das Driftgas in die IMS-Röhre 1 eingeleitet werden. Am ersten Driftgas-Auslassanschluss 18 kann das Driftgas aus der IMS-Röhre 1 abgeführt werden.

Das lonenmobilitätsspektrometer bzw. die erste und die zweite IMS-Röhre 1 , 2 kön- nen zusätzliche Anschlüsse für die Einleitung und Abführung eines Probengases aufweisen. Diese Anschlüsse können beispielsweise im Bereich der ersten lonisati- onskammer 13 und/oder der zweiten Ionisationskammer 23 angeordnet sein. Die zweite IMS-Röhre 2 ist vergleichbar aufgebaut wie die erste IMS-Röhre 1 , jedoch spiegelsymmetrisch dazu angeordnet. Die zweite IMS-Röhre 2 weist ein zweites lo- nentor 20 mit einer zweiten Gegenelektrode 21 und einer zweiten Injektionselektrode 22 auf, wobei zwischen der zweiten Injektionselektrode 22 und der zweiten Gegen- elektrode 21 eine zweite Ionisationskammer 23 gebildet ist. Weitere Komponenten der zweiten IMS-Röhre 2 sind eine zweite Driftkammer 24, eine zweite Felderzeu- gungseinrichtung 25, ein zweiter lonendetektor 26, ein zweiter Driftgas-Einlass- anschluss 27 und ein zweiter Driftgas-Auslassanschluss 28. Die entsprechenden Elemente der zweiten IMS-Röhre 2 weisen die gleiche Funktion auf, wie zuvor für die Komponenten der ersten IMS-Röhre 1 erläutert. Die erste IMS-Röhre 1 kann z.B. für die Analyse positiver Ionen eingesetzt werden, die zweite IMS-Röhre 2 für die Analy- se negativer Ionen.

Hierbei können die erste und die zweite Gegenelektrode 11 , 21 auch als gemeinsa- me Gegenelektrode oder als galvanisch miteinander verbundene Gegenelektroden ausgebildet sein.

Das lonenmobilitätsspektrometer weist außerdem eine lonisationsquelle 3 auf, durch die Ionen in der ersten und der zweiten Ionisationskammer 13, 23 bereitgestellt wer- den. Das erste und das zweite lonentor 10, 20 sind jeweils als Field Switching lonen- tor ausgebildet.

Die Figur 2 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform eines lonenmobilitätsspektrome- ters, das ebenfalls eine erste und eine zweite IMS-Röhre 1 , 2 aufweist, und im Übri gen die anhand der Figur 1 bereits erläuterten Komponenten beinhaltet. Im Unter- schied zur Ausführung der Figur 1 sind bei der Figur 2 die IMS-Röhren 1 , 2 im We- sentlichen parallel nebeneinander angeordnet, sodass sich eine geringere Baulänge der Anordnung ergibt. Hierbei kann eine gemeinsame Ionisationskammer aus der ersten Ionisationskammer 13 und einer zweiten Ionisationskammer 23 gebildet sein, die wie bei der Ausführungsform der Figur 1 von einer gemeinsamen lonisationsquel- le 3 mit Ionen versorgt wird. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 können das erste und das zweite lonentor 10, 20 jeweils gleichartig wie bei der Ausführungsform der Figur 1 aufgebaut sein, d.h. derart, dass die jeweilige Injektionselektrode näher an der dem lonentor zuge- ordneten Driftkammer angeordnet ist als die jeweilige Gegenelektrode. Die Figur 2 zeigt diesbezüglich eine geänderte Anordnung, bei der die Positionen der Injektions- elektrode und der Gegenelektrode eines jeweiligen lonentors 10, 20 vertauscht sind. Erkennbar ist, dass die erste Injektionselektrode 12 weiter von der ersten Driftkam- mer 14 entfernt ist und die erste Gegenelektrode 11 näher an der ersten Driftkammer 14 angeordnet ist. In vergleichbarer Weise ist die zweite Injektionselektrode 22 weiter von der zweiten Driftkammer 24 entfernt, die zweite Gegenelektrode 21 ist näher an der zweiten Driftkammer 24. Dies ermöglicht es, die erste und die zweite Gegenelekt- rode 11 , 21 als gemeinsame Gegenelektrode oder zumindest als miteinander galva- nisch verbundene Gegenelektroden auszubilden. Flierdurch werden der Aufbau des lonenmobilitätsspektrometers und der für den elektrischen Betrieb des lonenmobili- tätsspektrometers erforderliche Schaltungsaufbau vereinfacht.

Die Figur 3 zeigt ein lonenmobilitätsspektrometer mit nur einer IMS-Röhre 1. Das lonenmobilitätsspektrometer weist einen vergleichbaren Aufbau wie die erste IMS- Röhre 1 der Ausführungsform der Figur 1 auf, und zwar mit den Komponenten erstes lonentor 10, das die erste Gegenelektrode 11 und die erste Injektionselektrode 12 aufweist, zwischen denen die erste Ionisationskammer 13 gebildet ist, sowie die sich an das erste lonentor 10 anschließende erste Driftkammer 14, in dessen Bereich die erste Felderzeugungseinrichtung 15 angeordnet ist. Am Ende der ersten Driftkammer 14 ist der erste lonendetektor 16 angeordnet. Ferner sind der erste Driftgas- Einlassanschluss 17 und der erste Driftgas-Auslassanschluss 18 vorhanden.

Als zusätzliches Element weist das lonenmobilitätsspektrometer gemäß Figur 3 eine Zusatzelektrode 19 auf, die von der ersten Gegenelektrode 11 aus betrachtet hinter der ersten Injektionselektrode 12 angeordnet ist, z.B. am Anfang der ersten Drift- kammer 14. Die erste Zusatzelektrode 19 kann ähnlich ausgebildet sein wie die erste Injektionselektrode 12 oder die erste Gegenelektrode 11 , z.B. als Ringelektrode oder als Gitterelektrode. Durch Anlegen eines geeigneten elektrischen Potentials an der ersten Zusatzelektrode 19 sowie durch Umschalten wenigstens eines anderen Po- tentials des ersten lonentors 10, z.B. des Potentials an der ersten Injektionselektrode 12, können Verfahren zum Doppel-Field Switching, zum Extended-Field Switching und zum Extended-Doppel-Field Switching realisiert werden. Dies wird nachfolgend anhand der Zeitdiagramme der Figuren 4 bis 6 erläutert.

In den Figuren 4 bis 6 ist eine elektrische Potentialdifferenz U über die Längserstre- ckung s der IMS-Röhre 1 dargestellt. Die Potentialdifferenz U ist die jeweilige die Po- tentialdifferenz zum ersten lonendetektor 16. Durch vertikale Linien sind die Positio- nen der ersten Gegenelektrode 11 , der ersten Injektionselektrode 12, der ersten Zu- satzelektrode 19 und des ersten lonendetektors 16 dargestellt. In sämtlichen Beispie- len der Figuren 4 bis 6 wird angenommen, dass in der ersten Driftkammer 14 ein li- nearer Potentialverlauf mit vergleichsweise geringem Potentialgradienten D und dementsprechend geringer Feldstärke des elektrischen Felds vorhanden ist.

Die Figur 4 zeigt ein Beispiel für das Doppel-Field Switching. Hierbei wird das Poten- tial der ersten Injektionselektrode 12 zwischen zwei Werten hin- und hergeschaltet. Durch die durchgezogene Linie A ist der Potentialverlauf dargestellt, bei dem in der ersten Ionisationskammer 13 kein elektrisches Feld vorhanden ist, weil keine Poten- tialdifferenz zwischen der ersten Gegenelektrode 11 und der ersten Injektionselekt- rode 12 erzeugt wird. In dieser Phase können in der ersten Ionisationskammer 13 mittels der lonisationsquelle 3 zu analysierende Ionen erzeugt und bereitgestellt wer- den. Das erste lonentor 10 ist in diesem Zustand somit geschlossen.

Wenn eine ausreichende Menge an zu analysierenden Ionen in der ersten lonisati- onskammer 13 angesammelt ist, wird das Potential an der ersten Injektionselektrode 12 umgeschaltet, sodass sich der mit der gestrichelten Linie B dargestellte Potential- verlauf einstellt. Das in der ersten Ionisationskammer 13 befindliche lonenpaket wird nun durch den abfallenden Potentialverlauf aus der ersten Ionisationskammer 13 in Richtung zur ersten Driftkammer 14 bewegt. Dabei erfolgt eine erste Kompression des lonenpakets. Nach einem bestimmten Zeitraum, wenn angenommen werden kann, dass das lonenpaket die erste Injektionselektrode 12 passiert hat, aber noch nicht die erste Zusatzelektrode 19 passiert hat, wird das Potential an der ersten In- jektionselektrode 12 wieder auf den zuerst vorliegenden Wert umgeschaltet, sodass sich wieder der mit durchgezogener Linie A dargestellte Potentialverlauf ergibt. In diesem Zustand ist, wie erwähnt, die Feldstärke in der ersten Ionisationskammer im Wesentlichen gleich Null. In dem Raum zwischen der ersten Injektionselektrode 12 und der ersten Zusatzelektrode 19 ist dann ein relativ steiler Potentialgradient vor- handen, somit ein relativ starkes elektrisches Feld, durch das eine zweite Kompres- sion des in diesem Zwischenraum befindlichen lonenpakets erfolgt. Dieses nun zum zweiten Mal komprimierte lonenpaket wird danach in die erste Driftkammer 14 abge- geben.

Erkennbar ist in der Figur 4 zudem, dass es vorteilhaft sein kann, den zweiten Poten- tialwert, der an der ersten Injektionselektrode 12 angelegt wird und der zu dem Po- tentialverlauf gemäß der gestrichelten Linie B führt, derart festzulegen, dass in dieser Betriebsphase der Potentialgradient zwischen der ersten Injektionselektrode 12 und der ersten Zusatzelektrode 19 zumindest im Wesentlichen gleich dem Potentialgra- dienten D in der ersten Driftkammer 14 ist. Auf diese Weise wird eine homogene Überführung des lonenpakets von dem Zwischenraum zwischen der ersten Injekti onselektrode 12 und der ersten Zusatzelektrode 19 in die erste Driftkammer 14 ge- währleistet.

Die Figur 5 zeigt ein Beispiel für ein Extended-Field Switching. Auch hier wird das Potential der ersten Injektionselektrode 12 zwischen zwei verschiedenen Werten hin- und hergeschaltet. Zunächst sei angenommen, dass ein Potentialwert an der ersten Injektionselektrode 12 angelegt ist, der zu dem mit der durchgezogenen Linie A dar- gestellten Potentialverlauf führt. In diesem Zustand ist das erste lonentor 10 im ge- schlossenen Zustand, d.h. die erste Ionisationskammer 13 ist im Wesentlichen feld- frei. Zudem ist das Potential an der ersten Injektionselektrode 12 so gewählt, dass auch im Zwischenraum zwischen der ersten Injektionselektrode 12 und der ersten Zusatzelektrode 19 das Potential konstant ist und somit dieser Raum auch im We- sentlichen feldfrei ist. Auf diese Weise kann ein Felddurchgriff, der sich aus dem Po- tentialgradienten D in der ersten Driftkammer 14 ergibt, in die erste lonisationskam- mer 13 verhindert werden.

Es wird dann das Potential an der ersten Injektionselektrode 12 auf einen anderen Wert geschaltet, sodass sich der durch die gestrichelte Linie B wiedergegebene Po- tentialverlauf einstellt. Der Potentialgradient zwischen der ersten Gegenelektrode 11 und der ersten Injektionselektrode 12 entspricht dabei beispielsweise dem in der Fi- gur 4 durch die gestrichelte Linie B dargestellten Potentialverlauf, ebenso kann der Potentialverlauf zwischen der ersten Injektionselektrode 12 und der ersten Zusatze- lektrode 19 dem anhand der Figur 4 mit der gestrichelten Linie B dargestellten Poten- tialverlauf entsprechen. In diesem Zustand ist das erste lonentor somit auf Durchlass geschaltet, sodass das lonenpaket von der ersten Ionisationskammer 13 zur ersten Driftkammer 14 bewegt wird.

Die Figur 6 zeigt beispielhafte Potentialverläufe beim Extended-Doppel-Field Swit- ching, somit einer Kombination aus den zuvor anhand der Figuren 4 und 5 erläuter- ten Verfahren. Hierbei wird das Potential an der ersten Injektionselektrode 12 zwi- schen drei verschiedenen Werten umgeschaltet. Es sei angenommen, dass der Ab- lauf mit dem Potentialverlauf gemäß der durchgezogenen Linie A beginnt. In diesem Zustand ist das erste lonentor 10 geschlossen, oder anders gesagt, dieser Zustand entspricht dem anhand der Figur 5 zuvor erläuterten Zustand gemäß der dortigen durchgezogenen Linie A. Die erste Ionisationskammer 13 sowie der Zwischenraum zwischen der ersten Injektionselektrode 12 und der ersten Zusatzelektrode 19 sind im Wesentlichen feldfrei. Hierdurch kann die erste Zusatzelektrode 19 ihre Funktion zur Abschirmung des Felddurchgriffs von der ersten Driftkammer 14 ausüben.

Es wird dann das Potential an der ersten Injektionselektrode 12 umgeschaltet, so- dass sich der durch die gestrichelte Linie B dargestellte Potentialverlauf ergibt. In diesem Zustand ist das erste lonentor 10 geöffnet. Das in der ersten lonisations- kammer 13 angesammelte lonenpaket wird in Richtung zur ersten Driftkammer 14 bewegt und dabei ein erstes Mal komprimiert. Dies entspricht dem Ablauf, der sich bei den zuvor anhand der Figuren 4 und 5 erläuterten Beispielen ebenfalls beim Po- tentialverlauf gemäß der gestrichelten Linie B ergibt.

Es wird dann das Potential der ersten Injektionselektrode 12 ein weiteres Mal umge- schaltet, sodass sich der durch die gepunktete Linie C dargestellte Potentialverlauf ergibt. In diesem Zustand ist das erste lonentor 10 wiederum geschlossen. Dement- sprechend ist die erste Ionisationskammer 13 im Wesentlichen feldfrei. Dieser feld- freie Zustand der ersten Ionisationskammer 13 wird aber, im Gegensatz zum Poten- tialverlauf, der durch die durchgezogene Linie A dargestellt ist, auf einem höheren Potentialwert erreicht. Dementsprechend ist im Zwischenraum zwischen der ersten Injektionselektrode 12 und der ersten Zusatzelektrode 19 ein vergleichsweise starkes elektrisches Feld vorhanden, d.h. ein deutlicher Potentialgradient, sodass in diesem Zwischenraum befindliche Ionen ein zweites Mal komprimiert werden, bevor sie in die erste Driftkammer 14 abgegeben werden. Der Potentialverlauf gemäß der gepunkte- ten Linie C kann dabei beispielsweise dem Potentialverlauf gemäß der durchgezo- genen Linie A der Figur 4 entsprechen.

Danach wird das Potential an der ersten Injektionselektrode 12 wieder auf den zuerst genannten Wert umgeschaltet, sodass sich der Potentialverlauf gemäß der durchge- zogenen Linie A der Figur 6 einstellt.

Die Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines lonenmobilitätsspektrometers mit zwei Driftkammern, die hintereinander angeordnet sind, d.h. wie bei der Ausfüh- rungsform der Figur 1. Im Unterschied zur Ausführungsform der Figur 1 weist das lonenmobilitätsspektrometer der Figur 7 eine erste Zusatzelektrode 19 in der IMS- Röhre 1 und eine zweite Zusatzelektrode 29 in der IMS-Röhre 2 auf. Hierdurch kann ein lonenmobilitätsspektrometer mit zwei Driftkammern, z.B. ein lonenmobilitäts- spektrometer mit dualer Polarität, bereitgestellt werden, das eine entsprechende Funktionalität zur Durchführung des Doppel-Field Switching, des Extended-Field Switching und des Extended-Doppel-Field Switching aufweist. Hierbei sind die Po- tentiale an der jeweiligen Injektionselektrode des ersten und des zweiten lonentors 10, 20 in entsprechender Weise zu schalten, wie zuvor für die Ausführungsform der Figur 3 mit nur einer IMS-Röhre 1 erläutert. Selbstverständlich sind die Potentiale an der ersten und der zweiten Injektionselektrode 12, 22 in entgegengesetzter Weise zu schalten, wenn Ionen mit unterschiedlicher Polarität in den einzelnen IMS-Röhren 1 ,

2 analysiert werden sollen.

Die Figur 8 zeigt eine weitere Ausführungsform eines lonenmobilitätsspektrometers, das der Ausführungsform der Figur 7 ähnelt. Im Unterschied zur Figur 7 entfallen die erste und die zweite Gegenelektrode 11 , 21. Es ist dementsprechend auch eine ge- meinsame Ionisationskammer aus der ersten und der zweiten Ionisationskammer 13, 23 gebildet. Hierdurch wird der Aufbau des lonenmobilitätsspektrometers vereinfacht. Zudem können lonenverluste noch weiter minimiert werden. Dennoch kann die volle Funktionalität eines lonenmobilitätsspektrometers realisiert werden, einschließlich der zuvor erläuterten Erweiterungen des Doppel-Field Switching, des Extended-Field Switching und des Extended-Doppel-Field Switching.

Die Figur 9 zeigt beispielhafte Potentialverläufe des lonenmobilitätsspektrometers gemäß Figur 8, wenn das Doppel-Field Switching realisiert ist. Es ist, analog zu den Darstellungen der Figuren 4 bis 6, wiederum die Potentialdifferenz U über die

Längserstreckung s des lonenmobilitätsspektrometers dargestellt. Zudem sind die Positionen des ersten und des zweiten lonendetektors 16, 26, der ersten und der zweiten Injektionselektrode 12, 22 und der ersten und der zweiten Zusatzelektrode 19, 29 dargestellt. Es wird hierbei jeweils das Potential an der ersten Injektionselekt- rode 12 und der zweiten Injektionselektrode 22 zwischen zwei verschiedenen Werten hin- und hergeschaltet. Durch den Potentialverlauf mit der durchgezogenen Linie A ist der Zustand bei geschlossenen lonentoren 10, 20 dargestellt. In der gemeinsa- men Ionisationskammer ist somit ein feldfreier Raum vorhanden und es können die Ionen durch die lonisationsquelle 3 bereitgestellt werden.

Sodann werden die Potentiale an der ersten Injektionselektrode 12 und der zweiten Injektionselektrode 22 in entgegengesetzter Weise umgeschaltet, sodass sich der durch die gestrichelte Linie B dargestellte Potentialverlauf ergibt. Auf diese Weise werden die positiven und negativen Ionen voneinander separiert und als jeweilige separate lonenpakete in Richtung zur jeweiligen ersten oder zweiten Driftkammer 14, 24 transportiert. Hierbei erfolgt eine erste Kompression des jeweiligen lonenpakets.

Wenn das jeweilige lonenpaket die ihm zugeordnete Injektionselektrode 12 bzw. 22 passiert hat, kann der Potentialverlauf wieder auf den Verlauf gemäß der durchgezo- genen Linie A umgeschaltet werden. In diesem Zustand ist ein relativ steiler Potenti- algradient in den jeweiligen Zwischenräumen erste Injektionselektrode 12/erste Zu- satzelektrode 19 und zweite Injektionselektrode 22/zweite Zusatzelektrode 29 vor- handen. Hierdurch erfolgt eine zweite Kompression des jeweiligen lonenpakets. Der Ablauf entspricht dabei dem bereits anhand der Figur 4 für die eine IMS-Röhre 1 er- läuterten Ablauf. Für die zweite IMS-Röhre 2 ergibt sich der gleiche Ablauf, jedoch mit entgegengesetzter Polarität. Bei einem solchen lonentor, das eine Injektionselektrode und eine Gegenelektrode aufweist, ist in vielen Anwendungen die Injektionselektrode näher an der dem lonen- tor zugeordneten Driftkammer angeordnet als die Gegenelektrode. In manchen An- wendungen, z.B. bei einem lonenmobilitätsspektrometer mit dualer Polarität, kann die Anordnung auch umgekehrt sein, d.h. in solchen Fällen ist die Gegenelektrode näher an der dem lonentor zugeordneten Driftkammer angeordnet als die Injektions- elektrode.

Auch wenn bei der Ausführungsform des lonenmobilitätsspektrometers gemäß Figur 8 keine erste und zweite Gegenelektrode als gesondertes Bauteil vorhanden ist, so ist bei der beschriebenen Funktion des Umschaltens der Potentiale an den Injekti onselektroden dennoch die Funktion der jeweiligen Gegenelektroden vorhanden. In Bezug auf die IMS-Röhre 1 , der das erste lonentor 10 zugeordnet ist, übernimmt die zweite Injektionselektrode 22 die Funktion der ersten Gegenelektrode. In entspre- chender Weise übernimmt für die zweite IMS-Röhre 2, der das zweite lonentor 20 zugeordnet ist, die erste Injektionselektrode 12 die Funktion der zweiten Gegenelekt- rode. Wie man erkennt, haben die erste und die zweite Injektionselektrode 12, 22 bei dieser Ausführungsform die Funktionalität der zuvor erläuterten ersten und zweiten Mehrfunktionselektrode.

Es ist auch möglich, die Potentiale getrennt an der jeweiligen Gegenelektrode und der jeweiligen Injektionselektrode eines lonentors umzuschalten und mit der Anord- nung aus den erwähnten drei Elektroden, d.h. Gegenelektrode, Injektionselektrode und Zusatzelektrode das Verfahren des Doppel-Field Switching, des Extended-Field Switching und/oder des Extended-Doppel-Field Switching durchzuführen.

Die Figur 10 zeigt ein lonenmobilitätsspektrometer mit zwei axial fluchtend angeord- neten Driftkammern 14, 24, das gegenüber der anhand der Figur 8 erläuterten Aus- führungsform noch stärker vereinfacht ist. Die Ausführungsform gemäß Figur 10 weist wiederum die zwei Mehrfunktionselektroden auf, die durch die erste Injektions- elektrode 12 und die zweite Injektionselektrode 22 gebildet werden. Im Unterschied zur Ausführungsform der Figur 8 fehlen bei der Ausführungsform der Figur 10 die erste und die zweite Zusatzelektrode 19, 29. Auch mit dieser noch weiter vereinfach- ten Ausführungsform eines dualen lonenmobilitätsspektrometers lässt sich die ge- wünschte Funktionalität bei der lonenanalyse realisieren.

Die Figur 11 zeigt eine Ausführungsform der Potentialverläufe in den Driftkammern 14, 24 und in der gemeinsamen Ionisationskammer 13, 23. Gemäß Figur 11 liegt während des lonenerzeugungszeitraums im Wesentlichen der gleiche Potentialver- lauf vor wie bei der Ausführungsform der Figur 8, jedoch ohne den Potentialgradien- ten zwischen der jeweiligen Injektionselektrode und der Zusatzelektrode, weil die Zu- satzelektroden bei der Ausführungsform der Figur 10 nicht vorhanden sind. Dies wird in der Figur 11 durch die durchgezogenen Linien wiedergegeben. Gemäß dem Prin- zip des Field Switching liegt in der gemeinsamen Ionisationskammer 13, 23 der Po- tentialgradient A vor, durch den die Ionisationskammer 13, 23 im Wesentlichen frei von elektrischen Feldern ist. In der ersten Driftkammer 14 und in der zweiten Drift kammer 24 ist ein Driftfeld mit dem Potentialgradienten D vorhanden. Wird nun nach Ansammlung einer ausreichenden lonenmenge in der Ionisationskammer 13, 23 die Umschaltung des Field Switching lonentors durchgeführt, sodass die Ionen in die jeweiligen Driftkammern 14, 24 überführt werden (loneninjektionszeitraum), erfolgt dies durch Umschaltung der Potentiale an den Injektionselektroden 12, 22, wie in der Figur 11 durch die punktiert dargestellten Linien wiedergegeben wird. In der Ionisati onskammer 13, 23 liegt dann ein vergleichsweise steiler Potentialgradient B vor. In den jeweiligen Driftkammern 14, 24 wird die Potentialhöhe jeweils verändert, wobei der Potentialgradient E, d.h. die jeweilige Steigung des Potentials über den Weg s, gleichbleibt und der Steigung des Potentialgradienten D entspricht. Dies wird dadurch erreicht, dass die Potentiale am jeweiligen Detektor 16, 26 um den gleichen Betrag umgeschaltet werden wie an der jeweiligen Injektionselektrode 12, 22.

Die Figur 12 zeigt eine alternative Ausführungsform des Umschaltens der Potentiale im Vergleich zur Figur 11. Während des lonenerzeugungszeitraums liegt der gleiche Zustand wie gemäß Figur 11 vor, d.h. ein im Wesentlichen neutraler Potentialgradi- ent A in der gemeinsamen Ionisationskammer 13, 23 und die jeweiligen Potential- gradienten D in den Driftkammern 14, 24. Bei der Umschaltung des Field Switching lonentors zum Abgeben der Ionen in die jeweiligen Driftkammern 14, 24 erfolgt die gleiche Potentialumschaltung an den Injektionselektroden 12, 22 wie gemäß Figur 11 erläutert, d.h. es wird ein Potentialgradient B in der gemeinsamen Ionisationskammer 13, 23 erzeugt. Im Unterschied zur Figur 11 wird hier aber das Potential an den De- tektoren 16, 26 nicht umgeschaltet. Es ergibt sich hierdurch ein jeweiliger Potential- gradient E in den Driftkammern 14, 24, der betragsmäßig geringer ist als der Potenti- algradient D, sodass die Bewegungsgeschwindigkeit der Ionen in der jeweiligen Driftkammer 14, 24 im Vergleich zur Variante der Figur 11 zunächst, d.h. während des loneninjektionszeitraums geringer ist. Danach kann wieder auf einen höheren Potentialgradienten, z.B. den Potentialgradient D, umgeschaltet werden.

Die zuvor anhand der Ausführungsform des lonenmobilitätsspektrometers gemäß Figur 10 beschriebene Art der Umschaltung der Potentiale kann auch vorteilhaft bei der Ausführungsform des lonenmobilitätsspektrometers gemäß Figur 8 eingesetzt werden. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 8 sind zusätzlich zu den durch die Injektionselektroden 12, 22 gebildeten Mehrfunktionselektroden die Zusatzelektroden 19, 29 vorhanden. Fliervon wird auch in der Ausführungsform des lonenmobilitäts- spektrometers gemäß Figur 13 ausgegangen, das vergleichbar ist mit der Ausfüh- rungsform der Figur 8. Bei diesem lonenmobilitätsspektrometer kann die Potenti- alumschaltung gemäß Figur 14 erfolgen. Die Potentialverläufe sowie die Umschal- tung zwischen den Potentialgradienten A und B entsprechen dabei der Ausführungs- form der Figur 11. Ebenfalls analog zu Figur 11 erfolgt in der jeweiligen Driftkammer

14, 24 eine Parallelverschiebung der Potentialgradienten zwischen dem lonenerzeu- gungszeitraum (Potentialgradient D) und dem loneninjektionszeitraum (Potentialgra- dient E), d.h. dem Zeitraum, in dem die Ionen in die jeweilige Driftkammer 14, 24 überführt werden. Die Potentialgradienten D, E verlaufen dabei parallel, was durch eine Umschaltung der Potentiale am jeweiligen Detektor 16, 26 realisiert wird.

Zusätzlich wird in dem lonenerzeugungszeitraum im jeweiligen Raum zwischen der ersten Injektionselektrode 12 und der ersten Zusatzelektrode 19 bzw. der zweiten Injektionselektrode 22 und der zweiten Zusatzelektrode 29 ein Potentialgradient ein- gestellt, der weitgehend neutral ist, d.h. im Wesentlichen dem Potentialgradienten A entspricht, dabei aber eine geringfügige Steigung entgegengesetzt zum Potential- gradienten D in der jeweils zugeordneten Driftkammer 14, 24 haben kann. Auf diese Weise kann durch die jeweilige Zusatzelektrode 19, 29 der Durchgriff des Feldes in die gemeinsame Ionisationskammer 13, 23 von der jeweiligen Driftkammer 14, 24 neutralisiert werden. Das Umschaltern der Potentiale kann auch gemäß Figur 15 erfolgen, wobei die Art des Umschaltens der Potentiale im Wesentlichen der Ausführungsform der Figur 12 entspricht. Wie bei Figur 12 werden bei Figur 15 die Potentiale an den Detektoren 16, 26 nicht umgeschaltet, was zu einem Potentialgradienten E führt, der betrags- mäßig geringer ist als der Potentialgradient D.

Die Figur 16 zeigt eine Ausführungsform eines lonenmobilitätsspektrometers mit axi- aler Anordnung der Driftkammern 14, 24, bei dem zusätzlich zu den Mehrfunktions- elektroden, d.h. der ersten und der zweiten Injektionselektrode 12, 22, und der ersten und der zweiten Zusatzelektrode 19, 29 jeweilige erste und zweite weitere Zusatze- lektroden 31 , 32 vorhanden sind, die der jeweiligen Zusatzelektrode 19, 29 in Rich- tung der jeweiligen Driftkammer 14, 24 vorgelagert sind.

Die Figur 17 zeigt vorteilhafte Potentialverläufe bei einem lonenmobilitätsspektrome- ter gemäß Figur 16. Durch die durchgezogenen Linien wird wiederum der Potential- verlauf während des lonenerzeugungszeitraums dargestellt, durch die punktierten Linien der Potentialverlauf während des loneninjektionszeitraums. Auf diese Weise lässt sich das Extended-Field Switching vorteilhaft realisieren, ohne dass das Poten- tial bzw. der Potentialverlauf D in der jeweiligen Driftkammer 14, 24 verändert werden muss. Durch die erste und zweite weitere Zusatzelektrode 31 , 32 kann dabei der Übergang des Potentialgradienten zwischen dem lonentor und der jeweiligen Drift- kammer reguliert werden.

Die Figur 18 zeigt ein lonenmobilitätsspektrometer mit paralleler Anordnung der Drift- kammern 14, 24, das im Wesentlichen der Ausführungsform der Figur 2 entspricht. In den Figuren 19 bis 22 werden vorteilhafte Potentialverläufe während des lonener- zeugungszeitraums und des loneninjektionszeitraums dargestellt. Hierbei wird in der oberen Hälfte des jeweiligen Diagramms der Potentialverlauf in der oberen Hälfte des lonenmobilitätsspektrometers dargestellt, und durch die untere Hälfte des Dia- gramms der Potentialverlauf in der unteren Hälfte des lonenmobilitätsspektrometers. Zur weiteren Unterscheidung wird hierbei der Potentialverlauf in der oberen Hälfte des lonenmobilitätsspektrometers mit einer durchgezogenen Linie dargestellt, der Potentialverlauf in der unteren Hälfte mit einer punktierten Linie. Diese Zuordnung gilt auch für die Figuren 24 bis 27 und 29 bis 32.

Die Figur 19 zeigt einen Potentialverlauf während des lonenerzeugungszeitraums, die Figur 20 einen zugehörigen Potentialverlauf während des loneninjektionszeit- raums. Es wird dabei davon ausgegangen, dass beide Field Switching lonentore eine gemeinsame Injektionselektrode 12, 22 nutzen, bzw. dass diese Injektionselektroden 12, 22 auf gleichem Potential liegen. Auch eine gemeinsame Gegenelektrode 11 , 21 wäre möglich. Die Figuren 19 und 20 zeigen dabei vorteilhafte Schaltzyklen in einem normalen Field Switching Betrieb der lonentore 10, 20. Eine Potentialumschaltung wird dabei lediglich an der jeweiligen Gegenelektrode 11 , 21 durchgeführt.

Die Figuren 21 und 22 zeigen im Unterschied hierzu Potentialverläufe, bei denen ei- ne Potentialumschaltung sowohl an den Injektionselektroden 12, 22 als auch an den Gegenelektroden 11 , 21 durchgeführt wird, was bei der Figur 22 zu dem sich über- kreuzenden Verlauf der Potentiale in den Ionisationskammern 13, 23 führt. Die Figur 21 zeigt hierbei wiederum den Potentialverlauf während des lonenerzeugungszeit- raums, die Figur 22 während des loneninjektionszeitraums.

Die Ausführungsform gemäß den Figuren 21 und 22 hat den Vorteil, dass die gleiche Feldstärke zwischen einem jeweiligen Paar von Gegenelektrode und Injektionselekt- rode herrscht, aber die Potentialdifferenz zwischen den Gegenelektroden 11 , 21 ge- ringer ist. Hierdurch kann z.B. Durchschlägen vorgebeugt werden. Zudem wird die Ansteuerung vereinfacht, da manche Potentiale mehrfach genutzt werden können. Wie man erkennt, erfordert die Ausführungsform gemäß den Figuren 21 und 22, die im Wesentlichen den Verfahren aus den Figur 11 , 12 entspricht, eine Potentialum- schaltung an den jeweiligen Detektoren 16, 26, wenn letztendlich der gleiche Poten- tialgradient in der Driftkammer 14, 24 erreicht werden soll. Alternativ kann das Poten- tial am jeweiligen Detektor konstant gehalten werden, was zu einem verringerten Po- tentialgradienten in der jeweiligen Driftkammer 14, 24 führt.

Die Figur 23 zeigt ein lonenmobilitätsspektrometer, das weitgehend der Ausfüh- rungsform der Figur 18 entspricht. Im Unterschied zur Figur 18 sind bei der Ausfüh- rungsform der Figur 23 der jeweiligen Driftkammer 14, 24 eine jeweilige erste und zweite Zusatzelektrode 19, 29 vorgeordnet. Dementsprechend kann bei der Ausfüh- rungsform der Figur 23 vorteilhaft das Extended-Field Switching in beiden lonentoren durchgeführt werden.

Die Figuren 24 und 25 zeigen mögliche Potentialverläufe bei der Ausführungsform der Figur 23, wobei die Potentialverläufe gemäß Figuren 24 und 25 weitgehend der Ausführungsform der Figuren 19 und 29 entspricht. Im Raum zwischen der jeweiligen Injektionselektrode und der Zusatzelektrode wird dabei ein Abschirmfeld mit einem entsprechenden gegensätzlichen Gradienten zum Feld in der jeweiligen Driftkammer erzeugt, um den Durchgriff des Feldes aus der Driftkammer in die Ionisationskammer zu neutralisieren. Die Figur 24 zeigt dabei den Potentialverlauf während des lonener- zeugungszeitraums, die Figur 25 den Potentialverlauf während des loneninjektions- zeitraums.

Die Figuren 26 und 27 zeigen vergleichbare Potentialverläufe zu den Figuren 21 und 22. Im Unterschied zu den Figuren 21 und 22 werden bei den Figuren 26 und 27 wiederum die entsprechenden Felder zwischen der Injektionselektrode und der Zu- satzelektrode zur Neutralisierung des Felddurchgriffs erzeugt. Die Figur 26 zeigt da- bei den Potentialverlauf während des lonenerzeugungszeitraums, die Figur 27 wäh- rend des loneninjektionszeitraums.

Die Figur 28 zeigt eine Ausführungsform eines lonenmobilitätsspektrometers, das weitgehend der Ausführungsform der Figur 23 entspricht. Im Unterschied zur Figur 23 sind bei der Ausführungsform der Figur 28 noch die bereits erwähnte weitere ers- te Zusatzelektrode 31 und die weitere zweite Zusatzelektrode 32 vorhanden. Die wei- tere erste Zusatzelektrode 31 ist dabei der ersten Zusatzelektrode 19 in Richtung der ersten Driftkammer 14 vorgelagert, die weitere zweite Zusatzelektrode 32 ist der zweiten Zusatzelektrode 29 in Richtung der zweiten Driftkammer 24 vorgelagert.

Durch diese Gestaltung der Elektroden kann bei der Ausführungsform der Figur 28 sowohl das Extended-Field Switching als auch das Doppel-Field Switching realisiert werden, d.h. das Komprimieren der lonenpakete im zweiten Kompressionsschritt. Die Figuren 29 und 30 zeigen vorteilhafte Potentialverläufe bei einem lonenmobili- tätsspektrometer gemäß Figur 28, die analog zur Umschaltlogik der Figuren 19 und 20 ausgeführt sind. Die Figur 29 zeigt die Potentialverläufe während des lonener- zeugungszeitraums, die Figur 30 während des loneninjektionszeitraums.

Die Figuren 31 und 32 zeigen Potentialverläufe, die analog zu der Ausführungsform der Figuren 21 und 22 sind. Erkennbar ist, dass insbesondere während des lonener- zeugungszeitraums ein relativ steiler Potentialgradient im Raum zwischen der jewei- ligen Zusatzelektrode und der weiteren Zusatzelektrode erzeugt wird. Die Figur 31 zeigt die Potentialverläufe während des lonenerzeugungszeitraums, die Figur 32 während des loneninjektionszeitraums.

Figur 29 und 31 zeigen aufgrund des steilen Potentialgradienten damit auch möglich Potentialverläufe für den zweiten Kompressionsschritt beim Doppel-Field-Switching.

Bezugszeichenliste

1 , 2 lonenmobilitätsspektrometer (erste IMS-Röhre, zweite IMS-Röhre)

3 lonisationsquelle

10 erstes lonentor

11 erste Gegenelektrode

12 erste Injektionselektrode

13 erste Ionisationskammer

14 erste Driftkammer

15 erste Felderzeugungseinrichtung

16 erster lonendetektor

17 erster Driftgas-Einlassanschluss

18 erster Driftgas-Auslassanschluss

19 erste Zusatzelektrode

20 zweites lonentor

21 zweite Gegenelektrode

22 zweite Injektionselektrode

23 zweite Ionisationskammer

24 zweite Driftkammer

25 zweite Felderzeugungseinrichtung

26 zweiter lonendetektor

27 zweiter Driftgas-Einlassanschluss

28 zweiter Driftgas-Auslassanschluss

29 zweite Zusatzelektrode

31 weitere erste Zusatzelektrode

32 weitere zweite Zusatzelektrode

A durchgezogene Linie

B gestrichelte Linie

C gepunktete Linie

D Potentialgradient

U elektrisches Potential

s Längserstreckung