Das Electrospray-Ionisierungs (ESI) Verfahren und die damit assoziierte Ionenquelle (Nobelpreis J. Fenn (2002)) haben die Massenspektroskopie revolutioniert. Damit war es erstmals möglich, sehr große Molekülionen fragmentationsfrei aus Lösung in die Gasphase zu überführen. Hierbei müssen mehrere differentielle Pumpstufen durchlaufen werden, um von Lösungen bei Atmosphärendruck zu isolierten Ionen im Hochvakuum zu gelangen. Die bisherigen ESI-Quellenkonfigurationen sind meist für Anwendungen in der analytischen Massenspektrometrie optimiert worden. Entsprechend sind die notwendigen massenselektierten Ionenströme kaum grösser als 10 pA – womit wiederum die Pumpen klein dimensioniert sein können. Will man aber die Fähigkeiten der ESI-Methodik voll ausschöpfen um z.B. neuartige Dünnschichtproben per Ionenstrahlabscheidung zu erzeugen braucht man signifikant höhere Ionenströme (und größere Pumpen). Es gibt schon erste Erfolge in dieser Richtung vor allem mit der Zielsetzung, Proben für die Rastertunnelmikroskopie von nicht-sublimierbaren Substanzen unter Ultrahochvakuumbedingungen zu erzeugen [1-3]. Allerdings reichen die Ionenströme dieser Aufbauten noch nicht aus, um damit routinemäßig Materialien zu erzeugen [4].
In dieser sechs-monatigen Master Arbeit sollen verschiedene neue Ansätze untersucht werden, um höhere massenselektierte ESI Ströme zu erhalten. Dafür steht zu Verfügung: ein Pumpstand ausgestattet mit ausreichender Pumpkapazität, ein Quadrupolmassenspektrometer sowie eine modulare ESI-Ionenquelle mit Ionentrichter. Die Arbeit wird mit der Charakterisierung der bestehenden ESI-Quellkonfiguration beginnen. Wie hängt der erzielte Ionenstrom ab von den Dimensionen der ESI-Transferkapillare? Lässt sich der Ionenstrom durch Modifikation der Geometrie des Hochdruckbereichs verbessern? Kann man mehrere ESI-Nadeln gleichzeitig betreiben? Dazu sollen vorbereitende Simulationen der Ionentrajektorien, einfache mechanische Konstruktionen (in Zusammenarbeit mit der Werkstatt des Instituts) sowie auch ESI Messungen unter realistischen Bedingungen durchgeführt werden. Als Resultat der Master Arbeit soll eine neuartige Ionenquelle zur Verfügung stehen, die dann in der Arbeitsgruppe für zukünftige ESI-Depositions-Experimente eingesetzt werden soll.
[1] S. Rauschenbach et al., Advanced Materials, 24, 2761 (2012)
[2] N. Hauptmann et al., J. Phys. Chem. C, 117, 9734 (2013)
[3] D. Kondratuk et al., Angew. Chem. Int. Ed., 51, 6696 (2012)
[4] „Properties of non-IPR fullerene films versus size oft he building blocks”, Daniel Löffler, Seyithan Ulas, Stefan-Sven Jester, Patrick Weis, Artur Böttcher and Manfred M. Kappes, PCCP, 12, 10671 (2010)
