Spaltschneiden im Massenspektrometer

23.12.2025

Anwendung von Femtosekundenlaserspalten

Massenspektrometer fungieren als die „Augen“ der modernen Wissenschaft und messen Atom- und Molekulargewichte mit höchster Präzision. Von der Biomarkeranalyse in der medizinischen Diagnostik bis zur Materialidentifizierung sind Auflösung und Empfindlichkeit des Instruments von entscheidender Bedeutung.

Als zentrale Komponente des Ionenoptiksystems dient der Spalt der Fokussierung von Ionenstrahlen und der Filterung ihrer Flugbahnen. Die Kantenqualität und die geometrische Präzision des Spalts bestimmen direkt die Fokussierungsleistung und damit letztendlich die Genauigkeit des resultierenden Massenspektrums.

Warum traditionelle Werkzeuge versagen

Zur Verbesserung der Auflösung müssen die Spaltbreiten oft im Mikrometerbereich liegen. Traditionelle Verfahren wie EDM oder Standardlaser stoßen auf zwei entscheidende Nachteile:

Raue Seitenwände: Durch thermische Spannungen verursachte Grate und Mikrorisse streuen den Ionenstrahl, führen zu Rauschen und verringern das Signal-Rausch-Verhältnis.

Unvermeidbare Verjüngung (V-Form): Standardlaser erzeugen naturgemäß eine V-förmige Verjüngung (breiterer Einlass, schmalerer Auslass). Diese geometrische Asymmetrie führt zu Abweichungen im Ionenfluss und beeinträchtigt die Messgenauigkeit erheblich.

Unser Durchbruch

Trägerformung für hohe vertikale Seitenwände

Traditionelle Gaußsche Strahlen weisen eine ungleichmäßige Energieverteilung auf, was zu sich verjüngenden Seitenwänden führt.

Wir nutzen hochentwickelte Strahlformungsoptiken, um das Laserenergieprofil zu modulieren (z. B. Flat-Top- oder Bessel-Strahlen). Durch die präzise Steuerung der Strahlwechselwirkung erzielen wir 15 µm breite Spalte mit hochsteilen Seitenwänden. Dies gewährleistet eine gleichbleibende Spaltbreite von oben bis unten und ermöglicht einen ungehinderten Ionenfluss ohne Ablenkung.

Beherrschung harter und spröder Materialien

Neben herkömmlichen Aluminiumformen eignen sich Femtosekundenlaser hervorragend für Keramikformen. Das Verfahren verhindert die bei der mechanischen Bearbeitung häufig auftretenden Mikrorisse und Absplitterungen. Das Ergebnis ist eine glatte, polierfreie Oberfläche, die sich ideal für den hochwertigen Linsentransfer eignet.

Ultrakurze Pulskaltablation

Femtosekundenlaser (10⁻¹⁵s) tragen Material sofort ab, bevor es zu einer Wärmeübertragung kommen kann.

Selbst bei extrem schmalen Spalten erzielen wir glatte, gratfreie und oxidfreie Kanten. Dies minimiert die Ionenstreuung und maximiert die Empfindlichkeit des Instruments.

Kundenspezifische Schlitzarrays

Eine höhere Auflösung geht oft auf Kosten des Ionendurchsatzes.

Mithilfe präziser mathematischer Modelle können wir komplexe Schlitzanordnungen herstellen, die den Ionendurchsatz des Instruments deutlich erhöhen, ohne die Auflösung zu beeinträchtigen. Dies erfüllt die anspruchsvollen Analyseanforderungen komplexer Moleküle in der Biopharmazie.