当前位置:首页> 行业技术
行业技术

扇形场质谱仪的工作原理

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-05-08 10:36:11 * 浏览: 0
由于其简单而坚固的设计,扇形场质谱仪用于氦气泄漏检测器。它们的质量范围限制在2u(氢分子)和4u(氘原子)之间。这使得构建小型,紧凑但非常强大的质谱仪成为可能。工作原理扇形质谱仪的工作原理如图6.3所示。图6.3:180度,扇形质谱仪的工作原理中性气体粒子通过电子碰撞在离子源中被电离(图6.4a)。得到的电子具有质量m和负载q,并且电子通过电势梯度U朝向扇形磁场移动,同时产生动能。公式6-1:动能,即它们以一定的速度通过风扇区域。这里,电荷是相同的,并且电子的速度和行进一定距离所花费的时间取决于质量。这由飞行时间质谱仪直接利用以实现分离质量。在扇形场质谱仪中,离子勾勒出由洛伦兹力产生的均匀磁场中的圆形路径。洛伦兹力垂直于速度和磁场作用并作用于移动的离子。公式6-2:洛伦兹力在半径为r的圆形路径上,洛伦兹力等于向心力。公式6-3:力的平衡这用于计算路径的半径。公式6-4:路径半径用于泄漏检测器的扇形场质谱仪配有永磁体,可提供恒定的磁场,如图6.3所示,位置垂直于图像平面。质谱仪的调节方式使得单个电荷氦s *在撞击检测器后首先通过孔口然后通过出口狭缝z *。所有其他分子都不能通过狭缝并重新中和。测量的氦离子电流与氦分压成比例。从等式6-4可以看出,路径的半径可以通过加速电压U来改变。实际上,使用不限于偏转4氦,而是还限于偏转具有以下比率的离子: 2:3朝出口狭缝检测气态氢和3氦。在泄漏检测中,为了获得氦测试气体的高检测灵敏度,扇形场质谱仪配备有灵敏检测器。直接金属收集器(法拉第杯)不再满足当前的要求,因此现代泄漏测试仪结合了微通道板和非常紧凑的结构,具有高增益和低噪音。这些玻璃微通道板两侧都有金属涂层,有大量的精细通道,以非常小的角度通向端面(图2)。 6.4b)并且内表面也涂有涂层。如果离子撞击表面,则通过施加到板上的电压触发并加速二次电子雪崩。根据等式6-4,轨迹半径与磁场成反比。可用于永磁体的材料对磁场强度有限制。这导致氦质谱仪的典型半径约为10cm。为了确保离子轨迹不受碰撞的阻碍,平均路径长度必须大致相同的数量级。因此,氦扇形场质谱仪的z *大的连续工作压力约为10-5hPa。