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參數(shù)
真空質(zhì)譜計的主要參數(shù)有質(zhì)量范圍、分辨能力、靈敏度、最小可檢分壓強、最高工作壓強。
① 質(zhì)量范圍:在滿足一定分辨能力和靈敏度的要求下，所能分析的質(zhì)量范圍，用原子質(zhì)量單位或質(zhì)量數(shù)表示。
② 分辨能力:表征質(zhì)譜計可分辨兩個相鄰離子譜峰的能力。
③ 靈敏度:在一定發(fā)射電流下，儀器檢測的氣體離子流與其在離子源中分壓強的比值。
④ 最小可檢分壓強:這一參數(shù)反映質(zhì)譜計靈敏度和儀器檢測離子流信號能力的綜合性能。
⑤ 最高工作壓強:質(zhì)譜計允許工作的最高總壓強。
真空質(zhì)譜計的主要類型有:磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計、回旋質(zhì)譜計、四極質(zhì)譜計和飛行時間質(zhì)譜計。
種類
磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計
根據(jù)離子在垂直于直流磁場的平面運動時，不同質(zhì)荷比的離子具有不同的偏轉(zhuǎn)半徑的原理實現(xiàn)質(zhì)量分離。改變加速電壓或磁場強度，便可依次檢出各種不同的離子。常見的磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計有半圓形（偏轉(zhuǎn)180°,圖1）和扇形（偏轉(zhuǎn)90°或60°） 兩種。磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計的特點是結(jié)構(gòu)簡單、有較高分辨能力和較高靈敏度、質(zhì)譜峰形好、對污染不敏感、質(zhì)量歧視小、便于作定量分析;缺點是需用磁鐵、安裝調(diào)整不方便。
回旋質(zhì)譜計
根據(jù)離子在正交的高頻電場和直流磁場中回旋諧振運動的原理實現(xiàn)質(zhì)量分離（圖2）。改變高頻電場頻率便可依次檢出各種不同的離子。回旋質(zhì)譜計的特點是體積小、零件少、電極可高溫除氣、靈敏度較高、質(zhì)量歧視較小，適用于小型超高真空系統(tǒng)和電子器件內(nèi)殘余氣體定量分析。它的缺點是對高質(zhì)量離子分辨能力低（一般只用于分析質(zhì)量數(shù)小于100的離子），最高工作壓強較低，需要磁鐵等。
四極質(zhì)譜計
又稱四極濾質(zhì)器，根據(jù)不同質(zhì)荷比的離子，在直流和高頻雙曲面電場中運動的軌跡穩(wěn)定與否來實現(xiàn)質(zhì)量分離（圖3）。分析器由四根平行的雙曲面形或圓柱形的桿組成，相對的兩根桿相連，形成兩對電極，分別加上電壓±（U+Vcoswt），其中U為直流電壓，V為高頻電壓幅值，w為角頻率,t為時間。與電場參量相適應(yīng)的離子運動軌跡是穩(wěn)定的，其中橫向振幅不大于場半徑r0的離子能通過分析器并被離子收集極接收;質(zhì)荷比偏大的離子對高頻電場有較大的運動慣性，它主要受直流電場驅(qū)動,最后與y向電極相碰，不能通過分析器;質(zhì)荷比偏小的離子運動慣性小，主要受高頻電場激勵，產(chǎn)生振幅不斷增大的振蕩運動，最終與x向電極相碰,因而也不能通過分析器。儀器通常保持ω一定，U與V的比值約為1:6,同時改變U、V值以實現(xiàn)質(zhì)量掃描。與四極質(zhì)譜計工作原理相似的儀器還有單相質(zhì)譜計和三維四極質(zhì)譜計。四極質(zhì)譜計的特點是不需要磁鐵、結(jié)構(gòu)簡單、有較高的靈敏度和分辨能力、工作壓強范圍寬、掃描速度快、質(zhì)量標(biāo)度呈線性，因而得到廣泛應(yīng)用。缺點是對大質(zhì)量數(shù)的離子質(zhì)量歧視效應(yīng)較大。
飛行時間質(zhì)譜計
利用能量相同而質(zhì)量不同的離子具有不同的速度，飛越漂移區(qū)經(jīng)歷時間不同的原理實現(xiàn)質(zhì)量分離。飛行時間質(zhì)譜計的特點是機械結(jié)構(gòu)簡單、分析速度快（微秒級）、離子利用率高、靈敏度高、能在較高的工作壓強下工作，缺點是儀器體積大，測量與控制電路復(fù)雜。
其他類型真空質(zhì)譜計還有射頻質(zhì)譜計、諧振感應(yīng)質(zhì)譜計等。
質(zhì)譜分析與分壓強測量
真空質(zhì)譜計獲得的質(zhì)譜圖能反映被分析氣體的成分，質(zhì)譜圖中每一個峰對應(yīng)一種質(zhì)荷比的離子。但是一種氣體可能有不只一個峰，即除主峰外還包含一系列副峰（碎片峰和同位素峰），如果是混合氣體，則所有相同質(zhì)荷比離子的譜峰將疊加在一起，因此，從質(zhì)譜圖中不能直接讀出各種氣體的分壓強值。碎片峰強度與主峰強度的比值稱為碎片的圖像系數(shù)。圖像系數(shù)與質(zhì)量歧視效應(yīng)有關(guān)。各種質(zhì)譜計都存在一定程度的質(zhì)量歧視效應(yīng)，即相同峰高的兩種氣體即使電離幾率相等，也不對應(yīng)相同的分壓強。但是對于某一確定的質(zhì)譜計來說，在恒定工作條件下對某種氣體碎片的圖像系數(shù)是一定的，因而分壓強值可根據(jù)氣體的圖像系數(shù)和氣體的相對靈敏度通過計算得出。氣體的圖像系數(shù)和相對靈敏度，須在恒定工作狀態(tài)下注入已知質(zhì)量數(shù)的單純氣體加以校準(zhǔn)。
參考資料
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