四极质谱计校准和应用研究系统

为了满足对四极质谱计定量分析的需求,建立了一台四极质谱计校准与应用研究系统。该系统可用于四极质谱计分压强灵敏度及图样系数的校准和四极质谱计稳定性的研究,并可用作演示系统。为实现在各种应用条件下的分析应用,本系统采用四种进样系统,把四极质谱分析器与被测系统连接起来,即超高真空条件下直接进样、10~(-2)～10~2Pa压强分析时的分子流动态进样、高压强下直到大气压的毛细管进样以及微量气体分析时的静态或准静态进样系统。     

大质量数四极质谱计技术研究

大质量数四极质谱计主要用于密闭有人环境中微量有毒、有害气体的检测。基于质量数范围1～1 024 amu、绝对分辨本领1 amu的需求,进行了大质量数四极质谱计关键参数设计分析,完成了总体方案设计和测试分析。测试结果表明,该四极质谱计的质量数范围覆盖1～1 024 amu的设计参数,最佳分辨本领可以达到1 amu以下。     

污染对四极质谱计性能的影响

本文就四级质谱计污染对性能的影响进行了详细研究,分析了污染产生的过程,给出了污染前后离子源特性的变化;并对四极杆污染后离子工作点的变化进行分析计算,由此得出污染子注传输性能的影响,最后提出了克服和减污染影响的方法。     

四极质谱计定量分析的研究

一般认为，用作真空残气分析的四极质谱计是很难进行定量分析的。通过对四极质谱计测量过程的理论分析，指出了用四极质谱计获得可靠的定量结果的条件及由此产生的分析方法和限制因素。重点分析了四极质谱计的稳定性、线性、灵敏度、分辨本领。同时指出了实现四极质谱计定量分析可能的努力方向。     

同位素法拓展四极质谱计的校准范围

通过对质谱计校准的分析,指出了超高真空范围校准质谱计存在的困难。详细介绍了可用于质谱计校准的同位素法,并将其用于四极质谱计的灵敏度因子校准。校准范围在用动态法校准的基础上提高了近三个数量级。实验结果证实:在轻质量范围(超高真空常见气氛的质量范围)内,四极质谱计的质量歧视效应不妨碍同位素校准法的应用。     

四极质谱计灵敏度与离子源参数关系的实验研究

本通过改变QMS422型四极质谱计离子源的发射电流、阴极电压和聚焦电压等参数值，测量了质谱计灵敏度的相应变化，给出并分析了实验结果。实验结果表明，对质谱计离子源参数进行调节，可以优化质谱计的灵敏度并使之达到最大值。     

四极质谱计在真空检漏中的应用

介绍了使用四极质谱计进行真空检漏的原理和方法,分别对超高和极高真空系统做了检漏实验研究，并取到了满意的结果。四极质谱计检漏有检漏仪检漏无法比拟的优点，适合在真空工程中推广应用。     

高压力四极质谱计在镀膜中的应用

磁控溅射镀膜过程中的气氛组分及其分压力分布是决定膜质量的重要因素。本文用本所研制的高压力四极质谱计(HPQMS)对磁控溅射镀银过程的原位气氛进行了应用性研究。结果表明:这种高压力四极质谱计可对镀膜过程的气氛进行原位分析,并可以用它研究溅射镀膜中的二次反应过程和控制界面质量,特别是对有油系统的气体原位分析能监控和稳定镀膜的工艺。     

四极质谱计灵敏度与离子源参数关系的实验研究

本文通过改变QMS4 2 2型四极质谱计离子源的发射电流、阴极电压和聚焦电压等参数值 ,测量了质谱计灵敏度的相应变化 ,给出并分析了实验结果。实验结果表明 ,对质谱计离子源参数进行调节 ,可以优化质谱计的灵敏度并使之达到最大值     

分压力质谱计校准装置的性能测试及校准实验

介绍了分压力质谱计校准装置的性能指标,并用分压力质谱计校准装置校准了一台四极质谱计,给出了灵敏度、图样系数、线性、质量刻度、分辨本领等校准结果,还研究了气体之间的相互影响.     

装有贝塞尔盒型能量分析仪的电离规和四极质谱计的研制

贝塞尔盒型能量分析仪由三部分组成 :一个圆筒形电极、一个中心圆盘和两个带中心孔的侧板 ,该分析仪结构简单、结实 ,十分适用于电离规和四极质谱计上。对电离规而言 ,分析仪被放置于电离器及离子收集器之间。在栅型电离器中所产生的离子被分离并注入到能量分析仪中。分析仪依据其激发的能量把电离器中产生的气相离子和栅网表面上脱附的电子激励解吸的离子分离开。如果应用一个法拉第杯型离子收集器和一个灵敏的直流放大器来进行离子流测量的话 ,那么该电离规测量范围在 10 - 1 0 ～ 10 - 3Pa之间。当二次电子倍增器采用脉冲计数方法时 ,所测量的压力范围在 10 - 1 1～ 10 - 6 Pa之间 (Ax TRAN,ISX2 ,U L VAC公司 ) .其典型灵敏度对氮气而言为 (6 .7± 0 .2 )× 10 - 3Pa- 1 和对氢而言为 (2 .3± 0 .0 4 )× 10 - 3Pa- 1 。对四极质谱计而言 ,能量分析仪被置于在电离器和四极滤质器之间。装有该分析仪的质谱计 ,给出了没有电子激励解吸离子的简单质谱。该分析仪能使四极质谱计的离子收集器免受从栅网表面发射的 X射线的辐射 ,和从电离器中的离子以及被激发的分子在退激励过程中释放的紫外线的辐射。这种屏蔽作用改善了在 10 - 3Pa范围内的气体中微量杂质的检测极限 ,使之降至亿分之几     

四极质谱计用作等离子体诊断时的几个问题

四极质谱计用于等离子体诊断时常常面临质谱计工作上限问题和四极质谱计离子源所产生的本底组分分压强导致测量结果有较大误差的问题，为使四极质谱分析能作为等离子体诊断的常规手段，必须拓展四极质谱计量量上限和分析离子源产生的附加本底的特点并加以扣除，确保作为等离子诊断时的测量精度。     

Stability tests of quadrupole mass spectrometer by two-stage flow-dividing system

Stability tests of two quadrupole mass spectrometers (QMSs) were performed using a two-stage flow-dividing system from the following viewpoints: (1) fluctuation and drift of ion current, (2) repeatability of ion current, (3) change in ion current owing to prior conditions of use, (4) long-term stability of sensitivity, and (5) interference effect. These tests were performed at the pressure from 8 × 10⁻⁶ Pa to 8 × 10⁻⁴ Pa using N₂, Ar, He, and H₂.The fluctuation and drift of two QMSs over 1 h were within 2%. The repeatabilities at pressures of 8 × 10⁻⁶ Pa and 8 × 10⁻⁵ Pa were within 2% during eight cycles with an interval of 1 h between each cycle. However, the repeatability at 8 × 10⁻⁴ Pa increased to be within 4%. The changes in sensitivities of QMS-1 and QMS-2 for 757 days were less than ±15% and less than ±25%, respectively. The change owing to the interference effect was less than 2% while the partial pressure of the interference gas was under 2 × 10⁻⁴ Pa. However, both positive and negative changes were observed less than 60% with increasing the partial pressure of the interference gas until 8 × 10⁻³ Pa.     

四极质谱计在一些外星球大气成份分析中的应用

四极质谱计多次搭载在探测器上对金星、土星、木星、土卫六等外星球表面大气成份进行了分析,获得了一些有价值的信息.本文分析了四极质谱计在空间应用时面临的问题;以具体的空间探测任务为例.探讨了质谱计设计的成功和不足之处,以及未来空间探测任务对四极质谱计提出的新要求.     

New leak element using sintered stainless steel filter for in-situ calibration of ionization gauges and quadrupole mass spectrometers

A new leak element using a sintered stainless steel filter with a pore size of less than 1 μm has been developed for in-situ calibrations of ionization gauges (IGs) and quadruple mass spectrometers (QMSs). The gas flow through this leak element realizes molecular flow at an upstream pressure of less than 10⁴ Pa. This new leak element, which is a kind of open-type standard leak, has four advantages. (1) Calibrations for various gas species are available only with this single leak element because the conductance is easily compensated for gas species by molecular mass. (2) Calibrations with multiple pressure points are easily available because the conductance is constant against changing upstream pressure. (3) Calibrations for a gas mixture are available because the interference effect between gas molecules in a gas mixture is negligible. (4) The dependence of flow rate on temperature is small and is compensated theoretically. These advantages were experimentally demonstrated. The stability and uncertainty of the leak element were also evaluated. The changes in the conductance of this leak element were less than 3% over one year. Since the conductance is typically 10⁻¹⁰ · m³/s, the reference gas flow in the range from 10⁻⁸ Pa · m³/s to 10⁻⁶ Pa m³ is obtained by changing the upstream pressure from 10² Pa to 10⁴ Pa with an uncertainty of approximately 6%.     

分压力质谱计的校准

分压力质谱计的校准是一个没有完全解决的难题。本文只是从普遍的原则介绍了校准分压力质谱计时应注意的问题，如分压力质谱计的调整、校准前的检查等。还对最新的四种分压力质谱计推荐校准方法及相应的校准装置做了描述。最后对兰州物理研究所研制的分压力质谱计校准装置进行了简要介绍，供从事分压力质谱计校准研究的工作者参考。     

氦质谱检漏仪的误差分析

本文通过对氦质谱检漏仪产生误差的各种因素进行综合分析,运用误差理论,最后计算出合成误差．     

小型磁偏转质谱计离子源设计与验证

离子源是质谱计的"心脏",其很大程度上直接决定了质谱计的灵敏度、分辨率等主要性能指标,因此需要对其结构和供配电关系等精心设计。针对空间环境探测应用目标,开展了小型磁偏转质谱计离子源的设计、仿真分析和试验测试。阐述了离子源的设计结构、供配电关系以及仿真分析和试验验证情况。通过分析得到了电压参数对离子束引出能力和束发散角的影响结果,通过试验验证了离子源的主要性能指标和抗力学环境能力满足设计要求。