四极滤质器试制小结

四极滤质器的原理是1953年由西德人Paul提出的(1), 1960年前,一直处于实验研究阶段, 1962年西德第一个做出商品四极滤质器,主要用于分任强测定[2]。 1964年,北京分析仪器厂与清华大学协作,研制四极滤质器,于1966年试制成功ZhL—01型四极滤质器性能样机,对其作为分任强计、探漏仪和化学分析质谱计的主要性能作了初步测试,在此基础上又试制了ZhL—02型分压强计。 一、基本原理 四极滤质器的原理及其计算公式已有大量文章介绍[1,3],这里仅复述如下。 (一)四极滤质器分离质量的基本原理。 在四根平行对称放置的双曲形电极上(图1)加电压: 叩一…     

锁相放大器应用在四极滤质器上的探讨

四极滤质器是通过静电计直接将离子流放大,然后转变成电压。它不但能检测出大于5×10~(-15)A的离子流,而且能根据离子流的多少,判断容器中某种气体成份的大小。这是目前四极滤质器的优点所在。但当某种气体的成份很少,以至它产生的离子流小于5×10~(-15)A时,就受到该仪器性能的限制。当然可使用讯号倍增管来放大离子流,但     

第六讲：真空测量

第六讲：真空测量刘玉岱（东北大学）三、分压力测量２．四极滤质器（上接１９９７第３期）四极滤质器又称四极质谱计。四极滤质器的质量分离原理是基于不同质荷比的离子在高频和直流四极场中，运动轨迹稳定与否来实现的。它是近代残余气体分析器中最为流行的无磁滤质器，...     

一组四极质谱计的高压力特性

着重给出了一组四极质谱计在高压力范围的工作特性。选用了四种不同长度的圆杆四级滤质器进行研究。所选圆杆四级滤质器的场半径均为2.744mm,场长度分别为30mm、50mm、80mm、140mm。所有四极质谱计都采用尼尔型离子源,离子检测器采用法拉第筒,并且在相同的条件下进行研究。实验结果表明:仪器的线性与滤质器的几何长度、工作频率以及离子进入滤质器的轴向能量有关。分析实验结果认为:滤质器中的离子与离子或分子的碰撞损失效应是决定四极滤质器线性的主要因素。同时还研究了离子进入滤质器时的能量分散对仪器分辨本领的影响,给出了高压力四极质谱计设计的一条有效途径。     

四极滤质器的应用

专题介绍 本文简述四极滤质器的工作原理和特点并介绍不同性能的四极滤质器的应用范围。 一、四极滤质器的原 理和特点 四极滤质器是根据不同质荷比的离子在特定的直流-高频双曲面电场中,运动轨迹的稳定与否来实现质量分离的。其性能指标在动态质谱计中是最好的,也是目前应用最广、最有发展前途的质谱仪器。 四极滤质器的原理示如图1,四根平行。对称放置的双曲面电极成对连接,加以直流-高频叠加电压:式中U-直流电压; V-交流电压幅值; ω-高频电压角频率。在不考虑边缘场的条件下,分析场内的电位分布为;式中 r0-双曲场内切圆半径(简称场半径…     

QMS101四极质谱计物理部分研制及适用性分析

针对四极质谱计国产化需求,研制QMS101型四极质谱计。该质谱计物理部分为90°离轴结构,采用轴向敞开式EI型离子源,四极杆长度203.2 mm,场半径4.157 mm,配备了法拉第板和微通道板型电子倍增器(MCP)两种检测器,其中电子倍增器90°离轴安装。QMS101四极质谱计质量检测范围1～1 040 amu,偏转电极工作下法拉第板和MCP均检测正常。四极滤质器出口到MCP表面的离子运动轨迹模拟和MCP增益衰减实验表明,MCP应用于四极质谱计应对离子聚焦和收集面积进行匹配。QMS101物理部分可作为一种通用型四极质谱计分析器,配备不同射频电源可覆盖大多数四极质谱计应用需求。     

四极滤质器中离子运动方程的近似解法及100%传输时的接受相图

本文提出了一种适用于四极滤质器研究的Mashieu方程的近似解法。所得之解有足够的精度,可用于理想场区的束流传输研究,从而得到了100％传输接受相图的一般形态。     

最近的滤质器及其应用I.工作原理和作为质谱计的各种特性

1.前言 1953年西德波恩大学的保尔(Paul)教授～[1]发表了四极滤质器,其后根据他们的研究开辟了实际应用～[2]的道路。1960年开始商品化以来,得到迅速的发展,现在占据了残余气体分析市场的大部分,又由于这个滤质器所具有的独特的性质以及装置不断在改进,其应用范围一直不断在扩大。 因为滤质器在动态质谱计中也是相当复杂的仪器,理解其工作原理是非常不易的,此外关于和磁偏转质谱计的优缺点的比较,也没有看见在以前的报告里有充分讨论。鉴于这样的现状,本报告包含了近年来的发展,为了现在使用滤质器的人或有兴趣的人,试着把滤质器从原理到应…     

四极质谱计非线性区的测量方法

通过离子在四极滤质器中与周围离子或分子碰撞现象的分析研究,对离子与离子或分子的碰撞损失模型进行了修正。导出了四极质谱计测量分压力的普遍关系式。利用这一关系式,可以解决四极质谱计在较高压力非线性医的测量问题。     

利用连读变电位封闭边界产生理想四极场

在真空技术中,四极场滤质器(QMF)已被最广泛地用作分析气体的工具。但直到目前为止,多数设计都只能得到“准双曲场”,即仅仅在靠近对称中心部分,其电位分布才满足理想四极场的关系。本文提出用两种形状的连续变电位封闭边界来产生严格的四极场。第一种方法是利用电位按COS2θ的关系作连续变化的圆形边界;第二种是利用电位按线性变化的正方形边界。它们都可以在所包含的面积内得到理想的四极场。具有规定截面形状的异形管,按需要的长度切断后即成为分析器。我们把这种分析器称为“魔管”。它具有较大的工作区比例、较低的加工精度要求,还存在着很多变型,及实际工作中有广泛使用的可能。     

四极滤质器在交叉分子束研究中的应用

四极滤质器在交叉分子束研究中的应用,为质谱技术开辟了一个新的应用领域。本文报道了在交叉分子束装置上研究Ba+N_2O化学发光反应时,四极滤质器完成的二项工作:(1)测试不同条件下超音速分子束中混合气体的成分和N_2O分子的相对数密度;(2)用时间渡越法(TOF)测试超音速分子束中N_2O分子飞行的平均速度,并且从理论上讨论了双元混合气体中N_2O/He载气比和喷嘴温度对N_2O分子速度的影响。实验和计算结果表明,载气配比对改变反应物N_2O的平动能作用很大,而喷嘴温度主要影响N_2O分子的振动能,对于平动能的影响相对小些。实验结果还表明,在反应区,分子束中N_20/He比例与喷管内混合气体的N_2O/He比例不同,前者大于后者。     

共振对四极滤质器中离子运动的影响

四极滤质器上使用辅助激励电压进行质谱分析时,当辅助激励电压的频率等于或接近四极场中离子运动的基频或谐振频率,就会引发共振现象。使用Matlab软件,对这一现象进行了仿真分析。在设定条件下,以一定步长逐渐增加辅助激励电压交流成分(RF电压)的频率,观察离子振荡幅度的变化。结果表明:在x和y方向的多个不同频率的辅助激励电压作用下,都出现了明显的共振现象。     

SZn-1型四极质谱计

四极质谱计又称四极滤质器,它的质量分离方法是基于不同质荷比的离子运动轨迹的稳定性不同,因此属于轨迹稳定式动态质谱计。 由于四极质谱计采用纯电场的分析机理,不需要磁场,因此没有磁铁。它具有体积小、重量轻和性能好的优点,自1953年问世以来,成为世界上发展最快、使用最广的一种小型动态质谱计。在国内,南京工学院曾在59至62年期间,对它进行了研制工作,制成了真空系统残余气体分压强测量的实验设备和检漏仪。北京分析仪器厂在64年制成了ZhL—01四极质谱计产品。 为了满足我国科学技术发展的需要,目前国内正在从事四极质谱计,包括它的…     

干扰电子流对四极滤质器性能的影响

本文介绍了用法拉第筒作为离子检测器的四极滤质器存在干扰电子流的原因。这种电子流对轻质量部分质谱的零输出基线起干扰作用,致使这部分谱峰的峰高不能很好地测量和记录。为消除这种现象,作者提出一种电子—离子分离器式离子检测器来代替常用的法拉第筒检测器,并取得了较好的效果。     

一个阴极实验高真空系统的质谱分析

一、问题的提出 一个以溅射离子泵为主泵的阴极实验高真空系统每次暴露大气后,离子泵的启动都很困难,并且离子泵工作几小时后,真空度只能在10-6托范围。系统经ZLS-23型氦质谱探漏仪检漏,没有发现明显的漏气。估计是溅射离子泵受油的严重污染,欲找出原因所在,以便采职相应的措施。我们用SZH型四极质谱管和SJX-1型四极质谱计电源,对此系统进行了质谱分析。 二、真空系统及其经历 图 1给出该实验系统。它以 ZTL/150型溅射离子泵为主抽泵。泵口接北票阀门厂的C G-130型高真空手动插板阀,阀板两面及转动手柄轴均用橡胶密封。闸阀上部通过不…     

可拆式场致显微管

由于超高真空获得的方便,一般都将场致显微管(FEM)制成不可拆的封闭结构(玻璃外壳),这对经常更换针尖样品的研究工作是不方便的,因此早有人提出FEM应制成可拆式结构。现将我们研制的一种玻璃-金属混合结构的可拆式场致显微管及其实验结果作扼要介绍。一、可拆式FEM管结构图1为可拆式FEM管结构图。它由三个部件组成:玻壳、三通管道(管身)和尾部阴极〔图2 (a),(b),(c)〕。玻壳采用标准示波管壳(5号玻璃)。玻壳内壁先均匀涂一层二氧化锡透     

FD-1型多功能超声分子束装置的研制

本文介绍了一种探测器可转动的新型多功能超声分子束设备,探测器的内外二室分别由两台离子泵进行抽气(高分辨率四极滤质器及离子-电子倍增器置于探测器的内室)。这内外二室各经不锈钢波纹管与离子泵相连接,因此,在离子泵位置固定的情况下,探测器可围绕碰撞中心转动120度。高压气体经喷口绝热膨胀及三级差分抽气而形成分子束,在喷管中氩气压强为600Torr时,分子束设备碰撞中心处的束流强度可达1.4×10~(17)个分子/厘米~2·秒,用可转动的探测器测得分子束发散角的半宽度约为2度。文中也给出了分子束由固体表面散射后的角分布曲线。最后,介绍了在激光诱导气固相反应中,反应速率将随入射氯分子平动能的增大而明显增加。     

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     

四极质谱计与电离真空计组合的分压强测定法

1.前言 由于真空材料和真空技术的进步,已经能够比较容易地实现高真空和超高真空,但是伴随着高真空和超高真空的发展,以电离真空计为代表的所谓全压强计的指示值,因残余气体成分不同而进行变化,因此难以掌握正确的压强值。 另一方面,虽然以滤质器为代表的四极质谱计进行残余气体成分分析的方法是最简单的,可是由于四极质谱计离子检测灵敏度经常在变动,故不能充分地稳定进行残余气体成分的定量分析,即分压强定量分析不稳定。 然而,掌握真空容器中残余气体的成分在半导体生产工艺中是个非常重要的因素,因此,为了稳定而高灵敏度地定量分析残余…     

JF-2型交叉分子束实验装置主机设计

这台装置由三大部分组成:真空系统、束源和检测仪器。气束源室、准直室、炉室、反应室和质谱室采用差级抽气。除质谱室用了一台离子泵外,各室均用油扩散泵抽气。束源之一是超音速喷射气束,另一个是加热电炉,其最高加热温度为1600℃,可产生各种金属原子束。当两束工作时,反应室的压强可维持在10~(-6)托左右。设计中考虑到了下列检测手段:①用于检测产物质量数、束强度和速度分布的四极滤质器;②用于化学发光反应产物分析的分光光谱仪;③用于产生激光诱导荧光的可调谐染料激光器;④用于观测反应产物化学发光角分布的照相机或 OMA(光学多通道分析器)。因此,这台装置可以用于下列实验研究。(a)化学发光反应产物的态分布;(b)用激光诱导荧光技术检测“暗”反应产物的态分布;(c)反应物的初始能态对反应的影响;(d)激光光解离。