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，...     

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…     

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。     

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     

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…     

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。     

新型玻璃四极滤质器管

本文叙述了一种新型的玻璃外壳四极滤质器管。它采用了分离规式离子源及最佳过渡场设计。整管具有四根备用灯丝。四极杆直径8毫米,长100毫米,用单一陶瓷环固定,结构巧妙,简单,价格低廉。经正式鉴定,性能良好,灵敏度(对氮28)为1×10~(-4)安/托,分辨率(按5％峰高定义,对Kr 84)为140,整管可耐300℃烘烤。它完全可满足一般玻璃真空系统中残余气体分析的需要。特别是管子内部的结构清晰可见,一目了然,更适用于教学演示和实验。本四极滤质器管可直接与定型生产的ZLS-150电源或廉价的ZLS-100电源联用。     

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。     

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。     

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…     

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。     

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。     

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。     

等离子体装置器壁的直流和高频辉光放电清洗

本文描述直流辉光放电、10兆周高频加直流辉光放电原理和实验方法。给出了几种工作气体(H_2,He,Ar,N_2和空气)在30升圆筒形真空室中进行直流辉光放电、直流加高频辉光放电时起辉和灭辉气压随外加电压变化实验结果。实验表明,对于几百伏外加电压下H_2,He,Ar气可在10~(-1)帕气压下起辉;可以维持到10~(-2)帕气压才灭辉。几百伏直流电压附加10兆周高频电源可使起辉气压和灭辉气压下降几倍。空气和氮气比氢更易起辉。对HT-6M托卡马克真空室进行了几十小时常温和100℃中温烘烤条件下辉光放电清洗效果比较,表明边烘烤边辉光放电对水的清洗作用更好。实验由四极质谱仪监测,并用真空传输装置将样品传送到俄歇谱仪中分析放电前后表面成分的变化。对放电有关问题进行了讨论。     

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     

对高压直流输电原理与运行的探讨

高压直流输电是现代电力电子技术在电力系统中最成功的应用之一,具有运行方式灵活、快速准确的电流电压和功率控制等特点。是我国电力工程的重要组成部分．本文我们将针对高压直流输电原理及运行问题展开论述及探讨。     

浅谈高频保护中的分时接收法

目前在我国电力系统中,高频保护正被广泛应用在220-500KV不同电压等级的超高压线路上．作为全线速动的主保护。文章介绍了高频保护中分时接收法的工作原理和其优点。     

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…     

高频开关直流电源系统的应用

高频开关直流电源装置，节能效果显著，高可靠性和优秀的各项技术性能指标、全自动化管理。产品应用有源嵌位、零电压、零电流软开关及无主式双向通讯等新技术、产品的设计有创新和突破，是电力系统自动化的首选产品。本文简要介绍了原有直流电源的存在问题，以及改造后的高频开关直流电源的性能特点和工作原理，在运行过程中显现的安全稳定性能。     

射频直交比对四极质量分析器性能影响分析

四极质量分析器是四极质谱仪的核心部件,在四极杆上连接的射频电源中包含直流电压分量和高频交流电压分量,其两者比值会对四极质谱仪的性能产生重要影响.采用四阶龙格库塔方法求解微分方程,对四极质量分析器中离子运动轨迹进行仿真,并设计实验对四极质谱仪样机进行射频模块电学参数调试.结果表明,随着射频直流电压和交流电压比值的升高,四...