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…     

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…     

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。     

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，...     

最近的滤质器及其应用——Ⅱ、装置及其应用

4.装置 4.1　离子源 如式所示,入射滤质器离子的能量分散容许有相当大的另散,因此无需考虑电离室内电位的均匀性。适用于残余气体分析的开放式的电离室正在普及。最近,图16那样的与B—A计构造相同的离子源已实际应用[14、15]。这个离子源由于电子在栅网状的电离室内外往返运动,电子的行程延长能增加离子的产生。在这个离子源里如果放射电流增多,由于电子的空间电荷的影响电离室内电位变得不均匀,然而几乎不影响滤质器的特性,所以能够增加放射电流来增加灵敏度。通常用1mA～5mA的放射电流工作,也有用50mA工作得到高灵敏度的[16]。为了避免…     

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。     

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…     

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     

小型磁偏转质谱计研究现状及进展

小型磁偏转质谱计因稳定性好、定量性好、丰度灵敏度高、结构简单、体积小、功耗低等特性,广泛应用于诸多领域实现原位实时气体成分分析。首先介绍了单聚焦磁偏转质谱计、串联式双聚焦磁偏转质谱计和正交式双聚焦磁偏转质谱计三种磁偏转质谱计的工作原理和特点,并对其最新研究现状进行了综述,最后介绍了微机电系统（MEMS）技术在质谱计小型化中的应用并对小型质谱计的发展方向进行了分析。     

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。     

电阻真空规的丝材料选择问题

一 电阻真空计的基本型式是指用金属丝作敏感元件的测量低真空气体压强的仪器。它是德国人M.S.Pirani(1880～1968)提出来的,故又称“皮拉尼真空计”或“皮氏计”。1906年,Pitani发表了关于电阻真空计的第一篇文章[1]。他是用惠斯通电桥、定温原理;就是说:使丝的电阻(亦即其温度)固定下来后,测定了在该温度下的气体热传导。 其后,C.F.Hale于1911年提出定压(或定流)式电阻真空计[2]。他采用直径28微米、长0.45米的铂丝,电路仍用惠斯通电桥。 30年代时,电子学技术的发展推动了电阻真空计的发展。H.H.Scott于1936年发表了“一种新型选择性电…     

小型磁偏转质谱计磁场的分析计算

磁偏转质谱计是根据离子在磁分析器中运动时,不同质荷比的离子有不同的偏转半径原理来实现质量分离的。磁场大小和分布对质谱计的性能影响较大,因而设计时需要对质谱计磁场分布进行精确计算。应用有限元法建立了计算质谱计磁分析器磁场的物理模型,并利用这一模型计算了磁分析器磁感应强度在空间的分布情况。结果表明,在半径分别为20 mm和50 mm的1/4圆弧轨道上,其磁场分布规律类似。由于边缘磁场效应,在磁铁边界区域约3 mm范围内,磁感应强度基本呈直线下降,这一结果为磁分析器的结构优化和边缘场补偿提供了理论依据。     

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。     

空间小型磁偏转质谱计的研制

随着我国空间探测的不断发展和精细化研究,质谱计在航天活动中起着越来越重要的作用,但空间用质谱计很难从国外进口,为了解决我国空间探测的急需,我们研制了完全自主知识产权的空间小型磁偏转质谱计,2012年11月在我国新技术试验卫星上实现了成功搭载,已经过近两年时间的空间测试,探测出了地球卫星轨道上的气体成分以及卫星放出的气体成分,空间小型磁偏转质谱计的研制成功将为后续质谱计在空间的广泛应用打下坚实的基础。空间小型磁偏转质谱计由物理部分、电控单元、高压电源三部分组成,体积170 mm×165 mm×165 mm,质量4.5 kg,功耗18 W,质量数范围:1~90 u,最小可检离子流10-13A。     

新型小飞行时间质谱计的研究

根据对分压强质谱计需求的迅速增长和飞行时间质谱计的新发展，研制了一种新型小飞行时间质谱计。在质谱计管的长度仅为25cm，质量范围可达1～1800原子质量单位时，对28N2 和129Xe 的实测质量分辨本领（m／△m）50%H分别优于200和300。可以预期，一种具有更高性能价格比的新型分压强质谱计将会沿此方向继续发展。     

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     

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。     

分压强质谱计校准装置的研制

分压强质谱计校准装置用于质谱计的校准,本介绍了分压强质谱计校准装置的结构,工作原理及分压强测量方法,并给出了分压强的不确定分析。