線振動(dòng)質(zhì)譜儀(靜電質(zhì)譜儀)
2025年05月06日 10:16:18
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1950年,特雷特納(Tretner)發(fā)明了線振動(dòng)質(zhì)譜儀,它也是一種純電場(chǎng)質(zhì)譜儀。儀器探頭的小尺寸類似于電離計(jì)的尺寸,可用于監(jiān)視壓力的快速變化。儀器的工作原理如圖12-31所示。陰極K發(fā)射的電子(發(fā)射的電子流的強(qiáng)度由控制電極W控制),使網(wǎng)格形端子電極A內(nèi)的氣體分子電離。產(chǎn)生的離子被線性離子阱俘獲加速,沿分析場(chǎng)的軸進(jìn)行線性振蕩。阱中離子振蕩頻率與其質(zhì)荷比之間的關(guān)系為公式中UO勢(shì)阱的z *大DC勢(shì),K-是與阱長(zhǎng)度相關(guān)的結(jié)構(gòu)常數(shù), m / e質(zhì)荷比。如果將調(diào)制電壓施加到電極A,并且該頻率等于阱中離子的振蕩頻率,則該離子處于共振狀態(tài)。在每次振蕩期間,新離子會(huì)添加到共振離子組中。因此,該同步離子基團(tuán)的電荷將逐漸增加到一定的平衡值,并且在圖12-31的線振動(dòng)質(zhì)譜儀的示意圖中,在信號(hào)電極上會(huì)產(chǎn)生位移電流J。輸出強(qiáng)度等于某種氣體成分的分壓。感應(yīng)信號(hào)。在現(xiàn)場(chǎng)分析非共振離子。經(jīng)過(guò)幾次振蕩后,它們會(huì)形成空間電荷,但無(wú)法輸出感應(yīng)信號(hào)。它們只能以噪聲的形式存在。它們的強(qiáng)度約占共振離子強(qiáng)度的3%。在質(zhì)量掃描中,RF電壓的頻率會(huì)發(fā)生變化。 1962年,從與光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的角度出發(fā),特雷特納對(duì)線振動(dòng)質(zhì)譜儀進(jìn)行了更詳細(xì)的理論分析,并推導(dǎo)出了儀器的分辨能力的表達(dá)式Lmdash,mdash和電勢(shì)的長(zhǎng)度公式中的rz *。 mdash,mdash,z *共振離子基團(tuán)的橫截面的大半徑。德國(guó)Leybold公司的mdash,mdash,Larvitron的性能指標(biāo):質(zhì)量范圍為2umdash,250u,分辨率為20,靈敏度常數(shù)為2.3倍,10 ^ -41 / Pa,工作壓力范圍為10 ^ -2Pamdash,10 ^ -7Pa,頻率范圍為0.5H?1.7H,發(fā)射電流為0.5mA?10mA,探頭長(zhǎng)度為100mm,直徑為25mm,質(zhì)量與頻率的關(guān)系為f工廠m = 2.5Hz。蘇聯(lián)還生產(chǎn)了兩種類型的線振動(dòng)質(zhì)譜儀。一種AMH-1C線性振動(dòng)質(zhì)譜儀,其指標(biāo)為:質(zhì)量范圍2umdash,250u,工作壓力范圍10 ^ -2 Pamdash,l0 ^ -6Pa,分辨能力(峰高50%)10-20,另一臺(tái)儀器AII皿II-2線振動(dòng)質(zhì)譜儀,其指標(biāo)為:質(zhì)量范圍2umdash,200u,工作壓力范圍10-3Pamdash,l0-7Pa,分辨力(峰高10%)15-25,分辨力(峰高50%)25到40. Teubner(1964)提出了線振動(dòng)質(zhì)譜儀的另一種工作模式,該模式是周期性地改變勢(shì)阱的振幅并固定調(diào)制電壓的頻率(以保持離子的聚焦條件不變),以便確保選擇要放大的信號(hào)。與傳統(tǒng)的工作方法相比,該方法的關(guān)注點(diǎn)是:消除了非共振離子的干擾,消除了諧波峰值,增加了輸出信號(hào)的線性范圍。缺點(diǎn)是,為了在分析儀中形成所需的電場(chǎng),必須使用大型排斥脈沖,從而使定量分析更加困難。邁耶(Meyer)于1974年提出了一種消除線性振動(dòng)質(zhì)譜儀非共振離子空間電荷,提高儀器靈敏度和分辨率的新方法。該儀器使用17個(gè)雙曲面電極代替圓柱電極。電極墊由傳統(tǒng)的四極質(zhì)譜儀供電方法供電(圖12-32),每個(gè)電極由分壓器供電(圖12-33)。分析場(chǎng)坐標(biāo)X,y和Z處的電勢(shì)是公式中r0雙曲面電極的內(nèi)切圓半徑,z *大直流電勢(shì)U勢(shì)阱的直徑,L勢(shì)阱的長(zhǎng)度以及U-四極直流電壓,V-四極場(chǎng)交流電壓幅度,wmdash,mdash,四極場(chǎng)交流電壓的角頻率。當(dāng)在電極組的一端產(chǎn)生離子時(shí),動(dòng)能為零的離子沿Z軸振動(dòng)。此時(shí),只有滿足Mathieu方程穩(wěn)定解的那些離子才能保留在分析字段中。非共振離子由于軌道不穩(wěn)定而消失,因此分析場(chǎng)可以存儲(chǔ)更多的共振離子,從而提高了線性振動(dòng)質(zhì)譜儀的靈敏度和分辨率。
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