Лекция ВАКУУМ (РЛ-6) (2015) студентам
.pdfРадиочастотный динамический МС (омегатрон)
В коробке датчика, присоединенного к вакуумной системе,
создаются перпендикулярные постоянное магнитное поле
напряженностью Н (с помощью внешних магнитов) и
переменное электрическое поле с разностью потенциалов U,
создаваемое пластинами 3. Электрическое поле меняет
полярность с частотой f (f = 0.1-1.5 МГц, т.е. представляет
полосу “радиочастот”). |
q H |
|
f |
||
2 M |
||
|
Радиочастотный динамический МС (омегатрон)
Импульсный времяпролетный динамический МС (хронотрон)
Импульсный времяпролетный масс-спектрометр
(хронотрон) имеет схему работы, заключающуюся в
одновременном запуске всех имеющихся в зоне ионизации
ионов (различных масс) в “трубу дрейфа”. Ионы,
образованные в ионной камере, выталкиваются из нее под
действием импульса напряжения и попадают в ускоряющее
электрическое поле. В дальнейшем при движении ионов
происходит их разделение по массам.
Импульсный времяпролетный динамический МС (хронотрон)
1 – катод; 2 – фокусирующий электрод; 3, 9 – диафрагма; 4 – запирающая сетка; 5 – ускоряющая сетка; 6 – труба дрейфа; 7 – коллектор ионов; 8 – прибор регистрации ионного тока; 10 – анод; 11 – ускоряющий электрод (для ионов)
Время пролета t ионом расстояния L зависит от его массы, так как при прохождении разности потенциалов U он набирает
скорость: |
V 2Uq /M |
|
тогда |
t L /V L M /(2qU ) |
т.е. время пролета расстояния L зависит от массового
числа иона.
На выходе области дрейфа образуются “пакеты ” ионов одинаковых массовых чисел, которые через различные промежутки времени поступают на коллектор ионов и создают
кратковременные импульсы напряжения.
Импульсный времяпролетный динамический МС (хронотрон)
Результаты
Значения напряжений импульсов пропорциональны
парциальным давлениям анализируемых газов. Картину
спектра получают на электронно-лучевой трубке, где
вертикальное отклонение луча пропорционально
парциальному давлению (длине пика), а запуск
горизонтальной развертки осуществляется от генератора
задержки, синхронизированного с задающим генератором.
Резонансная частота пиков ионных токов:
f |
рез |
|
qH |
|
2 M |
||||
|
|
где Н – напряженность магнитного поля.
Резонансные частоты fрез пиков определяются экспериментально. Для определения массы ионов М находится постоянная С для масс-спектрометра. Для реперных масс М=18 и М=17 (ионы Н2О и ОН), всегда присутствующих в вакуумной камере:
С = fрез М,
где fрез – резонансная частота ионов паров воды Н2О и ОН
(265 … 290 кГц).
Течеискание
Масс-спектрометрический гелиевый течеискатель (ПТИ-10)
Течеискание
Чувствительность течеискателя, т.е. минимально
обнаруживаемая течь, для течеискателя ПТИ-10 составляет
10-11 м3∙Па∙с-1 при работе с жидким азотом. Без жидкого
азота чувствительность снижается до 10-10 м3∙Па∙с-1.