Времяпролетные масс-анализаторы

Ионы генерируются коротким импульсным перекрестным электронным лучом в источнике, за которым следует другой импульс напряжения (экстракция), для того чтобы обеспечить ионы определенной кинетической энергией. Время пребывания ионов в этой ускоряющей области т будет зависеть от их соотношения M/Q(t(M/Q)). На основании уравнения (1)

$$\frac{Md^{2}r}{Qdt^{2}} \tau(M/Q)=E \tau(M/Q). (9)$$

Исходя из энергетических соображений - или интегрируя уравнение (9) траектории ионов в постоянном поле Е, - найдем скорость ионов, которая будет пропорциональной квадратному корню их массы:

$$v=\sqrt{\frac{2EQ}{M}}. (10)$$

(Кинетическая энергия иона равна энергии, полученной от электрического поля.) Если эти ионы получают возможность дрейфовать по свободной от поля трубке (пролетная трубка длиной l), то время, необходимое для достижения детектора, будет зависеть от их соотношения M/Q, и можно будет делать анализ массы:

$$t=l* \sqrt{ \frac{M}{2EQ}}. (11)$$

В то время как чувствительность будет пропорциональной длительности ионизирующих импульсов, разрешающая мощность будет пропорциональной соотношению времени пролета ионов и длительности импульса экстракции ионов (как правило, рс). Поэтому длина пролетной трубки является критической в определении разрешающей способности (длина пролетной трубки 1 м или более является типичной). Хотя это самое простое устройство анализатора из всех возможных для измерения парциального давления (РРА), требуются довольно-таки сложные задающие цепи для обеспечения импульсов и обнаружения ионов. В исследованиях реакций и быстро изменяющихся процессов используется крайне короткое время ответной реакции данного прибора.
В некоторых приборах используются методы совершенствования разрешающей силы, которая ограничивается - кроме длины трубки - разбросом по энергии ионов, образующихся в различных областях в источнике (методы пространственной фокусировки, фокусировки временной задержки).
Времяпролетные приборы могут подсоединяться относительно легко к ионизаторам электронного удара. Ионы, генерируемые электронной бомбардировкой, удерживаются в потенциальной яме, образуемой электронным лучом, движущимся под прямым углом к оси прибора. Импульс, прилагаемый к экстракционной решетке, перпендикулярной оси, будет отклонять луч, а ионы будут вытягиваться через решетку. Можно применять несколько других решеток для уменьшения проникновения поля в пролетную трубку (0-3 кВ) в источнике. Для измерения сверхвысокого вакуума (ниже 10^-12 мм рт. ст., ~10^-10 Па) большую проблему представляет собой отделение ионов газовой фазы от ионов, связанных с электронстимулируемой десорбцией. Для таких измерений низкого давления сконструирован времяпролетный квадруполь.