Радиочастотный масс- спектрометр. Фарвитрон
В фарвитроне используется колебание ионов определенной массы, находящихся в резонансе с приложенным высокочастотным полем. Потенциал электрического поля вдоль оси прибора в зоне, где происходят колебания ионов, изменяется по параболическому закону.
Принципиальное устройство прибора показано на рис. 4.26. Ионизация газа производится электронами, которые эмитируются катодом 1, фокусируются диафрагмой 2 и ускоряются полем сетки электрода 3.
Рис. 4.26. Принципиальная схема фарви- трона и диаграмма распределения потенциала в нем:
1 - катод; 2 - диафрагма; 3 - сетка; 4 - коллектор; 5 - внутренняя полость анализатора
Попавшие во внутреннюю полость анализатора 5 ионы колеблются вдоль оси между сеткой 3 и коллектором 4. Частота колебаний ионов / в поле с максимальной разностью потенциалов U равна:
$$f= c \sqrt{\frac{U}{M}} (4.32)$$
Разделение ионов по массам осуществляется за счет наложения на постоянное напряжение сетки небольшого по величине высокочастотного напряжения. В результате энергия ионов, колеблющихся с частотой приложенного напряжения, в течение каждого периода колебаний несколько увеличивается. Сформировавшийся при этом локализованный ионный пространственный заряд вызывает ток смещения в цепи электрода 5. Этот ток служит мерой объемного заряда и соответствующего ему парциального давления. Нерезонансные ионы рассеиваются в центре прибора электродами с отрицательным потенциалом. Чтобы получить спектр масс, частоту переменного напряжения изменяют в соответствии с заданным диапазоном.
Для непрерывного контроля за спектром масс весьма удобно изменение частоты проводить несколько раз в секунду - модулировать с частотой повторения 50-100 Гц. В этом случае после усиления и демодуляции сигнал подается на осциллограф для непрерывного визуального наблюдения.
Фарвитрон может измерять парциальные давления в диапазоне 10-9-10-4 мм рт. ст. Нижний предел определяется уровнем шумов, верхний ограничивается влиянием пространственного заряда и уменьшением средней длины свободного пробега ионов.
Для фарвитрона ширина пиков в основании пропорциональна корню квадратному из массового числа ионов:
$$\Delta M ~ \sqrt{M}$$
В результате вид спектра масс в фарвитроне имеет свой характерный рисунок. Разрешающая способность фарвитрона невысока. Анализируемые массы обнаруживаются не только на основной резонансной частоте [см. формулу (4.32)], но и в местах, соответствующих как дробным, так и кратным массам с коэффициентами 4 и 9. Интенсивность этих пиков не превышает 20% амплитуды основного пика. На основной резонансной частоте хорошо регистрируются пики, парциальное давление которых выше 5 % общего давления.
Группа РОСВАКУУМ
Адрес: 107023 Россия, г. Москва, Электрозаводская улица, 21
Часы работы офиса: с 9:00 до 18:00 по Москве.
Телефон: +7 (495) 664-22-07
E-mail: baza@vacuumpro.ru
Чтобы заказать бесплатный подбор оборудования, отправить заявку, запрос или получить консультацию инженеров - свяжитесь с нами по телефону или E-mail.
В базе 310 производителей и поставщиков вакуумного оборудования и техники (РФ, СНГ и зарубежные компании). Цены, наличие на складах и технические характеристики оборудования и техники уточняйте только по электронной почте E-mail.