真空技术书籍,第二版

6.1 介绍、工作原理

质谱法是最流行的分析方法之一。质谱仪通过在真空下测量 分压来分析化学物质的组成

总压和分压测量

图 6.1: 总压和分压测量

这一分析通常在研发领域和日常生活用品的生产中进行。

  • 研究与开发
    • 催化研究
    • 药物开发
    • 新材料开发
  • 监控生产流程
    • 在冶金中
    • 在化学合成中
    • 在半导体生产中
    • 在表面处理技术中
  • 轨迹和环境分析
    • 气溶胶和污染物监测
    • 药检
    • 法医分析
    • 同位素分析以确定来源
  • 以下领域中的产品分析
    • 化工行业
    • 高纯度气体生产
    • 制药
    • 汽车(电源)行业(泄漏检测)
    • 食品质量保证

质谱仪用于分析气体。如果固体或液体物质在上游进气系统 中蒸发,同样也可对其进行分析。通过在真空室中将气体抽 空至本底压力(分子流范围)以及通过电子轰击对其进行电 离, 从而达到稀释的目的。由此产生的离子根据其荷质比在 质量过滤器中进行分离。

质谱仪的组成部分

图 6.2: 质谱仪的组成部分

图 6.2 显示了质谱仪系统典型的组成部分。

  • 例如,允许待分析的物质经由毛细管或计量阀通过进气系 统进入真空室,然后
  • 使用真空系统将其抽空至系统的工作压力。

实际分析仪置于真空中并由以下部分组成:

  • 离子源,电离中性气体粒子,该气体粒子然后
  • 质量过滤器 中根据其荷质比 m/e 进行分离。
  • 在离子已经离开分离系统后,使用法拉第 探测器或二次电 子倍增器 (SEM) 测量离子电流。电流是相应气体分子分压 的度量标准或者是可能在离子源中已经产生的碎片的度量 标准。
  • 数据分析系统 处理在探测器辅助下所测量的离子电流, 并以各种形式呈现这些电流。如今,数据分析软件程序能 够支持用户分析质谱。

质谱仪因各种可用版本的不同而有所差异。主要区别在于分 离系统。目前广泛使用的有以下四种质量过滤器:

  • 扇形场设备利用磁场的偏转作用移动电荷载体。
  • 飞行时间质 (TOF) 谱仪利用相同能量分子速度的不同达到 分离目的。
  • 在离子阱 , 离子轨迹受到高频场的影响。
  • 四极杆质谱仪利用运动离子在高频场中的共振(类似于离 子阱)。

我们的讨论将限于扇形场质谱仪和四极杆质谱仪,因为这是 真空技术领域中使用最广泛的质谱仪。