Радиочастотный масс-анализатор
Радиочастотный масс-анализатор
В радиочастотном масс-анализаторе разделение ионов по массам происходит при движении последних через систему электродов-сеток, к которым приложено высокочастотное напряжение. Ионы, вышедшие из источника 1 и имеющие начальную энергию Vo> попадают в пространство с несколькими группами сеток 2 по три в каждой. Между крайними сетками каждой группы и центральной сеткой приложено высокочастотное напряжение. При движении ионов в области действия высокочастотного поля, в зависимости от момента прихода иона в это пространство (или начальной фазы иона), одна часть их будет испытывать дополнительное ускорение, а другая, наоборот, тормозиться. Пройти через всю систему сеток и преодолеть задерживающее поле у коллектора 3 смогут только ионы, накопившие в высокочастотном поле определенную дополнительную энергию. Расчет показывает, что дополнительная энергия имеет резкий максимум для ионов определенной (резонансной) массы, удовлетворяющей соотношению
Для увеличения разрешающей способности между группами сеток вводится пространство 4, свободное от
поля (дрейфовое пространство). Это приводит к тому, что нерезонансные ионы с массами, близкими к резонансной, накопившие в первой группе сеток достаточную энергию, попадают в последующие группы секций уже не в фазе и не достигают коллектора 3.
Разрешающая способность радиочастотного масс-ана-лизатора определяется в основном разбросом начальных энергий ионов и в трехкаскадном варианте изменяется от 20 до 100, а рабочий диапазон давлений Ю’-4— 10~8 мм рт. ст.
Как видно из формулы (IV. 14), развертка по спектру масс -в радиочастотном масс-анализаторе может осуществляться или посредством изменения частоты, или посредством изменения начальной энергии ионов.
Одна из разновидностей радиочастотного масс-ана-лизатора, получившая название топатрон, может быть использована для измерения не только парциальных давлений отдельных компонентов, но и полного давления газовой смеси (рис. IV.9). Здесь все 14 сеток расположены равномерно по длине между ионизационной камерой А и коллектором Т. Корпус камеры А находится при положительном потенциале по отношению к катоду К (—160 в), а сетка имеет отрицательный потенциал ( 300 в). Поэтому ионный ток в цепи этой сетки будет пропорционален общему давлению газа в вакуумной системе, аналогично тому, как это имело место в ионизационном манометре с положительной сеткой. Но так как сетка С обладает некоторой прозрачностью, то часть ионов проходит в пространстве анализатора, сетки которого С2-— С12 образуют пять трехсеточных каскадов; к ним можно прикладывать регулируемое высокочастотное напряжение для разделения ионов по массовым числам. Положительно заряженная сетка С13 пропустит резонансные ионы, получившие максимальную энергию от переменного поля, а также вторичные — электроны, выбитые быстрыми ионами из сетки С12. Чтобы предотвратить попадание на коллектор Т вторичных электронов, на сетку Сн подается отрицательный потенциал (~_400 з).
Разрешающая способность топатрона достигает 40— 50, диапазон измеряемых масс — от 2 до 100, рабочее давление — 10-3—Ю-7 мм рт. ст.