Радиочастотный масс-спектрометр

Для анализа остаточного газа был предложен еще один спектрометр, использующий ВЧ-поле, который обычно называется радиочастотным масс-спектрометром. На рисунке 1.6 представлен типовой спектр, полученный радиочастотным масс-спектрометром.

Электроны, эмиттированные накаленным катодом, вытягиваются к первой сетке (аноду) (рис. 1.7. б)), образуя ионы, которые затем ускоряются системой сеточных каскадов. Каждый каскад представляет собой три плоскопараллельные сетки, расположенные на равном расстоянии друг от друга. Ионы, фаза которых соответствует ВЧ-полю, получают дополнительную энергию, если время их пролета сквозь сеточный каскад равно одному периоду колебания поля.

Известны и другие конструкции радиочастотных спектрометров, используемых для анализа остаточного газа. У большинства из них имеется один ускоряющий каскад со значительным числом сеток. Так, прибор конструкции Варальди, выпускаемый серийно, содержит 12 сеток. Эта модель имеет низкое разрешение, соответствующее 50%-ной седловине между пиками, вплоть до массы 40; общий диапазон анализируемых масс составляет 2-15 а. е. м.

Этот прибор способен регистрировать самые низкие парциальные давления вплоть до 10^-9 Па при точности измерений ±10%, а ионный ток, создаваемый в цепи первой ускоряющей сетки, является мерой полного давления.

а) б)

Рис. 1.6. а) Типовой спектр, полученный масс-спектрометром и б) трехсеточный радиочастотный масс-спектрометр: 1— катод; 2 — анод; 3 — коллектор

К недостаткам радиочастотного масс-спектрометра относятся его невысокая чувствительность и разрешающая способность. Однако ввиду компактности, а также отсутствия магнитного поля приборы этого типа находят широкое применение в промышленных установках, особенно для управления процессами, требующими непрерывного контроля парциальных давлений определенных соединений.

Фарвитрон

Другой тип радиочастотного масс-спектрометра, используемый для анализа остаточных газов, разработан Третнером. В этом устройстве ионы совершают колебания в электрическом поле между двумя параллельными электродами. Частота колебаний зависит от массы иона и потенциала, прикладываемого к этим электродам.

При совпадении частоты этих колебаний с частотой ВЧ-поля ионы приобретают дополнительную энергию, преодолевают потенциальный барьер и попадают на коллектор. Сканирование осуществляется путем изменения частоты ВЧ-поля. Несмотря на то, что фарвитрон обладает довольно низкой разрешающей способностью (порядка 10 а. е. м.), его часто используют для непрерывного контроля остаточного газа.