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真空镀膜所用质谱计的离子源有哪些类型-广东振华真空镀膜设备

真空质谱分析计在真空蒸镀、真空溅镀等真空镀膜工艺中应用非常广泛,而电子碰撞源作为真空质谱计常用的一种离子源,其可分为传统电子碰撞源、电子振荡型碰撞源、脉冲电子碰撞源、离子贮存式电子碰撞源以及放电型电子碰撞源等类型。

1、传统型电子碰撞源

Nier设计的一种传统电子碰撞式离子源,其组成成份有电离室、电子枪以及离子光学系统。通常为了简化它的结构,对于中低分辨本领的真空分析器,其采用的传统型电子离子源通常不采用外加磁场。常用钨丝作为阴极材料,因而存在工作温度很高、在高温工作后材料机械性能会变脆、发射稳定性较差等缺点。

后来,一种用于四极质谱计的高产额离子源作为其改进形式。这种改进的离子源有较大的电离区,且在这较大电离区内都存在中等强度的引出电场,该引出场还起会聚离子的作用,因此它的离子产额较高。

再者,该类离子源的电离室是由许多片状圆环的电极所组成,因而使得由于电极表面污染所引起的性能变化减小。该类离子源的离子能量分散低于离子引出电压的0.5%,因此,它对仪器的分辨本领仅有很小的影响。

2、电子振荡型离子源

对于平行电子束的简单电子碰撞源,其电离效率主要受电离区内电子轨迹的平均长度影响。电子振荡型离子源的对阴极和阴极的电位相同,自阴极发射出来的电子将于阴极和对阴极间往返振荡,使得电子增加了轨迹长度,从而使离子源提高了电离效率。

因为电子的有效轨迹长度的增加,所以它的电离效率提高,而该类离子源一般是在5mA左右的较大的发射电子流下工作的,所以电子空间电荷会起相应的作用,降低了离子源轴线上的电位,导致离子集中到源的轴线上,对离子的引出较为有利,因此,该类离子源相较普通的Nier离子源的灵敏度要高一个数量级。

3、脉冲电子碰撞源

脉冲电子碰撞源有着和传统Nier源相似的基本结构。具有提供均匀的离子能量和好的空间聚焦它的特点,以适应飞行时间质谱计的要求。

经过改进后的离子源具有控制栅极不加脉冲电压的特点,其连续电子束离子源的灵敏度比之脉冲电子束离子源要高300倍,且提高了分辨能力。

4、离子贮存式电子碰撞源

有相关文献介绍了选择三维四极离子阱作为四极质谱计离子源的研究,其中有两种离子源的相关研究,其一是用精加工成不锈钢的,另外一种是则用铜丝网压制制造的。因为三维四极离子阱具有贮存离子的能力,因而可采用调节端帽电极上脉冲引出电压的频率来对离子源贮存离子的时间进行控制。该类离子源的灵敏度受正脉冲的重复频率的影响。

5、放电型电子碰撞源

放电型电子碰撞源以有无磁场可分为有磁场放电型电子碰撞源和无磁场放电型电子碰撞源两种类型。有许多形式的等离子体离子源,但是这类无磁场放电型离子源是用在加速器、同位素分离器和二次离子质谱计等设备当中的。一直以来这类大型离子源是没有用在真空质谱计当中的,但在近年来也有相关资料表明,这类离子源也适用于真空气体的分析。

上述总结的各种电子碰撞源分别具备的特点不同,可根据不同的客户要求以及具体在真空镀膜中的应用情况进行选择。