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离子镀膜设备中的飞行时间质谱计是什么原理-广东振华真空镀膜设备

离子镀膜设备中的气体组份及其分压力的分布,是薄膜质量优劣的决定性因素,而作为气体分析和分压测量之用的质谱计显然是镀膜工艺之中必不可少的一部分。飞行时间质谱计的质量分离是根据所谓“渡越时间”的原理来进行的。飞行时间质谱计由离子源、电子倍增器、无场漂移管及其相应的测量、控制电路所构成。

由阴极发出的电子,受到电离室上正电位的影响而开始加速,电子束通过电离室至电子收集极上。在常见的Bendix(本迪克)飞行时间质谱计中,在平时,电子束状态是截止的;工作时,将一个约0.25µs的宽度的正脉冲加到控制栅上,在电离室引进电子束,使区域内的气体分子发生电离,电子束可在0-100eV的能量范围内调节,然后在电子束脉冲消退之后,紧接着加上一个宽度约为2.5µs的大约270V的负脉冲于聚焦栅之上,将离子从电离室引出来,使其进入加速区中,而加速栅上将施加2.8kV的负高压,可使离子发生加速,飞越无场漂移管,最终到达离子检测管中(电子倍增器)。

若在漂移管的启始端的质量不同的离子群具有的能量均相同,则质量不同的离子将会根据其质量大小在漂移管内分成若干个小的离子群。质量轻的离子拥有较快的速度,可先抵达离子检测器,质量重的离子则速度比较慢,抵达离子检测器的时间更长一些。通过将这些离子到达离子检测器的时间测出来,能够获得一个完整的质谱。

可重复进行这个过程,这种仪器可以在极短时间(几十微秒)内记录一组质谱,也就是说,它的重复频率可达数十kHz。

离子镀膜设备中的飞行时间质谱计不仅可以通过上述的高重复频率记录整个质谱,还可采用选峰扫描方式来达到同样的目的。而此时需要离子检测器具备多路输出的功能(例如Bendix磁式连续打拿极倍增器,就具备此能力)。相较于其他的质谱计,飞行时间质谱计具备机械灵敏度高、结构简单、反应和记录速度快、不需要磁铁、可在较高的压力下工作等优点,但也存在装置体积较大与测量、控制电路较为复杂的缺陷。