Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 90
Текст из файла (страница 90)
Спектр можно наблюдать также и нв экране обычного осциллографа 166Я. Скорость, с которой анализатор может <проомотретьэ н запасать спектр масс всего заданного нитервала, называется быстротой сканирования. Онэ выражается илн в секундах по отношавшо'к данному пику массы нли в секундах на данный интервал масс. В быстродействующих приборах быстроту сканирования можно отрегулировать в соответствия о меньшей скоростью считывания записывающей аппаратуры. Разрешение АОГ определяется способностью прибора ндентнфнцировзть частицы, отличающиеся на одну атомную единицу массы. Этот термин еще ие является общепринятым. В одном из определений, в котором делается акцент на качественную идентификацию, оценивается относительная высота минимума между двумя смежными перекрывающимися пиками одинаковой высоты.
Этот подход иллюстрируется на рнс. 109, а. Данные, представленные на рисунке, соответствуют рвзрешеняю в !Озй для массы М. Другое определение разрешения Лучше описывает количественную структуру спектра АОГ. В этом подходе учитывается вклад«хвоста» пика с данной массой в высоту раэновысокого соседнего пика.
Рио. 109, б Гл. 2. Теквакв вькоквго вакуума иллюстрирует единичное разрешение для массы М (влияние меньше 1эй)", Для большинства анализаторов с увеличением массы ионов разрешение соседних пиков уменьшается. Следовательно, разрешающая способность прибора тем лучше, чем больше мзсса, для которой еще имеет место разрешение. И, наконец, диапазон масс — это интервал втомных или молекулярных масс, перекрываемый денным прибором независимо от степени разрешения. Он обычно шире диапазона разрешенных масс.
Следует отметить, что масса ионов большинства газов, обычно присутствующих в высоковзхуумиых системах, меньше 50 (в единицах атомных масс). Поэтому для многих применений использование АОГ с более широким дизпазоном маса нецелесообразно. Основные блоки АОГ; ионизатор, анализатор и коллектор монтируются внутри вакуумно-плотного корпуса. Последний изготавливается из стекла или для более современных моделей — из нержавеющей стали и прогревается обычно до е50 С.
Корпусы большинства анзлиззторов имеют форму цилиндра дляной 15 — 50 см. Размеры корпусе имеют важное значение при оценке объема требуемого пространства и скорости газовыделения АОГ. 2) Наиболее распространенные типы анализаторов остаточных газов. К настоящему времени разработан целый ряд методов разделения ионов, а литература, посвященная описанию принципов действия и характерных особенностей АОГ, достаточно обширна.
Обзор по этому вопросу был еде. лаи Касуэллом [82[ и совсем недавно Блаутом [366[. В книгу Макдоувэлв [367) по масс-спектрометрии включеиз статья Дибелера с описанием приборов, выпускаемых различными изготовителями. Серийные модели непрерывно совершенствуются по улучшению рабочих характеристик и специализации приборов. Многочисленные публикации свидетельствуют о заинтересованности в разработке прибора случшей стабильностью более компактного в изготовлении и простого в обращении [368[.
Поэтому далее будут кратко рассмотрены толька принципы действия ОАГ различных типов и их наиболее общие рабочие характеристики. Вообще говоря, анализаторы можно разделить на две группы. В пер. впй одновременно с электрическими используются н магнитные поля. Последние могут быть статическими (анализаторы Демпстерз, секторный, циклоидальиый) или высокочвстотными (омегэтрон).
Радиус кривив. иы траектории движения иона в магнитном поле пропорционален моменту количества движения нона. Если энергии всех ионов одинаковы, то этот радиус будет зависеть только от массы иона. Меняя ускоряющее нзпряжеиве, можно звстзаить ионы с различными мессами последовательно прокодить через заданную диафрагму в коллектор.
Хотя сам анализатор и может быть сделав достаточно компактным, для размещения внешних магнитов требуется много места. Анализаторы, основанные иа этом принципе, известны уже давно и пока еще распространены эиачителюю шире, чем приборы второй группы — динамические анализаторы. Динамические аиалнззгоры, нля фильтры месс появнлясь уже после второй мировой войны, В ннх используются электрические ноля, меняющиеся таким образом, что ионы с различным соотношением массы и заряда достигают коллектора в определенной последовательности. Наиболее хярлктерными представнтелямн этой группы являютсн квадруполь. ный, монопольный и времяпролетный аиялизэторы.
Их преимущество со. «'В отечественной литературе разрешающая способность мвсс-спектро. метров обычно опеиивэется по отношению массы иона к ширине пика (в единицах атомных масс) на половине его высоты, (Прим. перез.,). 6. Вакуумные взмереннв стоит в высоком разрешении для больших масс и в ббльших скоростях сканирования. Однако по сравнению с анализаторами первой группы эти приборы обычно имеют большие габариты я более дороги. Обзор свойств анализаторов этой группы был сделан Харингтоном [369[. Методы, используемые для,разделения ионов в различных типах АОГ, схематичесни представлены на рис.
110. В анализаторе Демпстера [370[ ионы сначала ускоряются электрическим полем в направлении к щели и там попадают в магнитное поле. Отклонившись иа !80', они проходят через вторую щель н попадают иа коллектор. Тот же самый принцип использован в секторном анализаторе с углом поворота 60', представленном на рнс. 1!О, б. Разрешающая способность этих приборов определяется их размерамн. Небольшая модель длиной около 15 см разрешает массы ионов вплоть до 20, тогда как для большого по размерам анализатора длиной 40 см четко разрешаются пики масс вплоть до 150. При использовании электрометров чувствительность приборов по порядку величины лежит в пределах от 10 ш до 10 " мм рт. ст, на деление шкалы, а при использовании электронных умножителей может быть улучшена до 10-гз 10-ы мч рт.
ст. на деление шкалы. Скорости сканирования обычно малы и равны приблизительно минуте на весь диапазон масс. Цнклондзльный анализа гор был предложен Хипплом в Блнкни в 193о г. [371[ Как показано на рис, 110, в, ионы двигаются в скрещенных магнитноч н электрическом полях. Они приобретают дрейфовую скорость, пропорциональную отношению напряженностей полей, ие зависящую ат массы иона. В результате комбинации дрейфа и вращательного движения ионы равных масс пох лействисм магнитного поля после поворота на 360 фокусируются на коллекторную щель.
Теоретически цинлоидальный анализатор имеет вдвое большую разрешающую способность, чем демпстерозская или секторная модели сопоставимых размеров, а также несколько лучшее разрешение вплоть до массы 150. Чувствительность прибора лежит в интервале от 1О-ы до 10-'з мм рт. ст. иа деление шкалы. Скорости сканирования регулируются от десятков секунд до нескольких минут на диапазон масс. Оиегатрон был разработан Соммером, Томасом н Хипплом [372[. Это — недорогой компактный прибор сравнительно простой конструкции. Как показано на рнс.
!!О, г, ионы возбуждаются вдоль линии, параллельной направлению магнитного поля. Поснольку ионы обладают только своими тепловымн энергиямн, то они двигаются по спирали с очень малым радиусом. При наложения небольшого высокочастотного напряжения между верхней и нижней платамн большая часть ионов будет попеременно то получать, то терять некоторую порцию энергии. Однако если частота переменного электричесного поля совпадает с циклотронной частотой некоторой данной массы, то ионы с втой массой будут получать энергию непрерывно и двигаться по раскручизающейся спирали до тех пор, пока не попадут на плату коллектора. Таким образом, разделение ионов до.
стигается варьированием частоты переменного электрического напряжения. Нссколькиии авторами был описан специфический вариант прибора [373, 374[. Разрешающан способность омегатроиа тем выше, чем больше оборотов может сделать нон с данной массой. Однако при слишком длинных траекториях из.за высокой плотности возбуждаемых вторичных ионов проявляются эффекты пространственного заряда и работа прибора становится нестабильной.
Поэтому этот АОГ лучше работает с попами с малой массой, облалающимн большимн угловыми скоростями. Обычно очегатрои полностью разрешает массы вплоть до 30 — 50 ед. Пути расширения диапазона разрешаемых масс обсуждались Барцем [375[. Чув- Гл, 2. Техника высокого вакуума д-Вр'здадригий Кзитрдиим ииилизитал а-диилизатол лулулгт юли д-Миилоидилзный ииалиуитаи З-Сучисатиии ю-,тйсетглвктлюигтл длл излилгиаи сймюллгг лдзлити злвллнтиад дь /гдгдрюттрлзиый зуалзтпд угаси 'рнс. мю.
Иегокм рвзлевенив левов вю Масрвн, исиелзяуювме е квалвзатерак ествточ- амк газов тс — ноанзарувнниа елевтронкма луч, 3 — асточннк нянек; я — вюстеяниая составляюмав електрнчсскоге июля~ Втсозси — версмсвиая составляющая юлсктрнчс- скопт ноля,  — магнитное воле; С вЂ” коллсвтер конвой стзнтельность анализатора достигает 1О-зз мм рт. ст. на деление, а скорости сканиронания по порядку величины разны секунде на пнк массы. Фильтр мзсс кеадрупольного типа был разработан Паулем и его сотруднихами е !953 г.[3731. С тех пор было предложено еще несколько его езриантоз (377 †3!. Теоретическая модель прибора предполагает гиперболическую форму поверхностей, формирующих поле.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
