真空质谱仪

真空质谱仪的主要参数是质量范围，分辨率，灵敏度，最小可检测压力和最大工作压力。

1质量范围：可以在一定分辨率和灵敏度的要求下分析的质量范围，以原子质量单位或质量数表示。

2分辨能力：表征质谱仪分辨两个相邻离子峰的能力。

3灵敏度：仪器检测到的气体离子电流与某一发射电流下离子源中的分压之比。

4最小可检测压力：该参数反映了质谱仪灵敏度的综合性能以及仪器检测离子电流信号的能力。

5最大工作压力：质谱仪允许的最高总压力。

磁偏转质谱仪通过以下原理实现质量分离：当离子在垂直于DC磁场的平面中移动时，不同质荷比的离子具有不同的偏转半径。

通过改变加速电压或磁场强度，可以依次检测各种离子。

常见的磁偏转质谱仪是半圆形（偏转180°，图1）和扇形（偏转90°或60°）。

该磁偏转质谱仪结构简单，分辨率高，灵敏度高，质谱峰形好，对污染不敏感，质量鉴别小，便于定量分析。

缺点是需要磁铁并且安装调整不方便。

回旋加速器质谱仪基于正交高频电场和直流磁场中离子的回旋共振运动原理实现质量分离。

通过改变高频电场的频率，可以依次检测各种离子。

回旋加速器质谱仪的特点是体积小，零件少，电极高温脱气，灵敏度高，质量分辨率低。

适用于小型超高真空系统和电子设备中残余气体的定量分析。

它的缺点是它对高质量离子的分辨率低（通常仅用于分析质量小于100的离子），最高工作压力低，需要磁铁。

四极杆质谱仪，也称为四极杆质量过滤器，基于不同质荷比的离子实现质量分离，无论直流和高频双曲面电场中的运动轨迹是否稳定。

分析仪由四个平行的双曲面或圆柱形杆组成，相对的两个杆分别形成两对电极，电压为±（U + Vcoswt），其中U为直流电压，V为高频电压振幅。

值，w是角频率，t是时间。

对应于电场参数的离子轨迹是稳定的，横向幅度不大于场半径r0的离子可以通过分析仪并被离子收集器接收;具有大质荷比的离子对高频电场具有大的运动。

惯性主要由直流电场驱动，最后与y方向电极碰撞，不能通过分析仪;离子电荷比小，离子惯性小，主要受高频电场激发，产生振幅增大的振荡运动，最后与x方向电极碰撞，因此无法通过分析仪。

仪器通常保持ω，U与V的比值约为1：6，U和V值改变以实现质量扫描。

与四极质谱仪类似的仪器是单相质谱仪和三维四极杆质谱仪。

四极杆质谱仪应用广泛，因为它不需要磁铁，结构简单，灵敏度和分辨率高，工作压力范围宽，扫描速度快，线性质量好。

缺点是它对离子质量的质量影响更大。

飞行时间质谱仪使用相同能量和不同质量的离子具有不同的速度，并且飞越漂移区经历不同的时间原理以实现质量分离。

飞行时间质谱仪具有机械结构简单，分析速度快（微秒级），离子利用率高，灵敏度高，可在高工作压力下工作的特点。

缺点是仪器体积大，测量和控制电路复杂。

其他类型的真空质谱仪包括射频质谱仪，共振感应质谱仪等。

通过真空质谱仪获得的质谱反映了被分析的气体的组成，并且质谱中的每个峰对应于质荷比。

然而，除主峰之外，气体可具有多于一个峰，即一系列次峰（片段峰和同位素峰）。

如果是混合气体，则所有相同的质荷比离子的峰值将叠加。

不能直接从质谱中读取各种气体的分压值。

片段的峰强度与主峰强度的比率称为片段的图像系数。

图像系数与质量辨别效果有关。

各种质谱仪具有一定程度的质量辨别效果，即，即使电离概率相等，相同峰高的两种气体也不对应于相同的分压。

然而，对于某个质谱仪，某个气体碎片的图像系数在恒定的工作条件下是恒定的，因此可以根据气体的图像系数和气体的相对灵敏度来计算分压值。

气体的图像系数和相对灵敏度应通过在恒定操作条件下注入一个已知质量的简单质量来校准。