Cтраница 2 из 2 Образование ионов в газоанализаторе происходит, по существу, в источнике ионов, аналогично ионизационным вакуумметрам, путем ионизации газа потоком электронов. Ионы экстрагируются с помощью соответствующих электростатических полей, попадают в анализирующее устройство, где они сепарируются и затем регистрируются в измерительном блоке. Обычно используется одноколлекторная система регистрации ионов, поэтому сканирование масс-спектра по всему диапазону масс осуществляется путем варьирования одного из параметров анализатора, например интенсивности электрического или магнитного поля. Измеряемый ток коллектора, представленный графически, характеризует масс-спектр (рис. 5.1). Массовое число
Рис. 5.1 Типичный масс-спектр остаточных газов, полученный с помощью 180°-ного магнитного масс-спектрометра. Этот метод позволяет, в принципе, выделять одинаковые ионы и, если ток коллектора откалиброван, измерять парциальное давление соответствующего газа (произведение высоты пика на чувствительность масс-спектрометра по каждому конкретному газу является мерой парциального давления).
В действительности все намного сложнее. В пространстве ионизации в результате ионной бомбардировки образуются не только однозарядные, но и двухзарядные ионы, а также происходит частичная диссоциация сложных молекул. Разделение ионов в анализаторе зависит от отношения массы иона к его заряду, поэтому в случае многоатомного газа анализатор будет давать несколько пиков (для каждого значения отношения массы иона к заряду). Этот эффект можно видеть на рис. 5.1, где приведен масс-спектр таких сложных газов, как СО2, H2O и N2. Кроме того, для ионов различных газов иногда могут быть одинаковыми значения отношения массы к заряду, например N2 и CO+. Таким образом, качественный анализ с помощью масс-спектрометра не вызывает затруднений, тогда как определение относительного содержания каждого газа и соответственно их парциальных давлений с достаточной степенью точности является довольно сложной задачей. К счастью, в большинстве случаев не требуется измерение парциальных давлений с высокой точностью; достаточно получить масс-спектр остаточного газа и измерить его общее давление.
|