貝塞爾盒型能量分析儀由三部分組成: 一個圓筒形電極、一個中心圓盤和兩個帶中心孔的側(cè)板, 該分析儀結(jié)構(gòu)簡單、結(jié)實, 十分適用于電離規(guī)和四極質(zhì)譜計上。

　　對電離規(guī)而言, 分析儀被放置于電離器及離子收集器之間。在柵型電離器中所產(chǎn)生的離子被分離并注入到能量分析儀中。分析儀依據(jù)其激發(fā)的能量把電離器中產(chǎn)生的氣相離子和柵網(wǎng)表面上脫附的電子激勵解吸的離子分離開。如果應(yīng)用一個法拉第杯型離子收集器和一個靈敏的直流放大器來進行離子流測量的話, 那么該電離規(guī)測量范圍在10^-10～ 10^-3 Pa 之間。當(dāng)二次電子倍增器采用脈沖計數(shù)方法時, 所測量的壓力范圍在10^-11～ 10^-6 Pa 之間(A xTRAN , ISX2,ULVAC 公司). 其典型靈敏度對氮氣而言為(6. 7±0. 2) ×10^-3 Pa^-1和對氫而言為(2. 3±0. 04) ×10^-3 Pa^-1。

　　對四極質(zhì)譜計而言, 能量分析儀被置于在電離器和四極濾質(zhì)器之間。裝有該分析儀的質(zhì)譜計, 給出了沒有電子激勵解吸離子的簡單質(zhì)譜。該分析儀能使四極質(zhì)譜計的離子收集器免受從柵網(wǎng)表面發(fā)射的X 射線的輻射, 和從電離器中的離子以及被激發(fā)的分子在退激勵過程中釋放的紫外線的輻射。這種屏蔽作用改善了在10^-3 Pa 范圍內(nèi)的氣體中微量雜質(zhì)的檢測極限, 使之降至億分之幾。

1、導(dǎo)言

　　電離規(guī)測量壓力范圍的下限主要取決于三個因素: 軟X 射線效應(yīng), 電子激勵解吸效應(yīng)和量規(guī)中的出氣效應(yīng)。為減少此三個因素的作用, 業(yè)已研制出多種類型的電離規(guī)。其中, 裝有能量分析儀的電離規(guī)在從電子激勵解吸的離子中把氣相離子分離開方面具有許多優(yōu)點。同時該分析儀的結(jié)構(gòu)也十分有效地使離子檢測器免受X 射線的直接輻射, 這些問題的細節(jié)已于前面報告中予以闡述過。

　　近來, 我們提出了一種新型電離規(guī), 軸對稱透射規(guī)(AT規(guī))。在該量規(guī)上裝有由于結(jié)構(gòu)簡單而被選用的貝塞爾盒型能量分析儀。如果采用二次電子倍增器以脈沖計數(shù)模式來測量離子電流的話, 該電離規(guī)十分適于進行極高真空范圍內(nèi)壓力的測量,可測的壓力低至10^-12 Pa。采用法拉第杯型離子收集器直流測量方法代替脈沖計數(shù)測量法可使壓力測量上限延伸至10^-3 Pa。裝有靈敏的直流放大器的量規(guī)可適用于測量10^-10～ 10^-3 Pa 范圍的壓力。

　　貝塞爾盒型能量分析儀被成功地應(yīng)用到總壓力測量的壓力規(guī)之后, 該分析儀試圖用于四極質(zhì)譜計上。在別處也提出過類似種類的能量分析儀用到四極質(zhì)譜計上 , 但是本文所述的新型四極質(zhì)譜計顯示出更優(yōu)越的實用特點。常規(guī)的四極質(zhì)譜計所測得的質(zhì)譜常常包含著電離器柵網(wǎng)表面上解吸的電子激勵解吸的離子的許多峰值。電子激勵解吸的離子的峰值與同樣質(zhì)荷比(m/z ) 的氣相離子的峰值相互重疊, 會與在超高真空至極高真空范圍內(nèi)分壓值的測量相干擾, 并也與在工業(yè)過程中的活性氣體的分壓值的測量相互干擾。參照離化過程和碎片化過程對質(zhì)譜峰值的離子信號強度圖形的分析, 將用于這些工藝過程的研究之中。

　　在四極質(zhì)譜計中的貝塞爾盒型能量分析儀也可以降低質(zhì)譜上的本底噪聲, 這對于在殘余氣體或?qū)嶋H工作氣體中的微量雜質(zhì)的測量是極為重要的。

2、全壓真空規(guī): 軸對稱透射真空規(guī)(AT規(guī))

　　圖1 為ULVAC 公司生產(chǎn)的A T 規(guī)(A xTRAN , ISX2 型) 的示意圖, 該規(guī)是由一個B-A真空規(guī)型電離器、一個貝塞爾盒型能量分析儀和一個法拉第杯型離子收集器構(gòu)成的。全部安裝在直徑為70mm 的Conf latR 型法蘭上。以脈沖計數(shù)方式的二次電子倍增器作為離子檢測器的該真空規(guī), 最初是為了測量極高真空(XHV ) 而研制開發(fā)的。由本底波動所決定的壓力測量下限估計大約在10^-11 Pa左右。但是二次電子倍增器測得的離子數(shù)值適于10^-5 Pa 以上的較高壓力測量。為擴大測量上限,研制出裝有法拉第杯型離子收集器的真空規(guī)以測量更廣范圍的壓力。

　　電離器是由一個柵型電子收集器和一個熱燈絲型的電子發(fā)射器構(gòu)成。該柵網(wǎng)由鍍鉑鉬絲制成直徑為12mm 高為15mm 的圓筒形, 上下用六根細直絲相互連接著兩個端環(huán)。柵網(wǎng)頂端不覆蓋電極, 因為這種有開口的柵網(wǎng)會很容易地使氣相離子與電子激勵解吸的離子分離開。此結(jié)果被計算機離子軌跡模擬所證實。安裝在柵網(wǎng)外邊的電子發(fā)射器是一個涂覆氧化釔的銥絲制成的環(huán)形燈絲。

　　貝塞爾盒型能量分析儀是由下列部分構(gòu)成: 一個帶有直徑為3mm 中心圓盤的圓筒形電極和兩個帶有53mm中心孔的端板。不銹鋼圓筒形電極直徑為1 mm , 高度為35mm。用鉬片制成的中心圓盤, 用來自圓筒形電極的鎢絲, 垂直于圓筒形軸線懸掛著。該中心圓盤能屏蔽從柵網(wǎng)發(fā)射的X 射線對離

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