四極桿質譜儀中探測器——法拉第杯的工作原理

2015-06-20 真空技術網 真空技術網整理

  四極桿質譜儀中探測器按照質荷比在桿系統(tǒng)中分離的離子可以使用各種類型的探測器以電氣方式進行檢測:

  ■■ 通過法拉第杯使用靜電計放大器直接測量離子電流

  ■■ 使用具有單獨倍增器電極、離散設計的二次電子倍增器(SEM)

  ■■ 通過連續(xù)二次電子倍增器 (C-SEM)探測器選擇主要基于檢測靈敏度、檢測速度和信號噪音比有關的要求。然而,它也將受到其他應用特定要求以及空間要求的制約,這些特定要求涉及到穩(wěn)定性、耐熱性和耐化學性等。

  法拉第杯

  在最簡單的情況下,離子撞擊法拉第收集器(法拉第杯),它們在此失去了電荷。

法拉第杯的工作原理

法拉第杯的工作原理

  通過靈敏的電流電壓變換器(靜電計放大器),所產生的電流被轉換成與離子電流成正比的電壓。帶有法拉第杯的靜電計放大器的靈敏度通常是 K = 10-4 A/hPa 數量級。電流放大器的輸入電阻 R 必須非常高。憑借典型的接線電容 C,這導致時間常數T = R · C 在 范圍 0.1 s < T< 100 s 之內。根據時間常數、在 1 · 10-16 和 1 · 10-14 A 之間的測量限制,數量級為 pmin = 10-10 hPa 的最小分壓可以被檢測到。對于總壓在10-8 hPa 以下的 UHV 系統(tǒng),通常是這樣。

  除其簡單、堅固的設計之外,法拉第探測器的特點是其長期的穩(wěn)定性和耐高溫的能力。為保持較小的時間常數及避免其他干擾影響,靜電計放大器直接連接至分析儀,且其輸出信號被直接提供給數據分析系統(tǒng)。這就是法拉第杯存在于所有普發(fā)真空質譜儀中的原因。然而,它只適合于檢測正離子。