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离子镀膜机的回旋质谱计工作原理分析

  真空离子镀膜机常需用到质谱计来控制其镀膜的工艺,而回旋质谱计是属于能量平衡质谱计的一种。它基于离子在正交的高频电场和直流磁场的回旋共振现象为其工作原理。其基本原理是在1949年由Hipple(希普尔)等提出的。在1951年,Thomas(托马斯)等首次研发制出质谱计。1954年,Alpert(阿尔伯特)等制出可用来分析超高真空下的残余气体的简单型回旋质谱计,大大地推进了超高真空技术的发展。到了1960年,Klopfer(克洛普弗)研发出可去除非共振离子空间电荷影响的一种复杂型回旋质谱计,所制质谱计的灵敏度可在10%的范围内保持不变,从而使定量分析成为了可能。但其又存在参数调整困难、结构较复杂、内部电极不易彻底除气等缺点。


  由于回旋质谱计的分析器和离子源是共处于一个较小空间中的,因而电场会受到非共振离子的干扰,所以为了克服非共振离子所引起的电场畸变,基于简单型回旋质谱计之上发展了一种复杂管型的回旋质谱计,其性能相较于简单型回旋质谱计要更加稳定。


  该质谱计的主要参数有:灵敏度常数、回旋共振频率、质量M+△M的非共振离子所能到达的最大半径、分辨能力、共振离子的最终能量、共振离子的轨迹长度、共振离子的飞行时间以及共振离子的回旋圈数等。


  优点:零件少、电极薄、体积小、放气少且几乎没有"记忆效应"等,特别适合对超高真空小体积作残气分析。


  缺点:操作不便、质标非线性、需用磁场、谱线自动记录复杂、不能用电子倍增器检测,使最小可检分压力受到限制。


  在1960年,我国于成都一所学院首先研制回旋质谱计成功;1963年,中国科学院电子研究所详细研究了简单型回旋质谱计的工作特性;到了1965年,中国科学院兰州物理研究所研制出20%的定量精度的简单型回旋质谱计成套设备,为离子镀膜机后续质谱计研发工作奠定了基础。


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