Санкт-Петербург, Политехническая ул., д. 29, Г.З., оф.234, общий отдел:  920-01-97, вакуумное оборудование: 920-71-97

Теоретические основы работы масс-спектрометра
MKS Instruments / Spectra


Рис. 1 Элементы квадрупольного датчика
(1=Ионизатор, 2= квадруполь, 3=Электронный блок управления)

МАСС-СПЕКТРОМЕТР КОМПАНИИ "MKS Instruments / Spectra"
МС компании "MKS Instruments / Spectra" состоит из квадрупольного датчика и электронного блока управления (БУ). БУ монтируется прямо на фланце квадруполя и содержит всю необходимую для работы прибора электронику.

Квадруполь является специально сконструированным чувствительным элементом квадрупольного масс-спектрометра, который монтируется на любом стандартном подсоединительном фланце вакуумной камеры. Подробно он описывается в главе "Квадрупольный датчик" в данном руководстве. Все оборудование датчика состоит из трех частей: ионизатора, квадрупольного массового фильтра и ионного детектора. Все эти элементы во время работы прибора находятся в вакуумной среде, анализируемой на предмет состава газов.

Детектор напрямую измеряет ионные токи (Фарадеева чаша) или, используя дополнительно заказываемый электронный умножитель вторичных элеткронов (УВЭ), измеряет электронный сигнал, пропорциональный ионному току. Весь квадрупольный датчик, за исключением ионизатора, покрывает цилиндрический корпус из нержавеющей стали.
Электронный блок управления представляет собой прямоугольную коробку с плотно упакованной электроникой (габаритами порядка 146x127x127 мм), которая напрямую подсоединяется к фланцу с разъемами квадрупольного датчика, а также к компьютеру. Он содержит несколько регулируемых источников питания, микропроцессор, управляющую подпрограмму, зашитую в ПЗУ, а также стандартный порт RS232 для связи с компьютером. БУ питается от внешнего источника постоянного тока 24В (3А), который подключается к розетке переменного тока.
Прибор укомплектован также пакетом прикладных программ "RGA for Windows" для работы в среде Windows, на IBM-совместимом ПК (486 или более совершенной модели). Дружественный графический интерфейс пользователя позволяет проводить измерения и отображать результаты в различных режимах. Программа работает полностью в интерактивном режиме и все измерения проводятся достаточно легко и быстро простым щелчком мыши. Для более детальной информации по всем характеристикам, процедурам и командам, доступным в программном обеспечении МС, обратитесь к главе "Программное обеспечение для работы МС "RGA Windows" в руководстве на Масс-спектрометр, а также к файлам подстрочной помощи в самой программе (Help).
Совершенная программа, встроенная в ПЗУ блока управления квадруполем, полностью управляет работой прибора и обеспечивает четыре основных режима работы МС:
· Аналоговое сканирование
· Гистограммное сканирование
· Мониторинг одного газа
· Измерение суммарного давления
Программа "RGA for Windows" обеспечивает быстрый доступ ко всем рабочим функциям МС без помощи какого-то ни было специального программирования.
Масс-спектрометры фирмы "MKS Instruments / Spectra" выпускаются в четырёх различных моделях с диапазонами измеряемых масс от 1 до 6 а.е.м, от 1 до 100 а.е.м., от 1 до 200 а.е.м., и от 1 до 300 а.е.м.
Рабочее давление измеряется от абсолютного вакуума до 10-4 Торр для всех моделей.

ЗАМЕЧАНИЕ О ЕДИНИЦАХ МАСС В МАССОВОЙ СПЕКТРОМЕТРИИ:
Поскольку молекулы слишком малы, удобно определить специальный тип массовых единиц для выражения массы отдельных ионов. Атомная единица массы, а.е.м., определяемая как 1/12 массы одного атома углерода, изотопа 12 (т.е. 12C), является единицей молекулярной массы, наиболее широко используемой в масс спектрометрии (1 а.е.м. = 1.660 540 x 10-27 кг). Для очень точной аппроксимации принимают, что масса молекулы в атомных единицах массы (а.е.м.) равна ее массовому числу М, которое равно сумме протонов и нейтронов этой молекулы.
Масс-спектрометры фактически не измеряют напрямую молекулярную массу, а определяют отношение массы ионов к их заряду. Отношение заряда к массе, M/Q, определяется как отношение массового числа M иона к его заряду Q, измеряемому в единицах заряда электрона e-. Например: ионы изотопа аргона 36 с двойной кратностью ионизации (36Ar2+) и однократно ионизированные ионы воды, 1H216O1+, имеют M/Q = 18, и не могут быть отличены друг от друга большинством масс-спектрометров.
Для ионов с кратностью ионизации, равной единице, отношение заряда к массе численно равно массе иона, выраженной в а.е.м.
Пользователи масс-спектрометров часто употребляют термин "масса иона", имея ввиду при этом отношение заряда к массе. Этот удобный при общении термин строго справедлив только для ионов с однократной степенью ионизации.

blms