Файл: Слободенюк, Г. И. Квадрупольные масс-спектрометры.pdf

будет равна следующему значению:

Асо = (Rg + R)/CRgR - - G/C.

Поскольку Дсо= 2лД/, найдем выражение для входной проводимости усилителя:

в (4.о) и имея в виду, что чувствительность масс-спек­ трометра, выраженная в единицах давления Р-

ная эффективность преобразования датчика масс-спект­

метра и какой именно ограничивающий фактор в каж­ дом конкретном случае оказывает определяющее влияние на чувствительность КМ при заданных скорости ре­ гистрации и разрешающей способности КМ. Так, при

вклад в суммарный шумовой сигнал на выходе массспектрометра от шумов УПТ и регистрирующей аппара­ туры окажется на порядок меньше дробового шума ионного потока, поэтому этим шумом можно пренебречь Как показывает расчет, для этого необходимо, чтобы

76

Это условие, найденное для типичных параметров УПТ, применяемых в масс-спектрометрах, практически всегда легко выполняется с запасом в несколько порядков, если приемником ионов служит ВЭУ. Обычно К вэ у не менее

105— 106 .

Собственный фон умножителя, составляющий в со­ временных ВЭУ, предназначенных для масс-спектромет­ ров, величину менее 10-18 а при ДМ =1 а. е. м., у = 3 и v>30 а. е. м./сек, также на порядок меньше дробового шума, и им, следовательно, можно пренебречь. При со­ блюдении перечисленных выше условий формула (4.21) упрощается:

Из выражения (4.23) следует, что в принципе пара­ метры любого масс-спектрометра, в том числе и КМ, с последовательным во времени анализом спектра масс можно оценить некоторой обобщенной характеристикой (назовем ее фактором потенциальных возможностей F =

— PiwiaiAM/v). Она зависит (при использовании в массспектрометре достаточно качественного умножителя) только от эффективности ионного источника, трансмис­ сии анализатора и принятого в приборе допустимого зна­ чения отношения сигнала к шуму, вытекающего из опре­ деления чувствительности, и не зависит от чувствитель­ ности, скорости регистрации и абсолютной разрешающей способности. В рассматриваемом случае

Величина, стоящая в правой части равенства, опре­ деляет потенциальные возможности прибора и свидетель­ ствует о том, что при заданных ДЛ4 и v и оптимально выбранной полосе пропускания УПТ в соответствии с выражением (4.15) чувствительность не может быть вы­ ше величины, определяемой из (4.24). Если же необхо­ димо повысить чувствительность, то добиться этого при заданной конструкции датчика можно уменьшением ско­ рости регистрации или ухудшением абсолютной разре­ шающей способности, корректируя при этом величину полосы пропускания УПТ в соответствии с (4.17).

Аналогичное соотношение получается и в случае ис­ пользования в качестве приемника ионов коллектора

77

ионов. Тогда в третьем слагаемом в квадратной скобке выражения (4.21) необходимо положить а^Г|эу s=l, а вто­

рое слагаемое тождественным нулю, так как 6= 0 и вы­ ражение (4.21) благодаря значительному превышению

третьего слагаемого по сравнению с первым после пре­ образований примет «ид:

больше. Результаты численного расчета Fi и F2 свиде­ тельствуют о том, что применение вторичноэлектронного

зультатами многочисленных экспериментов с динамиче­ скими, и в частности, с квадрупольными масс-спектро­ метрами [7, 8, 13, 15, 32—35]. Чтобы иметь представление о порядках величин чувствительности, например, в КМ с

Нередко в масс-спектрометрах вынужденно приме­ няют ВЭУ со значительным фоновым током или рабо­ тают в режиме, допускающем присутствие на входе за­ метной хаотической составляющей_ионного тока. В этом

первым и третьим слагаемыми в квадратных скобках вы­

78

В отличие от выражений (4.24) и (4.25) в формуле (4.28) отношение ДМ/v стоит под корнем. Это означает, что добавочные значительные шумы на входе ВЭУ транс­ формируют взаимосвязь между Р{мин, AM и v. В данном

вительностью или разрешением.

Рис. 13. Зависимость чувствительности от абсолютной разрешаю­ щей способности при разных скоростях регистрации:

а — 0,2 а. е. м./сек: б — 1000 а. е. м./сек.

На рис. 12 в двойном логарифмическом масштабе представлены зависимости чувствительности от скорости

рис. 13, а и б изображены зависимости чувствительности от абсолютной разрешающей способности при малой

79