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

масс-спектрометра в данном случае будет невозможен. Вот почему максимальное общее давление в датчике не должно превышать величины, определенной выражением (6.9) для г-го компонента при условии Р — Рр.

В данном случае коэффициент паразитной взаимной модуляции выходных сигналов, пропорциональных пар­ циальному содержанию отдельных компонентов анали­ зируемой смеси, не превышает величины [1—ехр(—А)]« ~Ъ при 0,3. Для сравнительной количественной оценки степени влияния изменений фона на сигнал рас­ считаем приращения выходного сигнала от г-го компо­ нента, найдя полный дифференциал величины / г-вых> определенной выражением (6.3):

Из формулы (6.10) видно, что паразитная модуляция вызванная изменениями фонового давления ДРф и имею­ щая вид аддитивной помехи, способна изменять величину выходного сигнала на массе М{ даже в том случае, если г-и компонент смеси остается постоянным (ДРг = 0)!

Компенсация изменений полезного сигнала изменениями фона наблюдается при

Если пренебречь определяющим влиянием на величи­ ну полезного сигнала фонового давления, можно прийти

106

Для того чтобы паразитная модуляция от изменений фонового давления была не выше допустимых пределов, необходимо соблюдение условий (6.4) и

понента, которое должно быть измерено квадрупольным масс-спектрометром.

Выражение (6.10) свидетельствует также о необхо­ димости при работе с высокими давлениями Pi делать различие между статической SiCT и динамической S imu эффективностями датчика прибора, которые опреде­ ляются из (6.1):

S,-cT= S ^ t/P , = Kgi exp [ - U (Pi + Р ф Ш (6.13)

Ji ст

нарушающем приведенное здесь неравенство, Si д ИН ста­ новится меньше Si ст, причем разница тем больше, чем

Отметим здесь же, что Si ст всегда положительно. Упо­ мянутые различия в эффективности датчика важны в тех случаях, когда КМ используется в динамическом режи­ ме, т. е. когда важно зафиксировать не просто состав анализируемой среды, но и закон изменения этого соста­ ва во времени. В таком именно режиме работают все элементы автоматического регулирования какого-либо технологического процесса, осуществляемого в среде с изменяющимся составом, контролируемым масс-спектро­ метром (например, процессы вакуумного напыления тонких пленок, эпитаксиального выращивания монокристаллических слоев полупроводниковых материалов, про­ цесс вакуумной плавки металлов и др.).

107

§ 20. Динамический диапазон КМ

По определению, данному в §17 гл. 5, динамический диапазон масс-спектрометра характеризует минимальную долю г'-го компонента анализируемой среды, которую можно обнаружить при максимальном рабочем давлении в объеме. Аналогичным образом определим значения динамического диапазона по отношению к молекулярным

потокам:

том соображений, высказанных в § 19, а величину чув­ ствительности из соотношения (4.21) или (4.23). Произ­ ведем расчет по перечисленным формулам, выполняемый

Полученный результат свидетельствует о высоких по­ тенциальных аналитических возможностях КМ, соответ­ ствующих параметрам лишь стационарных высокочувст­ вительных инструментов экстракласса. Отметим, однако, что практическое достижение такого динамического диа­ пазона в КМ сопряжено с трудностями, которые сейчас рассмотрим-

При определении чувствительности КМ Pi мин в гл. 4 учитывались лишь те источники шума на входе регист­ рирующего устройства, которые принципиально присущи рассматриваемой системе и до конца не устранимы. Кроме того, имеется несколько источников принципиаль­ но устранимого шума, обусловливающих дополнительные флуктуационный и в некоторых случаях постоянный сиг­ налы на выходе датчика, которые, увеличивая суммар­ ный шумовой сигнал, повышают величину Pt мин, т. е. снижают чувствительность и, следовательно, уменьшают динамический диапазон КМ. К таким дополнительным источникам шумов в датчике КМ относятся [57]: 1) мяг­ кое рентгеновское излучение молекул в активной области ионизации ионного источника, возбужденных (а не иони­ зированных) при взаимодействии с облучающими их электронами, эмиттированными термокатодом; указанное

103

излучение в случае оптической.связи активной области ионизации с первым диподом ВЭУ (или коллектором ионов) способно привести к образованию дополнитель­ ного электронного тока, обусловленного фотоэффектом; 2) рассеянный компонент ионного тока, образованного в ионном источнике и в области выходных динодов ВЭУ и попадающего в приемник ионов через вакуумный объем, в котором находится датчик. Необходимо отметить, что величины сигналов от этих источников зависят от давле­ ния в них. Устранение сигналов связано с некоторыми конструктивными и эксплуатационными неудобствами,

давления в ионном источнике.

При сравнительно малых плотностях электронного ионизирующего тока (не более 10~2 а/см2) и давлении газа в ионном источнике ниже 10-2—10~3 мм рт. ст. [38,

испускания квантов радиации молекулами равно числу актов их возбуждения, которое можно рассчитать. По убыванию электронов из их общего потока, пронизы­ вающего активную область ионизации ионного источ­ ника, можно определить общее число соударений элект­ ронов с нейтральными молекулами;

мальный размер а. о. и. в направлении движения элект­

109