利用質(zhì)譜學(xué)原理測(cè)量真空系統(tǒng)或真空器件中殘余氣體成分或分壓強(qiáng)的儀器，又稱分壓強(qiáng)計(jì)。真空質(zhì)譜計(jì)一般由離子源、質(zhì)量分析器和離子檢測(cè)器三個(gè)部分組成。被分析的樣品在離子源中被電離成離子，離子經(jīng)離子光學(xué)系統(tǒng)后以一定初始條件進(jìn)入質(zhì)量分析器，按質(zhì)荷比進(jìn)行分離，最后由離子檢測(cè)器接收，并測(cè)量其強(qiáng)度，從而得到相應(yīng)的質(zhì)譜圖或數(shù)據(jù)。

別名

分壓強(qiáng)計(jì)

原理

質(zhì)譜學(xué)

參數(shù)

真空質(zhì)譜計(jì)的主要參數(shù)有質(zhì)量范圍、分辨能力、靈敏度、最小可檢分壓強(qiáng)、最高工作壓強(qiáng)。

①　質(zhì)量范圍：在滿足一定分辨能力和靈敏度的要求下，所能分析的質(zhì)量范圍，用原子質(zhì)量單位或質(zhì)量數(shù)表示。

②　分辨能力：表征質(zhì)譜計(jì)可分辨兩個(gè)相鄰離子譜峰的能力。

③　靈敏度：在一定發(fā)射電流下，儀器檢測(cè)的氣體離子流與其在離子源中分壓強(qiáng)的比值。

④　最小可檢分壓強(qiáng)：這一參數(shù)反映質(zhì)譜計(jì)靈敏度和儀器檢測(cè)離子流信號(hào)能力的綜合性能。

⑤　最高工作壓強(qiáng)：質(zhì)譜計(jì)允許工作的最高總壓強(qiáng)。

真空質(zhì)譜計(jì)的主要類型有：磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)、回旋質(zhì)譜計(jì)、四極質(zhì)譜計(jì)和飛行時(shí)間質(zhì)譜計(jì)。

種類

磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)

半圓磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)原理

根據(jù)離子在垂直于直流磁場(chǎng)的平面運(yùn)動(dòng)時(shí)，不同質(zhì)荷比的離子具有不同的偏轉(zhuǎn)半徑的原理實(shí)現(xiàn)質(zhì)量分離。改變加速電壓或磁場(chǎng)強(qiáng)度，便可依次檢出各種不同的離子。常見(jiàn)的磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)有半圓形（偏轉(zhuǎn)180°,圖1）和扇形(偏轉(zhuǎn)90°或60°) 兩種。磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、有較高分辨能力和較高靈敏度、質(zhì)譜峰形好、對(duì)污染不敏感、質(zhì)量歧視小、便于作定量分析；缺點(diǎn)是需用磁鐵、安裝調(diào)整不方便。回旋質(zhì)譜計(jì)

回旋質(zhì)譜計(jì)原理

根據(jù)離子在正交的高頻電場(chǎng)和直流磁場(chǎng)中回旋諧振運(yùn)動(dòng)的原理實(shí)現(xiàn)質(zhì)量分離（圖2）。改變高頻電場(chǎng)頻率便可依次檢出各種不同的離子?；匦|(zhì)譜計(jì)的特點(diǎn)是體積小、零件少、電極可高溫除氣、靈敏度較 高、質(zhì)量歧視較小，適用于小型超高真空系統(tǒng)和電子器件內(nèi)殘余氣體定量分析。它的缺點(diǎn)是對(duì)高質(zhì)量離子分辨能力低（一般只用于分析質(zhì)量數(shù)小于100的離子），最高工作壓強(qiáng)較低，需要磁鐵等。四極質(zhì)譜計(jì)

四級(jí)質(zhì)譜計(jì)原理

又稱四極濾質(zhì)器，根據(jù)不同質(zhì)荷比的離子，在直流和高頻雙曲面電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡穩(wěn)定與否來(lái)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量分離（圖3）。分析器由四根平行的雙曲面形或圓柱形的桿組成，相對(duì)的兩根桿相連，形成兩對(duì)電極，分別加上電壓±(U+Vcoswt)，其中U為直流電壓，V為高頻電壓幅值，w為角頻率,t為時(shí)間。與電場(chǎng)參量相適應(yīng)的離子運(yùn)動(dòng)軌跡是穩(wěn)定的，其中橫向振幅不大于場(chǎng)半徑r0的離子能通過(guò)分析器并被離子收集極接收；質(zhì)荷比偏大的離子對(duì)高頻電場(chǎng)有較大的運(yùn)動(dòng)慣性，它主要受直流電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，最后與y向電極相碰，不能通過(guò)分析器；質(zhì)荷比偏小的離子運(yùn)動(dòng)慣性小，主要受高頻電場(chǎng)激勵(lì)，產(chǎn)生振幅不斷增大的振蕩運(yùn)動(dòng)，最終與x向電極相碰，因而也不能通過(guò)分析器。儀器通常保持ω一定，U與V的比值約為1:6, 同時(shí)改變U、V值以實(shí)現(xiàn)質(zhì)量掃描。與四極質(zhì)譜計(jì)工作原理相似的儀器還有單相質(zhì)譜計(jì)和三維四極質(zhì)譜計(jì)。四極質(zhì)譜計(jì)的特點(diǎn)是不需要磁鐵、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、有較高的靈敏度和分辨能力、工作壓強(qiáng)范圍寬、掃描速度快、質(zhì)量標(biāo)度呈線性，因而得到廣泛應(yīng)用。缺點(diǎn)是對(duì)大質(zhì)量數(shù)的離子質(zhì)量歧視效應(yīng)較大。飛行時(shí)間質(zhì)譜計(jì)

利用能量相同而質(zhì)量不同的離子具有不同的速度，飛越漂移區(qū)經(jīng)歷時(shí)間不同的原理實(shí)現(xiàn)質(zhì)量分離。飛行時(shí)間質(zhì)譜計(jì)的特點(diǎn)是機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、分析速度快（微秒級(jí)）、離子利用率高、靈敏度高、能在較高的工作壓強(qiáng)下工作，缺點(diǎn)是儀器體積大，測(cè)量與控制電路復(fù)雜。

其他類型真空質(zhì)譜計(jì)還有射頻質(zhì)譜計(jì)、諧振感應(yīng)質(zhì)譜計(jì)等。

質(zhì)譜分析與分壓強(qiáng)測(cè)量

真空質(zhì)譜計(jì)獲得的質(zhì)譜圖能反映被分析氣體的成分，質(zhì)譜圖中每一個(gè)峰對(duì)應(yīng)一種質(zhì)荷比的離子。但是一種氣體可能有不只一個(gè)峰，即除主峰外還包含一系列副峰（碎片峰和同位素峰），如果是混合氣體，則所有相同質(zhì)荷比離子的譜峰將疊加在一起，因此，從質(zhì)譜圖中不能直接讀出各種氣體的分壓強(qiáng)值。碎片峰強(qiáng)度與主峰強(qiáng)度的比值稱為碎片的圖像系數(shù)。圖像系數(shù)與質(zhì)量歧視效應(yīng)有關(guān)。各種質(zhì)譜計(jì)都存在一定程度的質(zhì)量歧視效應(yīng)，即相同峰高的兩種氣體即使電離幾率相等，也不對(duì)應(yīng)相同的分壓強(qiáng)。但是對(duì)于某一確定的質(zhì)譜計(jì)來(lái)說(shuō)，在恒定工作條件下對(duì)某種氣體碎片的圖像系數(shù)是一定的，因而分壓強(qiáng)值可根據(jù)氣體的圖像系數(shù)和氣體的相對(duì)靈敏度通過(guò)計(jì)算得出。氣體的圖像系數(shù)和相對(duì)靈敏度，須在恒定工作狀態(tài)下注入已知質(zhì)量數(shù)的單純氣體加以校準(zhǔn)。