四极杆质谱仪中探测器——法拉第杯的工作原理

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  四极杆质谱仪中探测器按照质荷比在杆系统中分离的离子可以使用各种类型的探测器以电气方式进行检测:

  ■■ 通过法拉第杯使用静电计放大器直接测量离子电流

  ■■ 使用具有单独倍增器电极、离散设计的二次电子倍增器(SEM)

  ■■ 通过连续二次电子倍增器 (C-SEM)探测器选择主要基于检测灵敏度、检测速度和信号噪音比有关的要求。然而,它也将受到其他应用特定要求以及空间要求的制约,这些特定要求涉及到稳定性、耐热性和耐化学性等。

  法拉第杯

  在最简单的情况下,离子撞击法拉第收集器(法拉第杯),它们在此失去了电荷。

法拉第杯的工作原理

法拉第杯的工作原理

  通过灵敏的电流电压变换器(静电计放大器),所产生的电流被转换成与离子电流成正比的电压。带有法拉第杯的静电计放大器的灵敏度通常是 K = 10-4 A/hPa 数量级。电流放大器的输入电阻 R 必须非常高。凭借典型的接线电容 C,这导致时间常数T = R · C 在 范围 0.1 s < T< 100 s 之内。根据时间常数、在 1 · 10-16 和 1 · 10-14 A 之间的测量限制,数量级为 pmin = 10-10 hPa 的最小分压可以被检测到。对于总压在10-8 hPa 以下的 UHV 系统,通常是这样。

  除其简单、坚固的设计之外,法拉第探测器的特点是其长期的稳定性和耐高温的能力。为保持较小的时间常数及避免其他干扰影响,静电计放大器直接连接至分析仪,且其输出信号被直接提供给数据分析系统。这就是法拉第杯存在于所有普发真空质谱仪中的原因。然而,它只适合于检测正离子。

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