分压力质谱计校准装置的性能测试及校准实验(3)

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)兰州物理研究所 作者:李得天

 

3.4 、质量刻度和分辨本领

  质量刻度是指气体分子经过一次电离后质量数与电荷数之比(m/e), 如Ar为40,N2为28等。 一般情况下,气体的离子谱峰的最大值不总是出现在理论值(m/e)上, 如对Ar来说,有可能是39.93或40.07,所以应对每台质谱计进行质量刻度的校准。校准方法是向校准室引入一种或多种气体,用质谱计的模拟谱方式在已知气体的质量数范围进行扫描。质量刻度的校准可由质谱计的软件自动完成。需要特别注意的是,对于质量刻度的校准,用模拟谱要比棒状谱好。例如,对于N2气,用模拟谱,谱峰的最大值可能出现在m/e=27.5处,但用棒状谱将在m/e=27和28处出现2个峰,这样就降低了灵敏度。质量刻度的精确校准是非常重要的, 它直接关系到离子流的准确测量。

  分辨本领是指质谱计分辨不同质荷比离子的能力,对质量数为M的谱峰,分辨本领R定义为R=M/△M,△M是峰高10%处的峰宽,△M称作绝对分辨本领。△M应小于一个质量数,这样相邻质量数的谱峰就不会发生叠加。质量刻度的校准和分辨本领的校准可同时进行,校准方法是向校准室引入一种或多种气体,用质谱计的模拟谱方式在已知气体的质量数范围进行扫描,并打印出谱图,从谱图上可得出质量刻度和测量峰高10%处的峰宽△M由此计算出分辨本领R。

  用Ar、N2、He3种气体进行了质量刻度和分辨本领的测试, 结果见表4可以看出,Ar、N2、He的△M均小于1,不会出现相邻谱峰重叠现象。3种气体的质量刻度都比较接近它们的理论刻度,证明QM422的峰形偏移不大,如无特殊要求,QM422可以满足正常使用。

 3.5、气体间的相互影响

  在混合气体分析中,如果气体之间不存在相互影响,则可将以单一气体校准的灵敏度用于混合气体分析。 但这只是一种理想的情况, 当存在活性气体或气体之间有反应时,问题就更复杂了。 在高压下, 离子源中的空间电荷效应能改变离子输出效率,并且离子与分子的碰撞能改变离子种类的比例和数量。为了研究气体之间的相互影响,进行了He、N2、Ar混合气体校准。校准方法是在校准室中建立混合气体分压力, 并计算每种气体的灵敏度, 然后与单一气体校准的灵敏度进行比较。

  (1)He、N2、Ar混合气体校准。用分压力质谱计校准装置的三路独立进样系统在校准室中随机建立He、N2、Ar3种气体的分压力。 图9是QMS422测量混合气体的一个质谱图,He、N2、Ar分压力分别为1.76×10 -4Pa、2.38×10-4Pa、1.13×10-4Pa。这时计算He、N2、Ar的灵敏度分别为5.63×10-8 A/Pa、1.45×10-7A/Pa、1.94×10-7A/Pa。将此灵敏度分别与以单一气体校准的灵敏度比较, 其偏差对于He、N2、Ar分别为4%、3%、29%。发现He、N2的偏差较小, 而 Ar的偏差较大。造成这种偏差的原因可能有:质谱计本身的稳定性、气体之间的相互影响、 分压力测量不确定度等。进一步的深入研究正在继续。

  (2)Ar的分压力对He的灵敏度影响。为了了解气体成分及压力对某一特定气体成分产生的信号的影响,研究了Ar的分压力对He的灵敏度影响。 先在校准室中通入一定压力的He,并计算出He的标准灵敏度,然后在固定的He的分压力不变的情况下,依次通入不同分压力的Ar,观察He的灵敏度变化。实验结果如图10所示。

  在图10中,除给出He的灵敏度随Ar的分压力变化外,还给出了He的标准灵敏度和Ar的灵敏度变化,以便进行比较。从实验结果看,在Ar的线性范围内,He的灵敏度基本不受影响,当Ar的分压力增大并超出其线性范围后, He的灵敏度随着Ar的灵敏度降低而降低,其变化趋势完全一样。因此,在监测某一特定的气体成分时,还必须考虑其它气体成分或压力的影响。但对非反应性气体可以推断, 当总压力不超出线性范围, 可将单一气体校准的灵敏度用于混合气体分析。

4、结束语

  分压力质谱计校准装置的极限真空度为4.3×10-7Pa,测量范围为10 -1~10-6Pa,可同时对3种气体成分进行分压力测量, 达到了预期结果。可用于分压力质谱计灵敏度、 图样系数、 线性、 质量刻度、 分辨本领的校准和其它性能测试。

  分压力质谱计校准装置的性能测试及校准实验(3)为真空技术网首发,转载请以链接形式标明本文首发网址。

  http://www.chvacuum.com/vacuum-measure/mass-spectrum/111589.html

  与 质谱测量 相关的文章请阅读:

  质谱测量http://www.chvacuum.com/vacuum-measure/mass-spectrum/