貝塞爾盒型能量分析儀由三部分組成: 一個(gè)圓筒形電極、一個(gè)中心圓盤和兩個(gè)帶中心孔的側(cè)板, 該分析儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、結(jié)實(shí), 十分適用于電離規(guī)和四極質(zhì)譜計(jì)上。

　　對(duì)電離規(guī)而言, 分析儀被放置于電離器及離子收集器之間。在柵型電離器中所產(chǎn)生的離子被分離并注入到能量分析儀中。分析儀依據(jù)其激發(fā)的能量把電離器中產(chǎn)生的氣相離子和柵網(wǎng)表面上脫附的電子激勵(lì)解吸的離子分離開。如果應(yīng)用一個(gè)法拉第杯型離子收集器和一個(gè)靈敏的直流放大器來進(jìn)行離子流測(cè)量的話, 那么該電離規(guī)測(cè)量范圍在10^-10～ 10^-3 Pa 之間。當(dāng)二次電子倍增器采用脈沖計(jì)數(shù)方法時(shí), 所測(cè)量的壓力范圍在10^-11～ 10^-6 Pa 之間(A xTRAN , ISX2,ULVAC 公司). 其典型靈敏度對(duì)氮?dú)舛�言�?6. 7±0. 2) ×10^-3 Pa^-1和對(duì)氫而言為(2. 3±0. 04) ×10^-3 Pa^-1。

　　對(duì)四極質(zhì)譜計(jì)而言, 能量分析儀被置于在電離器和四極濾質(zhì)器之間。裝有該分析儀的質(zhì)譜計(jì), 給出了沒有電子激勵(lì)解吸離子的簡(jiǎn)單質(zhì)譜。該分析儀能使四極質(zhì)譜計(jì)的離子收集器免受從柵網(wǎng)表面發(fā)射的X 射線的輻射, 和從電離器中的離子以及被激發(fā)的分子在退激勵(lì)過程中釋放的紫外線的輻射。這種屏蔽作用改善了在10^-3 Pa 范圍內(nèi)的氣體中微量雜質(zhì)的檢測(cè)極限, 使之降至億分之幾。

1、導(dǎo)言

　　電離規(guī)測(cè)量壓力范圍的下限主要取決于三個(gè)因素: 軟X 射線效應(yīng), 電子激勵(lì)解吸效應(yīng)和量規(guī)中的出氣效應(yīng)。為減少此三個(gè)因素的作用, 業(yè)已研制出多種類型的電離規(guī)。其中, 裝有能量分析儀的電離規(guī)在從電子激勵(lì)解吸的離子中把氣相離子分離開方面具有許多優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)該分析儀的結(jié)構(gòu)也十分有效地使離子檢測(cè)器免受X 射線的直接輻射, 這些問題的細(xì)節(jié)已于前面報(bào)告中予以闡述過。

　　近來, 我們提出了一種新型電離規(guī), 軸對(duì)稱透射規(guī)(AT規(guī))。在該量規(guī)上裝有由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而被選用的貝塞爾盒型能量分析儀。如果采用二次電子倍增器以脈沖計(jì)數(shù)模式來測(cè)量離子電流的話, 該電離規(guī)十分適于進(jìn)行極高真空范圍內(nèi)壓力的測(cè)量,可測(cè)的壓力低至10^-12 Pa。采用法拉第杯型離子收集器直流測(cè)量方法代替脈沖計(jì)數(shù)測(cè)量法可使壓力測(cè)量上限延伸至10^-3 Pa。裝有靈敏的直流放大器的量規(guī)可適用于測(cè)量10^-10～ 10^-3 Pa 范圍的壓力。

　　貝塞爾盒型能量分析儀被成功地應(yīng)用到總壓力測(cè)量的壓力規(guī)之后, 該分析儀試圖用于四極質(zhì)譜計(jì)上。在別處也提出過類似種類的能量分析儀用到四極質(zhì)譜計(jì)上 , 但是本文所述的新型四極質(zhì)譜計(jì)顯示出更優(yōu)越的實(shí)用特點(diǎn)。常規(guī)的四極質(zhì)譜計(jì)所測(cè)得的質(zhì)譜常常包含著電離器柵網(wǎng)表面上解吸的電子激勵(lì)解吸的離子的許多峰值。電子激勵(lì)解吸的離子的峰值與同樣質(zhì)荷比(m/z ) 的氣相離子的峰值相互重疊, 會(huì)與在超高真空至極高真空范圍內(nèi)分壓值的測(cè)量相干擾, 并也與在工業(yè)過程中的活性氣體的分壓值的測(cè)量相互干擾。參照離化過程和碎片化過程對(duì)質(zhì)譜峰值的離子信號(hào)強(qiáng)度圖形的分析, 將用于這些工藝過程的研究之中。

　　在四極質(zhì)譜計(jì)中的貝塞爾盒型能量分析儀也可以降低質(zhì)譜上的本底噪聲, 這對(duì)于在殘余氣體或?qū)嶋H工作氣體中的微量雜質(zhì)的測(cè)量是極為重要的。

2、全壓真空規(guī): 軸對(duì)稱透射真空規(guī)(AT規(guī))

　　圖1 為ULVAC 公司生產(chǎn)的A T 規(guī)(A xTRAN , ISX2 型) 的示意圖, 該規(guī)是由一個(gè)B-A真空規(guī)型電離器、一個(gè)貝塞爾盒型能量分析儀和一個(gè)法拉第杯型離子收集器構(gòu)成的。全部安裝在直徑為70mm 的Conf latR 型法蘭上。以脈沖計(jì)數(shù)方式的二次電子倍增器作為離子檢測(cè)器的該真空規(guī), 最初是為了測(cè)量極高真空(XHV ) 而研制開發(fā)的。由本底波動(dòng)所決定的壓力測(cè)量下限估計(jì)大約在10^-11 Pa左右。但是二次電子倍增器測(cè)得的離子數(shù)值適于10^-5 Pa 以上的較高壓力測(cè)量。為擴(kuò)大測(cè)量上限,研制出裝有法拉第杯型離子收集器的真空規(guī)以測(cè)量更廣范圍的壓力。

　　電離器是由一個(gè)柵型電子收集器和一個(gè)熱燈絲型的電子發(fā)射器構(gòu)成。該柵網(wǎng)由鍍鉑鉬絲制成直徑為12mm 高為15mm 的圓筒形, 上下用六根細(xì)直絲相互連接著兩個(gè)端環(huán)。柵網(wǎng)頂端不覆蓋電極, 因?yàn)檫@種有開口的柵網(wǎng)會(huì)很容易地使氣相離子與電子激勵(lì)解吸的離子分離開。此結(jié)果被計(jì)算機(jī)離子軌跡模擬所證實(shí)。安裝在柵網(wǎng)外邊的電子發(fā)射器是一個(gè)涂覆氧化釔的銥絲制成的環(huán)形燈絲。

　　貝塞爾盒型能量分析儀是由下列部分構(gòu)成: 一個(gè)帶有直徑為3mm 中心圓盤的圓筒形電極和兩個(gè)帶有53mm中心孔的端板。不銹鋼圓筒形電極直徑為1 mm , 高度為35mm。用鉬片制成的中心圓盤, 用來自圓筒形電極的鎢絲, 垂直于圓筒形軸線懸掛著。該中心圓盤能屏蔽從柵網(wǎng)發(fā)射的X 射線對(duì)離

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