Омегатронный измеритель парциальных давлений (омегатрон)
По принципу действия омегатрон напоминает миниатюрный циклотpoн (прибор для ускорения заряженных частиц до высоких энергий). Масс-анализатор омегатрона (рис.6.15) монтируется в стеклянной колбе и ориентировочно имеет размеры 30x30x30 мм. Магнит располагается снаружи колбы.
1 – корпус из немагнитного металла; 2,3 – электроды, к которым прикладывается высокочастотное напряжение с частотой f; 4 – катод; 5 –анод (коллектор электронов); 6 – коллектор ионов; 7,8 – полюсные наконечники магнита
Рисунок 6.15– Схема масс-анализатора омегатрона
Электроны, эмиттируемые катодом 4, проходят узким пучком вдоль магнитного поля, создаваемого внешним постоянным магнитом я попадают на анод 5. Образующиеся вследствие ионизации ионы под воздействием высокочастотного электрического поля и магнитного поля с напряженностью не более 40 А/м будут двигаться по раскручивающейся спирали, если для них выполняется условие резонанса:
, (6.16)
где f - частота ВЧ-напряжения, приложенного к электродам 2,3.
Решая (6.16) относительно mi, подучим основное уравнение омегатрона:
. (6.17)
Ионы с массой mi получают от электрического поля на каждом обороте приращение энергии и поэтому движутся по раскручивающейся спирали и, сделав определенное число оборотов (порядка нескольких десятков) и пройдя путь порядка нескольких метров, попадают на коллектор ионов 6. Измеренная на коллекторе 6 величина ионного тока характеризует парциальное давление газа с массой mi. Ионы других газов (других масс) не удовлетворяют условию резонанса, не получают необходимого приращения энергии и на коллектор не попадают. Для того, чтобы зарегистрировать ионы всех газов, находящихся в вакуумной системе, производят развертку спектра масс, которую можно осуществить в соответствии с (6.17) изменением напряженности магнитного поля H или обычно изменением частоты f.
Как и в любах типах масс-спектрометров, относительная и абсолютная чувствительность омегатрона определяется, кроме приборных характеристик, сечением ионизации атомов и молекул измеряемых газов и не зависит от состава анализируемой смеси газов. Коэффициенты относительной чувствительности для омегатрона определены экспериментально и довольно близко совпадают с относительной чувствительностью ионизационного вакуумметра.
Промышленность выпускает прибор типа ИПД0-2А (измеритель парциальных давлений омегатронный). Диапазон регистрируемых масс от 1 до 250; максимальное рабочее давление 1∙10-3 Па; наименьшее регистрируемое парциальное давление аргона 3 ∙10-8 Па. Запись масс-спектра производится на бумажной ленте с помощью самопишущего потенциометра или наблюдается на экране осциллографа.
Омегатрон находят ограниченное применение вследствие необходимости использовать громоздкий магнит, что затрудняет встраивание омегатрона в вакуумную систему.
Дата добавления: 2016-01-29; просмотров: 891;