四極桿質譜儀中探測器——法拉第杯的工作原理

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  四極桿質譜儀中探測器按照質荷比在桿系統中分離的離子可以使用各種類型的探測器以電氣方式進行檢測:

  ■■ 通過法拉第杯使用靜電計放大器直接測量離子電流

  ■■ 使用具有單獨倍增器電極、離散設計的二次電子倍增器(SEM)

  ■■ 通過連續二次電子倍增器 (C-SEM)探測器選擇主要基于檢測靈敏度、檢測速度和信號噪音比有關的要求。然而,它也將受到其他應用特定要求以及空間要求的制約,這些特定要求涉及到穩定性、耐熱性和耐化學性等。

  法拉第杯

  在最簡單的情況下,離子撞擊法拉第收集器(法拉第杯),它們在此失去了電荷。

法拉第杯的工作原理

法拉第杯的工作原理

  通過靈敏的電流電壓變換器(靜電計放大器),所產生的電流被轉換成與離子電流成正比的電壓。帶有法拉第杯的靜電計放大器的靈敏度通常是 K = 10-4 A/hPa 數量級。電流放大器的輸入電阻 R 必須非常高。憑借典型的接線電容 C,這導致時間常數T = R · C 在 范圍 0.1 s < T< 100 s 之內。根據時間常數、在 1 · 10-16 和 1 · 10-14 A 之間的測量限制,數量級為 pmin = 10-10 hPa 的最小分壓可以被檢測到。對于總壓在10-8 hPa 以下的 UHV 系統,通常是這樣。

  除其簡單、堅固的設計之外,法拉第探測器的特點是其長期的穩定性和耐高溫的能力。為保持較小的時間常數及避免其他干擾影響,靜電計放大器直接連接至分析儀,且其輸出信號被直接提供給數據分析系統。這就是法拉第杯存在于所有普發真空質譜儀中的原因。然而,它只適合于檢測正離子。