Quali sono le caratteristiche degli spettrometri di massa?
Un'unità di misurazione della pressione parziale è caratterizzata essenzialmente dalle seguenti proprietà (DIN 28 410):
Cos'è la risoluzione dell'ampiezza della linea?
L'ampiezza della linea è una misura del grado di differenziazione tra due linee adiacenti di pari altezza. La risoluzione è normalmente indicata. È definita come R = M/ΔM ed è costante per lo spettrometro quadrupolare nell'intero intervallo di massa, leggermente superiore a 1 o ΔM < 1.
Spesso viene utilizzata un'espressione come "risoluzione unitaria con valle del 15%". Ciò significa che il "fondo della valle" tra due picchi adiacenti di altezza identica arriva al 15% dell'altezza del picco o, in altri termini, al 7,5% dell'altezza del picco, l'ampiezza della linea DM misurata attraverso un singolo picco è pari a 1 amu (unità di massa atomica); vedere in questo contesto il disegno schematico nella Fig. 4.10.
Fig 4.10 Ampiezza della linea - valle del 15%
Cos'è l'intervallo di massa degli spettrometri?
L'intervallo di massa è caratterizzato dai numeri atomici degli ioni più leggeri e più pesanti con una singola carica rilevata dall'unità.
Cos'è la sensibilità nella spettrometria di massa?
La sensibilità E è il rapporto tra il flusso di ioni misurato e la pressione parziale associata; è normalmente specificata per argon o azoto:
(4.1)
Come si definisce la minima pressione parziale rilevabile
La pressione parziale minima rilevabile è definita come il rapporto tra ampiezza del rumore e sensibilità:
Minimo rapporto di pressione parziale rilevabile (concentrazione)
La definizione è:
SDPPR = pmin / pΣ (ppm)
Questa definizione, in qualche modo "rozza" per l'uso pratico, deve essere spiegata utilizzando il rilevamento di argon36 nell'aria a titolo di esempio: l'aria contiene lo 0,93% di argon in volume; la frequenza isotopica relativa di Ar40 rispetto ad Ar36 è compresa tra il 99,6% e lo 0,337%. Pertanto, la quota di Ar36 nell'aria può essere calcolata come segue:
Fig. 4.11 Rilevamento di Argon35
La Figura 4.11 mostra la stampa della schermata della misurazione. L'altezza del picco per Ar36 nell'illustrazione è pari a 1,5 · 10-13 A e l'ampiezza del rumore Δ · i+R è 4 · 10-14 A. La concentrazione minima rilevabile è quella alla quale l'altezza del picco è uguale all'ampiezza del rumore. Ciò comporta che l'altezza di picco minima misurabile è pari a 1,5 · 10-13A/2,4 · 10-14A = 1,875. La minima concentrazione rilevabile viene quindi ricavata da questo calcolo e risulta pari a:
Qual è l'intervallo di linearità degli spettrometri di massa?
L'intervallo di linearità è l'intervallo di pressione per il gas di riferimento (N2, Ar) in cui la sensibilità rimane costante entro i limiti da specificare (± 10% per i dispositivi di misurazione della pressione parziale).
Nell'intervallo inferiore a 1 · 10-6 mbar, il rapporto tra il flusso di ioni e la pressione parziale è rigorosamente lineare. Tra 1 · 10-6 mbar e 1 · 10-4 mbar vi sono deviazioni minori dalle caratteristiche lineari. Al di sopra di 1 · 10-4 mbar, queste deviazioni crescono fino a quando, alla fine, nell'intervallo superiore a 10-2 mbar, gli ioni, a causa dell'atmosfera di gas denso, non saranno più in grado di raggiungere la trappola ionica. L'arresto di emergenza per il catodo (a pressione eccessiva) è quasi sempre impostato su 5 · 10-4 mbar. A seconda delle informazioni richieste, ci saranno limiti superiori per l'uso diversi.
Nelle applicazioni analitiche, non superare 1 · 10-6 mbar, se possibile. L'intervallo da 1 · 10-6 mbar a 1 · 10-4 mbar è ancora adatto per una rappresentazione chiara della composizione del gas e della regolazione parziale della pressione (vedere Fig. 4.12).
Fig. 4.12 Curva di linearità qualitativa
Informazioni sulle superfici e possibilità di effettuare il riscaldamento
Ulteriori informazioni necessarie per valutare un sensore includono le specifiche relative alla temperatura di riscaldamento (durante la misurazione o con catodo o SEMP disattivati), i materiali utilizzati e le superfici dei componenti in metallo, vetro e ceramica oltre al materiale e alle dimensioni del catodo; sono necessari inoltre dati sull'energia di impatto degli elettroni sulla sorgente di ionizzazione (e se è regolabile). Questi valori sono fondamentali per il funzionamento ininterrotto e per qualsiasi influenza sulla composizione del gas da parte del sensore stesso.
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References
- Vacuum symbols
- Glossary of units
- References and sources
Vacuum symbols
A glossary of symbols commonly used in vacuum technology diagrams as a visual representation of pump types and parts in pumping systems
Glossary of units
An overview of measurement units used in vacuum technology and what the symbols stand for, as well as the modern equivalents of historical units
References and sources
References, sources and further reading related to the fundamental knowledge of vacuum technology
