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質譜儀的規格為何?

 分壓測量單位本質上具有下列特性 (DIN 28 410): 

行寬解析度為何?

行寬是對可在相同高度的兩條相鄰線之間進行區分的程度測量。解析度通常會指示出來。其定義為:R = M / ΔM 且在整個質量範圍內,針對四極質譜儀為略大於 1 或 ΔM < 1 的常數。 

通常會使用諸如「具有 15% 谷值的單位解析度」表述。這表示,相同高度的兩個相鄰峰值之間的「谷底」達到峰值高度的 15 %,或者換句話說,在其峰值高度的 7.5 % 處,DM 跨個別峰值測量的線寬等於 1 amu (原子質量單位);請參閱本文脈絡圖 4.10 的示意圖。 

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圖 4.10 行寬度 – 15% 谷值

質譜儀的質量範圍為何?

質量範圍具有以單位偵測之單次充電最輕與最重離子的原子序。 

質譜分析中的靈敏度為何?

靈敏度 E 是所測量離子流與所關聯分壓的商;其通常會針對氬或氮指定: 

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(4.1)

如何定義最小可偵測分壓

最小可偵測分壓定義為雜訊大小與靈敏度的比: 

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最小可偵測分壓比 (濃度)

定義為: 
SDPPR = pmin / pΣ (ppm) 
此定義對於實際使用而言有些「不便」,會使用空氣中氬 36 的偵測作為範例進行說明:氬佔空氣體積的 0.93 %;Ar40 到 Ar36 的相對同位素頻率為 99.6 % 到 0.337 %。因此,空氣中 Ar36 的比例可透過以下方式計算: 

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圖 4.11 氬 35 的偵測

圖 4.11 顯示測量的螢幕列印成品。圖中 Ar36 的峰值高度判定為 1.5 · 10-13 A,雜訊大小 Δ · i+R 判定為 4 · 10-14 A。最低可偵測濃度是峰值高度等於雜訊大小時的濃度。這會產生 1.5 · 10-13 A/2.4 · 10-14 A = 1.875 的最小可測量峰值高度。然後會透過計算,從此衍生要達到的最小可測量濃度: 

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質譜儀的線性範圍為何?

線性範圍是靈敏度在要指定之限制內保持恆定的參考氣體 (N2、Ar) 壓力範圍 (針對分壓測量裝置,± 10 %)。 
在低於 1 · 10-6 mbar 的範圍內,離子流與分壓之間呈現嚴格的線性關係。在 1 · 10-6 mbar 與 1 · 10-4 mbar 之間,與線性特性略有偏差。若高於 1 · 10-4 mbar,這些偏差會增加,直到最終在高於 10-2 mbar 的範圍內,濃密大氣的離子不再能夠到達離子阱。陰極 (超壓下) 的緊急關閉功能幾乎一律設定為 5 · 10-4 mbar。根據所需資訊,會使用不同的上限。 

在分析應用中,如果可以的話,不應超過 1 · 10-6 mbar。從 1 · 10-6 mbar 到 1 · 10-4 mbar 的範圍仍適用於氣體成分與分壓調節的清楚描述 (請參閱圖 4.12)。 

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圖 4.12 定性線性曲線

有關烘烤表面與順從性的資訊

評估傳感器需要的其他資訊包括下列內容的規格:烘烤溫度 (在測量期間,或者關閉陰極或 SEMP 的情況下),金屬、玻璃與陶瓷元件的使用材料與表面區域,以及陰極的材料與尺寸;也需要離子源電子衝擊能量 (及其是否可調整) 的相關資料。這些值對於無法中斷的操作以及傳感器本身對氣體成分的任何影響而言至關重要。

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References

Vacuum symbols

A glossary of symbols commonly used in vacuum technology diagrams as a visual representation of pump types and parts in pumping systems

 

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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

 

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References and sources

References, sources and further reading related to the fundamental knowledge of vacuum technology

 

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