Die theoretische Analyse des Einflusses der Zusammenstöße der lonen im Quadrupolmassenspektrometer

Abstract

Mit 23 Abbildungen InhaltsubersichtThe transmission of ions through the quadrupol mass filter which depends on the initial energy of ions, the total pressure in the analyser system and other parameters are described. Theoretical solution of this problem makes possible the construction of spectrometer for such pressures, where the dependence of the ion current on partial pressures of gas mixture measured ie linear. EinleitungDie E'rage des Einflusses der Streuung eines Ionenstrahls an den Atomen des Restgases ist bei Massenspektrometern aktuell, besonders bei denen, welche bei hoheren Drucken im Analysatorsystem zu arbeiten erlauben. Die Quadrupol. spektrometer, mit denen sich diese Arbeit beschaftigt, ermoglichen e8, %das Gas bei verhiiltnismiiBig hohen Drucken zu analysieren. Bei einem Totaldruck von p , 5 10-3 Torr kann man bei Quadrupolspektrometern mit einem Auflosungsvermogen von MIAM w 70 nach [l] sogar die Massen 1 4 und 15 bei p M 10-2Torr unterscheiden (bei Benutzung einer PmNIwa-Ionenquelle). Eine wichtige GroBe, die das Quadrupolspektrometer charakterisiert, ist seine Transmission, die als Verhiiltnis des Ionenstromes, gemessen am Kollektor, zum Ionenstrom am Eingang ins Analysatorsystem T, = I k~i I o~i fur die Masse Mi, fur deren Obertragung die Apparatur eingestellt ist, definiert wird. Die Transmission ist abhiingig vom Durchmesser der EinlaBnadel ro, der die Anfangsbedingungen xo, yo festlegt und von den Radialkomponenten der Ionengeschwindigkeiten beim Eintritt ins Quadrupolfeld x,, yo bei gegebenem Abstand 2rkv der gegeniiberliegenden Stiibe des Analysatsystems, und sie nimmt mit wachsendem Auflosungsvermogen ab. Die Frage der Transmission durch das Quadrupolmassenspektrometer in Abhiingigkeit vom Druck im System wurdo bis jetzt noch nicht geniigend theoretisch gekliirt, und die Schopfer des Spektrometers setzen voraus, daB das Ion, welches im Quadrupolfeld stabil ist, in erster Niiherung diese Eigenschaft nicht einmal nach einem ZusammenstoB mit einem Restgasmolekul iindert [2, 31.Der EinfluB der ZusammenstoBe der Ionen mit den Atomen des Restgases ist wichtig fur die Messung der Partialdrucke von Gasen, somit fur die quantil) Teil 1 und 2 dieser Arbeit bearbeitete P. KUB~OEE, Teil3 P. KVBfEEK und L. MRA-Ann. Physik. 'I.FoIge, Bd. 24 ZEK. Die Rechnungen auf der Rechenmaschine ,,Oh&'' fiihrte J. CERNOHORSK$ aus. 19 $= Wymin(r/rkv) gilt (Abb. 16, l?), ferner setzen wir kl = 2nk fest. KnBfEEK u. M R~Z E K : ZusammenstoBe der Ionen im Q u a d r u p o l m a s s e n s p m e t e r 313 Zur Bestimmung von I , = I,(?),) ist es notig, das Integral auf der rechten Seite der Beziehung (92) fur verschiedene p, zu berechnen. Die Darstellung der Funktionen, die hinter dem Integralzeichen in (92) fiir verschiedene p,, Z,, A auftreten, sind in Abb.18, 19 fur Ar, C (I, = 0,5 m = > I , m 0,G m, Vex, = 300 V, v = l , G MHz) gegeben. Wenn wir ein festes r, wilhlen und diese Funktio-Abb.16. Der Verlauf der Funktion wm,,,(x/rks) fur