Манометри. Преоб-я, ионизационные

Омеготронный измеритель парциальных давлений

(1) Термокатод, (2) – улавливающие пластины; (3) – высокочастотные пластины, (4) коллектор ионов, (5) – коллектор электронов.

Имитируемые накальным электродом (1) электроны узким пучком проходят через отверстия в пластинах (2) и попадают на положительно заряженный коллектор электронов. Образовавшиеся ионы попадают под одновременное воздействие взаимно-перпендикулярных полей высокочастотного электрического и постоянного магнитного поля от внешнего магнита. Высокочастотное поле заставляет ионы совершать колебательные движения между пластинами. Магнитное поле заставляет их двигаться по круговым траекториям в плоскостях, перпендикулярных направлению магнитного поля. Скорость движения ионов (частота вращения):

При одновременном воздействии обоих полей можно подобрать такое соотношение, чтобы ионы определенного массового числа совершали обороты в фазе с высокочастотным полем. Т.е. чтобы соблюдалось условие резонанса между частотой собственных колебаний ионов и частотой электрического поля.

- резонансная частота омеготрона;

- массовое число ионов;

- напряжением электрического поля.

Ионы, попавшие в резонанс, на каждом обороте приобретают дополнительную энергию, из-за чего радиус их траектории увеличивается. Резонансные ионы движутся по спирали, пока не попадут на коллектор ионов. Ионы, не попавшие в резонанс затормаживаются и рекомбинируютсяна улавливающих пластинах. По току в цепи коллектора ионов можно судить о парциальном давлении резонансной массовой доли газа. Изменяя частоту f при постоянном магнитном поле можно последовательно вводить в резонанс все ионы других масс. Разрешающая способность омегатрона величина переменная и зависит от массового числа анализируемого газа. Между величиной разрешающей способностью и массовым числом газа имеется гиперболическая зависимость:

Т.о. чем меньше массовое число, тем выше разрешающая способность. Чувствительность омегатрона очень высока вследствие того, что камера ионизации одновременно является и анализатором. Время движения резонансного иона до коллектора ионов также можно вычислить:

- расстояние от оси прибора до коллектора ионов;

Квадрупольный ионополярный масс-спектрометр

РИС.

1 – квадропольный масс спектрометр;

Основным преимуществом прибора по сравнению с другими газоанализаторами является большая разрешающая способность, высокая чувствительность, широкий диапазон рабочих давлений, отсутствие магнитного поля.

По схеме: (1) – источник ионов; (2) – раскачиваемый ион; (3) – коллектор ионов или приемник ионов; (4) – не раскачиваемый ион; (5) – коллектор электронов.

Принцип работы: исследуемый газ ионизируется в источнике ионов и выталкивается в виде ионного пучка через диафрагму пространства анализатора. В анализаторе разделение ионов по массам происходит под воздействием квадрупольного электрического поля, создаваемого 4-я параллельными цилиндрическими стержнями, на которые подано электрическое напряжение. Ион, двигаясь вдоль оси стержней, начинает раскачиваться. Амплитуда колебаний зависит от массового числа иона и напряжения на стержнях. На коллектор ионов попадут те ионы анализируемого газа, колебания которых меньше расстояния от центральной оси квадруполя до стержня. Отфильтрованные в анализаторе ионы, определенной массы, дают цепи коллектора ток, пропорциональный парциальному давлению.

2 – монополярный. Представляет из себя анализатор, имеющего ¼ часть от квадрупольного. Анализатор датчика состоит из круглого стержня и пластины, уголкового профиля. Стержень находится под напряжением от генератора высокой частоты, а уголок под потенциалом земли. Ионы запускаются в зазор между стержнем и уголком.

РИС.

Поиск по сайту: