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四极质谱仪检测器-二次电子倍增器(SEM)的优缺点

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-12-10 0:02:23 * 浏览: 32
如果要测量极小的离子电流或需要极高的测量速度,则使用物理前置放大器,即所谓的二次电子倍增器。图6.16:二次电子倍增器(SEM)图6.16显示了这种倍增器的典型结构(SEM =二次电子倍增器)。圆柱形金属板(倍增电极)的涂层可提供低水平的电子功函数。基于其动能,离子或电子撞击该层后会生成多个二次电子。串联的多个级从单个离子产生电子雪崩。在倍增电极之间施加大约100V的正电压以加速电子。通过电阻链在双电极之间提供高电压(约1,000ndash,3,000V),并且两个电极分别连接到电压抽头,并以此方式布置技术实施方式。高压正电极接地,以使发射的电子靠近地面。这些类型的装置产生的电流放大系数为107。通过法拉第杯,二次电子倍增器具有以下优点:■它大大提高了仪器的灵敏度,灵敏度提高了高达K = 10A / hPa。 ■这意味着使用下游静电计放大器可以在较短的时间间隔内扫描较低的分电压。信噪比明显高于静电计放大器的信噪比,这意味着可以将检测极限降低几个数量级。这仅适用于在高放大率条件下在SEM中也实现了低暗电流(噪声水平)的情况。灵敏度的自我提高没有什么价值。但是,SEM也有缺点:■由于活性层中的污染或化学变化,其放大倍数可能会发生变化。 ■产生碰撞离子(约1至5个电子)的电子(转换因子)的数量取决于离子能量(质量判别)。放大倍数受这些因素和变化的影响。因此,必须经常校准SEM。通过改变高电压可以容易地调节放大倍数。通过向倍增电极提供等于每个离子能量的独立高压,可以将转换因子保持恒定。借助二次电子倍增器,可以快速进行测量。从表6.2可以看出,测量速度明显高于使用法拉第杯的测量速度。除了用作电流放大器之外,分立倍增电极SEM还适合用作离子计数器。利用这种配置,可以获得每10秒1个离子的极低计数率。与作为电流放大器相比,高计数率也是可能的,并且可以产生非常宽的动态范围。在计数模式下,SEM的速度定义了动态范围的上限。脉冲宽度为20ns时,非线性以每秒106个事件开始。鉴于其脉冲宽度,SEM必须适合用作计算器。所有二次电子倍增器的共同点在于,它们只能在低于10-5 hPa的压力下运行。高于这些压力,倍增电极上的水层会在操作过程中引起高温分解,导致过早老化。由于所涉及的高压,会在10-5 hPa的压力pgt下发生会损坏SEM的气体放电。