四極杆質譜儀提高真空腔壓強能否工作?

時間 2021-05-11 16:08:19

1樓:王迪

樓上幾位對不能做的理由已經闡述得足夠充分,下面我提出一種能夠變得可行的工程上的方法。首先如果題主不差錢,可以購買成品的inficon由四極質譜和取樣閥結合而成的Transpector CPM 3 緊湊型過程監控器產品。如果需要分析的成分比較單一,則可以用小孔限流的方式將取樣腔的壓力降低,而主腔室的壓力不變來進行取樣測試。

取樣測試需要對所分析成分的小孔流導進行計算或者測定後反推分壓力,所以如果沒有方便的測試方法,成本往往比購買成品更高。

2樓:Tsy.H

0.1Torr應該不行的。

壓強高對於大多數的質譜儀來說對靈敏度還是解析度都是致命的。

主要原因是質譜檢測的是氣相離子,從離子源到檢測器需要遵循確定的軌道,如果發生偏轉比如像三重四級杆你就可以知道最後會減少到達檢測器的離子數目。所以真空是為了精確控制離子的運動軌跡和良好的聚焦。

1.低壓降低平均自由程

當壓強高時,氣體密度增大,就增加了氣相離子和氣體分子之間的碰撞。碰撞就會使得離子偏離正常的軌跡。我們把離子不碰到氣體分子的路程看做平均自由程,用分子簡化質譜離子。

20℃下,λ≈1.5*10^(-3)/p(Torr)。

2.不可預期的離子分子反應

質譜圖中肯定不希望有太多的離子分子反應造成的碎片離子。因此對於低壓增加碰撞而言是不利的。對於CI源來說關注這種反應因此可以讓壓強達到0.01Torr

3.影響離子源調諧

離子源調諧主要是調離子聚焦和電離能量。EI源常改變電離能量(電壓),當氣壓增高會阻礙電子束的運動。當達到0.

1Torr時甚至會截止。發射電流的控制通過電流的反饋調節電壓,發射電流抑制會反饋使得電壓公升高,從而燒壞燈絲。而CI的話使用了100ev更高的電子能量,不通過發射電流反饋調節。

4.氣體傳導引起高壓放電

氣壓大於0.1Torr以上後會有放電的可能。

5.各種燈絲壽命,氣體殘餘對基底的影響

3樓:徐好狗

做過。下,EI源,分析100u以內的小分子,使用法拉第筒檢測器,可以做到單位分辨,比較容易。

氣壓再高的話,大質量數時會RF放電,分辨力也比較困難。

4樓:「已登出」

1 氣體分子的collision高真空下才是冷卻,低真空下是加熱,參考CID和SORI CID

2 FAIMS不是ion mobility麼,怎麼變質量分析器了

回答:當然可以,就是sensitivity要撲街。

5樓:

先說結論:

1,氣壓公升高時(你這個真空度的公升高或者降低好混亂)四極杆是可以進行質量分析的。但是以下引數會受到很大影響:a,解析度,因為所有離子的離子振幅都會減小,要達到單位質量分辨會更難。

需要提高電壓和頻率,但是更容易放電等等;b,掃瞄速度,主要是總的離子運動狀態比電壓變化要慢一些了;c,靈敏度,主要是離子自由程短了,很多會變成碎片離子...你看幾乎所有的引數都會下降....

為什麼離子阱會需要較高的氣壓,而提公升上述引數呢?

因為較高氣壓主要是為了減速離子,加速離子阱填充離子的速度,增加離子的數量。在進行離子質量分析的時候,所有的離子都是針對已經被填充到離子阱內部離子進行操作。所以離子阱質量分析並非是不影響質量分析,而是不得不使用緩衝氣。

否則分析無從談起。其實造成的影響也是很明顯的,就是解析度可以做的很高,但是質荷比其實並不特別準...

FAIMS並不能進行質合比分析,遷移了測得是偶極矩....

6樓:Jack Cheng

首先,四極杆在高氣壓下用做質量分析肯定是不行的,工作氣壓至少是在10的負3次方帕以下。簡單可以理解為,正常情況下離子在四極桿內的x和y都做簡諧運動,通過掃瞄直流和射頻電壓可以改變離子的運動狀態,使得部分離子失諧損失掉,而剩下的離子得以繼續在xy平面上做簡諧運動保持平衡,最後飛出四極杆,實現質量選擇。具體的理論分析和推導隨便哪本介紹四極杆的外文教科書都能找到,感興趣的話可以仔細看看。

如果提高四極杆的工作氣壓,離子和中性氣體分子之間的碰撞就會變得很頻繁,離子的動能就會損失掉,也就是由原來的簡諧運動變成了阻尼振動,最終離子在xy平面上的振幅會變得非常小(被冷卻了)。這樣四極杆做質量分析的理論基礎就不存在了,或者說原本的理論基礎要被重新修正,很難說還能不能實現質量分析,至少效能會大打折扣,質量分辨會很差。另外氣壓太高的話,離子需要很高的初始軸向動能(z向)才能穿過四極杆,而氣壓太高要給離子加速也不是太容易的事情。

另外,高氣壓會帶來很多現實問題,比如容易放電,離子檢測困難等。當然,如果能提高四極杆的工作氣壓,還能實現很好的分析效能,會帶來很多好處,比如可以降低對真空系統的要求,這個不光成本比重高,本身就很重,嚴重阻礙了質譜儀器的親民發展路線;再有還可以降低整個儀器的離子光學設計的複雜程度,同時就降低了相應的電子裝置的需求。所以如果有辦法不降低效能,還能提高工作氣壓,那真是質譜儀器發展的一大進度,給發個諾貝爾也不過分。

而現在的實際情況是走折中路線,所以是靠犧牲效能換來的。至於離子阱本來跟四極杆的工作原理本來就不太一樣,所以氣壓稍微提高一點有離子阱的實際需要考慮,但是無限制提高氣壓肯定也是不可行的,都是要取得乙個平衡點。而FAIMS根本就是另外乙個東西,而且也沒辦法實現質量分析,靠得是差分遷移率,這東西你要是放到低氣壓反而不工作了,離子遷移譜這類儀器靠的是電場和氣體分子的共同作用,是一種很複雜的巨集觀運動過程。

從技術角度看,跟質譜儀沒有可比性。當然,現在很多人認為離子遷移譜有希望替代部分質譜儀器,原因就是因為離子遷移譜不需要高真空的工作環境。不過,目前來說還是很難的,離子遷移譜分析最終指向的是碰撞截面,而質譜是質量。

碰撞截面本身是硬球碰撞模型裡的物理量,表徵了乙個粒子與其他粒子發生碰撞的可能性大小。通過確定碰撞截面來唯一確定一種粒子,是非常非常不確定的。因此,與其說是兩者競爭,我更看好兩者合作,從不同維度去確定粒子,去消滅不確定性。

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