5.7.1.1. Схема 180°-ного спектрометра

При анализе состава газа напряжение изменяют непрерывно, от самой малой величины Uмин (которая соответствует наибольшей величине молекулярной массы, М0,макс) до самой большой и Uмакс (которая соответствует массе М0,мин). Величины, пропорциональные напряжению ионного тока в цепи коллектора, регистрируются на бумажной ленте, движущейся с постоянной скоростью. Таким образом, по оси времени ленты можно определить величины масс М0, соответствующие данным величинам U, и произвести отсчет соответствующих им ионных токов, которые являются мерой парциальных давлений газа. Вместо ленты можно применить катодный осциллоскоп с послесвечением (т. е. задерживающий на экране в течение некоторого времени световые изображения, вычерченные электронным лучом).

Пример массовой спектрограммы представлен на фиг. 5.78. Можно различить сильную линию водорода (М0 = 2), некоторое количество метана (М0=16), большое содержание водяного пара (М0 = 18), некоторое количество азота с окисью углерода (М0 = 28), немного кислорода (М0 = 32), а также следы двуокиси углерода (М0 = 44). Парциальное давление азота и окиси углерода (М0≈28) равно ≈ 1,3-10-10 Тор, полное давление (определяемое суммой всех токов) составляет ≈10-9 Тор.

Разрешающая способность масс-спектрометра с магнитным полем зависит от ширины щелей источника ионов b1 и коллектора b2; она может быть выражена формулой

Уменьшение ширины щелей b1 и b2 с целью увеличения разрешающей способности имеет свои пределы, так как при этом уменьшается ионный ток и, следовательно, снижается чувствительность спектрометра. Оказывают влияние и другие факторы (например, неравномерность и неоднородность магнитного поля, разброс скоростей ионов данного газа и т. д.), которые приводят к уменьшению разрешающей способности. Ориентировочно можно принять, что чувствительность М0/ΔМ0 находится в диапазоне от нескольких десятков до нескольких сотен в зависимости от качества спектрометра Минимальное измеряемое давление составляет ~ 10-10 Тор при точности измерений ~ 2 %.