[科普中國(guó)]-電子轟擊離子源

簡(jiǎn)介

離子源是質(zhì)譜儀器的“心臟 。按電離方式分成電子轟擊源、化學(xué)電離源、場(chǎng)致電離源等。其中慢電子轟擊源 是使用最廣泛的氣體離子源。離子源的性能直接影響著質(zhì)譜儀器兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)即靈敏度和分辨本領(lǐng)的高低。因此在質(zhì)譜儀器中除了要求離子源工藝性能好，使用壽命長(zhǎng)、價(jià)格低廉之外，主要是對(duì)以下指標(biāo)感興趣，即要求離子束流強(qiáng)大、散角小、束流穩(wěn)定、能量分散和質(zhì)量歧視都小1。

電子轟擊離子源介紹1.進(jìn)樣方式：直接進(jìn)樣、GC；

2.獲得單分子離子的方式：加熱氣化；

3.作用過(guò)程：電離方式—高能電子轟擊70eV；

4.水平方向：燈絲與陽(yáng)極間（0V電壓）—高能電子—沖擊樣品—正離子

5垂直方向：G3-G4加速電極（低電壓）—較小動(dòng)能—狹縫準(zhǔn)直G4-G5加速電極（高電壓）—較高動(dòng)能—狹縫進(jìn)一步準(zhǔn)直—離子進(jìn)入質(zhì)量分析器；

6.特點(diǎn)：使用最廣泛，譜庫(kù)最完整；電離效率高；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便；但分子離子峰強(qiáng)度較弱或不出現(xiàn)（因電離能量最高）。

電子轟擊型離子源的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圖1表示一種最常用的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的電子轟擊型離子源。電子由直熱式陰極F（或F）發(fā)射，在電離室A（陽(yáng)極）和陰極F或F之間施加直流電位，使電子得到加速，進(jìn)入電離室中，碰撞氣體使氣體分子電離。在電離室A和聚焦極B之間所加電位作用下，離子加速離開(kāi)電離室，通過(guò)聚焦扳后在減速間隙所加電位作用下，離子減速、聚焦到達(dá)離子源出口孔。由圖1可見(jiàn)，這個(gè)簡(jiǎn)單離子源既無(wú)單獨(dú)的離子推斥極和偏轉(zhuǎn)極，也無(wú)電子接收板和柵極，但加有電子束聚焦磁鐵和可自動(dòng)切換的雙燈絲（一個(gè)燈絲工作，另一備用燈絲與電離室相接），這種離子源的靈敏度與燈絲發(fā)射效率、燈絲和電離室小孔的準(zhǔn)直度、電離電壓（也稱電子加速電壓，加于電離室和燈絲之間。電離室為正，燈絲為負(fù)）、離子加速電壓（電離室相對(duì)于地的正電壓，即離子能量）以及三電極引出聚焦系統(tǒng)的性能都有關(guān)系，還與電子束聚焦磁鐵有關(guān)2。

機(jī)理探討極面約0.2特斯拉的磁鐵如NS相吸放置，離子束通過(guò)的中，位置具有較大的場(chǎng)強(qiáng)，由此引起離子束的質(zhì)量歧視效應(yīng)（在到選出口縫前由于電子束聚焦磁鐵的影響，離子束已按質(zhì)荷比偏離，因而輸出的離子流與質(zhì)量有關(guān)）。

在性能要求很嚴(yán)的離子源中，在設(shè)計(jì)和裝配時(shí)應(yīng)充分考慮這一位移量和出射角的變化，用機(jī)械方法糾正。有的離子源為了解決這一向題，通常把引出電極（甚至聚焦電極、偏轉(zhuǎn)電極等）的左右兩半部加以絕緣，并加上相對(duì)可調(diào)的電位，提高離子束的引出效率和聚焦性能，使離子束準(zhǔn)直地通過(guò)出口孔。

但是在小型四極質(zhì)譜計(jì)中，為使離子源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，通常都不采取上述措施。磁場(chǎng)對(duì)增加電子束對(duì)氣體的電離幾率是有效的，增加了引出束流，但磁場(chǎng)對(duì)離子束的偏轉(zhuǎn)卻改變了引出束流的出射位置和出射角，這樣反而減小了引出束流，尤其是出射角的偏斜使后果最為嚴(yán)重。

在離子源后80mm處安裝平板檢測(cè)離子流的方法對(duì)于0.2mm的位移量和偏離軸線的偏轉(zhuǎn)角反應(yīng)不會(huì)十分敏感，因而未出現(xiàn)異常。而在離子源后加一個(gè)性能不十分好的長(zhǎng)163mm的四極桿后，實(shí)際通道比前者大為減小，不僅把不適合四授桿的大部分離子流濾掉，而且由于位移和出射角的變化又增加了部分損失，這部分流強(qiáng)在不加磁場(chǎng)時(shí)可以通過(guò)四極桿，因此檢測(cè)到的流強(qiáng)很弱甚至檢測(cè)不到3。