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真空系統(tǒng)的氣體分析與分壓側(cè)量及應(yīng)用范圍
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目前，真空獲得技術(shù)已由超高真空發(fā)展到10-10Pa-10-11Pa的極高真空階段。在超高真空和極高真空下，容器內(nèi)部的氣體組分和容器內(nèi)部的表面狀態(tài)關(guān)系十分密切。在研究這種條件下的真空物理和真空化學(xué)過程時(shí)，除了需要了解容器內(nèi)部的表面狀態(tài)外，還必須知道容器內(nèi)的氣體組分和相應(yīng)的分壓力。
超高真空系統(tǒng)的全壓力側(cè)童除了最早采用的B-A型超高真空規(guī)外，又發(fā)展了許多極高真空規(guī)，如冷陰極磁控規(guī)、抑制規(guī)和彎注規(guī)等。但對(duì)許多研究工作來說，僅靠全壓力數(shù)據(jù)是不夠的。例如真空系統(tǒng)中的吸附、凝結(jié)、脫附過程等，它涉及到容器表面和系統(tǒng)內(nèi)部物質(zhì)和殘余氣體分子的相互作用。這時(shí)獲得系統(tǒng)內(nèi)氣體組分和分壓力的數(shù)據(jù)比全壓力數(shù)據(jù)更能說明問題。
真空條件下的氣體分析和分壓力測量通常是由動(dòng)態(tài)質(zhì)譜計(jì)完成的。
第一個(gè)動(dòng)態(tài)質(zhì)譜計(jì)—射頻速度過濾器是于1926年提出的。其它的動(dòng)態(tài)質(zhì)譜計(jì)如射頻質(zhì)譜計(jì)、回旋質(zhì)譜計(jì)、飛行時(shí)間質(zhì)譜計(jì)和四極質(zhì)譜計(jì)都是于20世紀(jì)40年代末到50年代初提出的。早期的儀器主要用于同位素測量、帶電粒子的質(zhì)荷比測量。但當(dāng)時(shí)正值真空技術(shù)處于向超高真空發(fā)展的重要階段，因此這些質(zhì)譜計(jì)出現(xiàn)不久就被作為專用的真空質(zhì)譜計(jì)了。
真空分析質(zhì)譜計(jì)按其能否進(jìn)行定量分析，可分為殘氣分析器和分壓力計(jì)。所謂分壓力計(jì)是指能滿足一定的定量分析精度要求的真空分析器。
應(yīng)用范圍：
1.真空和衰面物理研究
對(duì)于通常的真空研究，真空分析質(zhì)譜計(jì)的主要用途是分析真空系統(tǒng)內(nèi)的殘余氣體。而對(duì)表面研究來說，目前已逐步將真空質(zhì)譜計(jì)和低能電子衍射儀、俄歇電子譜儀、二次離子質(zhì)譜計(jì)、化學(xué)分析電子譜儀和場致發(fā)射顯微鏡等儀器聯(lián)合使用，用來研究低壓力下的真空物理過程。通常在10-9Pa以至更低的壓力下進(jìn)行分壓力側(cè)量。由于采用的真空系統(tǒng)多數(shù)為無油或少油的真空泵，所以一般并不要求質(zhì)譜計(jì)有很寬的質(zhì)量范圍。
2.專用器件（如電子顯微鏡、X射線管、陰極射線管和大型超高頻電真空器件)的殘氣分析在這一類應(yīng)用中，不像表面物理研究那樣，需要檢側(cè)那么低的分壓力，而希望儀器具有較寬的工作質(zhì)量范圍，至少具有能檢測真空泵油的裂解物的能力。
3.薄膜工藝
制備薄膜時(shí)，用真空分析器控制其工藝過程是必要的。在燕發(fā)工藝中，主要是減少殘氣氣氛以防止氧化;在濺射工藝中則重視所充氣體純度，如控制氫和氧的雜質(zhì)含量。 |
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