Из (67) видно, что при заданной частоте ВЧ-поля,
качестве разрешения, допустимых потерях в чувствительности и номере массы
максимальная скорость регистрации прямо пропорциональна абсолютной разрешающей
способности в степени 3/2. При f=2МГц, А2н=20,
М=50 а.е.м. и h=3 находим: 
при
а.е.м., 
а.е.м./сек. Таким образом, при
заданных f, A2H, M и h чем
выше предельная скорость регистрации, тем хуже разрешающая способность КМ.
Определение скорости регистрации, кроме сказанного выше, должно учитывать основное требование к регистрирующей части квадрупольного фильтра масс, в качестве которого чаще всего выступает усилитель постоянного тока. Поэтому скорость регистрации накладывает определенные условия к УПТ, о чем будет сказано ниже в подразделе 12.
7. Чувствительность КМ
7.1. Определение чувствительности КМ. Физические причины,
влияющие на ее значение
Под чувствительностью масс-спектрометра понимается значение минимально
обнаруживаемого сигнала на выходе регистрирующей аппаратуры, превышающего
уровень собственных шумов в 
раз (обычно 
2).
Измеряется чувствительность в тех же единицах, что и основной полезный сигнал.
Если масс-спектрометр предназначен для измерения парциальных давлений газов,
чувствительность измеряется в единицах давления (мм рт. ст.), если с его
помощью измеряют удельную интенсивность молекулярных потоков в вакууме,
единицей измерения чувствительности масс-спектрометра будет 1/(см2·с) и т.д.
Для решения вопроса о величине чувствительности необходимо знать все основные источники, дающие заметный вклад в суммарный шумовой электрический сигнал на выходе регистрирующей системы масс-спектрометра. К основным источникам шумов в системе «ионный источник – анализатор – приемник ионов – УПТ» необходимо отнести: 1) флуктуации ионного потока в датчике вследствие конечной величины элементарного заряда (явление, сходное с дробовым эффектом в электронных лампах); 2) собственный фон вторичноэлектронного умножителя (если он используется в качестве приемника ионов в датчике); 3) шум УПТ, стоящего на входе регистрирующего устройства. Выше были указаны источники шума в системе, которые принципиально нельзя устранить, с которыми всегда приходится считаться и которые, следовательно, определяют предельную чувствительность масс-спектрометра. Отметим также дополнительные мешающие явления, оказывающие влияние на уровень суммарного шумового сигнала, действие которых можно существенно уменьшить или вообще устранить рациональным построением схемы, правильным выбором режима работы отдельных частей прибора, повышенной стабилизацией источников питания и т.д. К ним относятся: 1) пульсации напряжений, питающих ионный источник, анализатор, вторичноэлектронный умножитель (ВЭУ) и усилитель постоянного тока (УПТ); 2) временные нестабильности флуктуационного характера упомянутых напряжений; 3) флуктуационный сигнал от рассеянного компонента ионного тока, возникающего в ионном источнике масс-спектрометра и попадающего на вход приемника ионов; 4) наводки на высокоомные цепи регистрирующей части масс-спектрометра; 5) вибрации, обусловливающие появление в электрометрических каскадах УПТ паразитных сигналов от так называемого «микрофонного эффекта» и некоторые другие причины.
Знание основных источников шума необходимо, но еще недостаточно для определения чувствительности системы «датчик - регистрирующая аппаратура». Должны быть известны динамические параметры прибора, т.е. его разрешающая способность и скорость регистрации спектров масс. Этот вывод подтверждается тем, что выходной сигнал масс-спектрометра при последовательной во времени развертке спектра масс представляет собой последовательность электрических импульсов, каждый из которых свидетельствует о присутствии в анализируемой среде компонента с определенным молекулярным весом. Амплитуда этих импульсов пропорциональна парциальному содержанию имеющихся компонентов в смеси. Ясно, что чем выше разрешающая способность или скорость регистрации спектра масс, тем должна быть меньше длительность импульсов спектра масс и, следовательно, тем шире частотный спектр сигнала, который необходимо усилить и отобразить в регистрирующей аппаратуре. Полоса пропускания УПТ и других элементов регистрирующей аппаратуры, при которой обеспечены неискаженное усиление и отображение сигнала, должна быть не меньше некоторой эквивалентной ширины частотного спектра сигнала, включающей частотные компоненты, суммарная мощность которых составляет не менее 95-97 % всей мощности сигнала. Мощность шумового сигнала на выходе системы, влияющая на чувствительность при заданной спектральной плотности шумов в системе, тоже определяется полосой пропускания системы. Отсюда вытекают явная связь и взаимозависимость трех основных параметров масс-спектрометра: чувствительности, разрешающей способности и скорости регистрации.
7.2. Зависимость чувствительности от скорости регистрации
и разрешающей способности масс-спектрометра. Фактор
его потенциальных возможностей
Основная измеряемая величина в масс-спектрометре – ток ионов данной массы, присутствующих на выходе анализатора и улавливаемых приемников ионов. Поэтому чувствительность масс-спектрометра прямо пропорциональна величине минимально обнаруживаемого регистрирующей аппаратурой ионного тока Iiмин, определяемого уровнем токовых флуктуаций Iш следующим образом:
Iiмин=
,
(68)
где 
- величина
стандартного отклонения суммарных флуктуаций тока, приведенных ко входу
приемника ионов, т.е. к коллектору ионов или первому диноду ВЭУ.
Флуктуации, вызванные дробовым эффектом тока однозарядных ионов, можно рассчитывать по формуле Шоттки:
=
,
(69)
где 
>1,6·10-19 –
элементарный заряд; 
- полоса пропускания УПТ и
регистрирующего устройства, Гц.
Собственный фон умножителя определяется по формуле, аналогичной выражению (69):
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.