電子轟擊離子源

電子轟擊離子源是採用高速（高能）電子束衝擊樣品，從而產生電子和分子離子M+，M+繼續受到電子轟擊而引起化學鍵的斷裂或分子重排，瞬間產生多種離子。

基本介紹

• 中文名：電子轟擊離子源
• 外文名：Electron impact ion source
• 進樣方式：直接進樣、GC
• 水平方向：高能電子—衝擊樣品—正離子
• 特點：使用最廣泛，譜庫最完整
• 學科：冶金工程

簡介

離子源是質譜儀器的“心臟 。按電離方式分成電子轟擊源、化學電離源、場致電離源等。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譜儀器兩個關鍵指標即靈敏度和分辨本領的高低。因此在質譜儀器中除了要求離子源工藝性能好，使用壽命長、價格低廉之外，主要是對以下指標感興趣，即要求離子束流強大、散角小、束流穩定、能量分散和質量歧視都小。

電子轟擊離子源介紹

1.進樣方式：直接進樣、GC；

2.獲得單分子離子的方式：加熱氣化；

3.作用過程：電離方式—高能電子轟擊70eV；

4.水平方向：燈絲與陽極間（0V電壓）—高能電子—衝擊樣品—正離子

5垂直方向：G3-G4加速電極（低電壓）—較小動能—狹縫準直G4-G5加速電極（高電壓）—較高動能—狹縫進一步準直—離子進入質量分析器；

6.特點：使用最廣泛，譜庫最完整；電離效率高；結構簡單，操作方便；但分子離子峰強度較弱或不出現（因電離能量最高）。

電子轟擊型離子源的結構特點

圖1表示一種最常用的結構最簡單的電子轟擊型離子源。電子由直熱式陰極F（或F）發射，在電離室A（陽極）和陰極F或F之間施加直流電位，使電子得到加速，進入電離室中，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，離子加速離開電離室，通過聚焦扳後在減速間隙所加電位作用下，離子減速、聚焦到達離子源出口孔。由圖1可見，這個簡單離子源既無單獨的離子推斥極和偏轉極，也無電子接收板和柵極，但加有電子束聚焦磁鐵和可自動切換的雙燈絲（一個燈絲工作，另一備用燈絲與電離室相接），這種離子源的靈敏度與燈絲髮射效率、燈絲和電離室小孔的準直度、電離電壓（也稱電子加速電壓，加於電離室和燈絲之間。電離室為正，燈絲為負）、離子加速電壓（電離室相對於地的正電壓，即離子能量）以及三電極引出聚焦系統的性能都有關係，還與電子束聚焦磁鐵有關。

圖1

機理探討

極面約0.2特斯拉的磁鐵如NS相吸放置，離子束通過的中，位置具有較大的場強，由此引起離子束的質量歧視效應（在到選出口縫前由於電子束聚焦磁鐵的影響，離子束已按質荷比偏離，因而輸出的離子流與質量有關）。

在性能要求很嚴的離子源中，在設計和裝配時應充分考慮這一位移量和出射角的變化，用機械方法糾正。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、偏轉電極等）的左右兩半部加以絕緣，並加上相對可調的電位，提高離子束的引出效率和聚焦性能，使離子束準直地通過出口孔。

但是在小型四極質譜計中，為使離子源結構簡單、可靠，通常都不採取上述措施。磁場對增加電子束對氣體的電離幾率是有效的，增加了引出束流，但磁場對離子束的偏轉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後果最為嚴重。

在離子源後80mm處安裝平板檢測離子流的方法對於0.2mm的位移量和偏離軸線的偏轉角反應不會十分敏感，因而未出現異常。而在離子源後加一個性能不十分好的長163mm的四極桿後，實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，而且由於位移和出射角的變化又增加了部分損失，這部分流強在不加磁場時可以通過四極桿，因此檢測到的流強很弱甚至檢測不到。