黄 超,赵学玒,张建超,汪 曣

(天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072)

电子轰击源内空间电荷对其性能的影响

黄 超,赵学玒,张建超,汪 曣

(天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072)

在实际应用中,电子轰击(EI)源内的电子束会引起空间电荷效应,它对离子源性能的影响是不能被忽略的。首先,通过数值计算方法,获得电子轰击源内电场的泊松分布和离子在其内的运动状态,并分析电子轰击源内的空间电荷效应对其性能的影响机理;随后,获得电子轰击源灯丝发射电流与不同离子出射强度的关系曲线,验证理论计算和分析的正确性。

电子轰击源;空间电荷;性能;数值计算方法

电子轰击(EI)是重要的气相离子源之一,能够用于四极杆、飞行时间和磁式等诸多质量分析器[1-2],并拥有标准谱库,是气相色谱-质谱联用仪最常用的电离源之一,在物理、化工、环境、能源、检验检疫、公共安全等领域有着广泛的应用[3-6]。

电离效率是 EI源最为重要的性能参数,这是因为EI源的电离效率直接影响着质谱仪的分析灵敏度。提高 EI源电离效率的方法有很多种,例如提高电离区域的局部样品浓度[7]等,最为直接的方法是增加 EI源灯丝电流,使之产生密度更大的电子束。然而,随着 EI源灯丝电流的增大,EI源内电子束的密度也随之增大,当增大至一定程度时,其产生的空间电荷效应就会改变离子在EI源内的运动状态,从而影响质谱仪的分析灵敏度。

为了研究空间电荷效应对EI源性能影响的机理,本研究首先基于泊松方程,利用数值计算方法获得不同EI灯丝发射电流下离子源内的电场分布和在该电场分布下的离子运动状态,进而分析空间电荷效应是如何影响EI源的性能。……