5.8　真空質量監控儀

真空質量監控儀（VQM）也是一種質譜儀，它結合了高性能的氣體分析技術和智能儀表，使復雜的分壓力測量變成了可識別的信息。美國GP（Granville-Phillips）的835VQM真空質量監控儀在85ms內可完成1～145u的氣體分子的數據收集、質譜分析和數據記錄等全部工作，可以在120ms內監控1～300u的成分，配用全壓力真空計后可以從輸出軟件中看到系統里的10種最高組分氣體名稱、比例（Norm）、百分比及分壓力，并以列表形式顯示出來；可以看到系統的全壓力趨勢圖、分壓力趨勢圖、質譜分析柱狀圖；還可以進行泄漏檢測工作。此外，這種835VQM質譜儀對低質量數氣體成分（如H2、He）具有較高的分辨率。

835VQM質譜儀除了具有掃描速度快、耗能低、體積小外，還可以立即明確顯示出系統中的主要氣體成分及其分壓力值，因此在殘余氣體分析中具有好的應用前景。

5.8.1　工作原理

835VQM質譜儀是從靜電離子阱內選擇性地發射離子的方法來實現質譜分析的。質譜儀探頭主要由燈絲組件、離子阱及電子倍增器組成，如圖5-25所示。燈絲安裝在離子阱內，燈絲通電發射的電子使離子阱內的各種氣體分子發生電離。離子阱上施加的靜電場將使各種不同質荷比的離子束縛在離子阱內，并且這些離子以它們的固有頻率在離子阱內振蕩，其振蕩頻率與離子的質荷比的平方根成反比，即質荷比越小，其振動頻率越高。當用低幅射頻進行掃描時，當射頻頻率與某一質荷比的離子的固有頻率相等時，該種離子便產生共振，獲得自動共振能量的該種離子就會從離子阱內射出而進入電子倍增器，產生一個與離子濃度成正比的電流。當掃描結束后，在電子倍加器內便會收集到對應各種不同質荷比的離子流的譜線，達到質譜分析的目的。

5.8.2　系統的標準配置

835VQM系統由質譜儀探頭、真空計、控制器、計算機及連接電纜等幾部分組成，如圖5-26所示。

（1）質譜儀探頭

質譜儀探頭的外形如圖5-27所示，它的大小與普通電離規管大小差不少，包括連接電纜頭在內也只有19.1cm長，連接法蘭為標準的2.75in的NW35CF超高真空法蘭。它通過右邊的超高真空法蘭與待測真空室相連，其左側通過所需長度的連接電纜與控制器連接。

（2）控制器

控制器的尺寸為17.85cm×10.49cm×4.01cm。控制器除了提供儀器所需各種電源外，還提供掃描電路、各種檢測測試電路和控制電路。其面板上設有電源開關、USB接口、模擬量輸入、輸出及觸發信號輸入、輸出接頭，以及總壓力測量、電源、USB設備、掃描、質譜、模擬量及觸發信號等各種工作狀態指示燈，如圖5-28所示。它通過兩根連接電纜分別與質譜儀探頭及真空計管連接，可實現質譜儀的質量掃描、譜峰測試和總壓力測試，以實現對待測真空室中氣體成分分析和分壓力測定。通過USB接口與安裝有Windows操作系統和VQM應用軟件的電腦連接，可以以列表形式顯示出系統里的10種最高組分氣體名稱、比例（Norm）、百分比及分壓力；可以看到系統的全壓力趨勢圖、分壓力趨勢圖、質譜分析柱狀圖；可以在選定的時間范圍內實現對全部掃描速度下的原始數據和過程數據的存儲。

（3）全壓測量組件

它是一種集雙燈絲電離規、熱傳導規和兩個壓阻式薄膜規及控制電子器件于一體的復合式模塊化真空計，從而提供了測量范圍為105～10-7Pa的精確、連續的壓力測量，其外形如圖5-29所示。

當它通過超高真空法蘭與待測真空室連接后，便可對真空室的全壓力進行精準的連續測量，并在其面板的液晶顯示屏上顯示其壓力值，能實現VQM在高壓力下的自動保護。它通過電纜線連至控制器后，VQM質譜儀的比例程序和真空計聯合使用可得到分壓力數據。

當壓力低于10-7Pa時，可以更換另一種測量更低壓力的真空計。

5.8.3　835VQM質譜儀的特性

835VQM質譜儀的特性如下：

該質譜儀在低質譜段具有很高的分辨率，可以精確檢測出像氫、氦這樣的低質量數范圍的氣體質譜，如圖5-30所示。其縱坐標為規一化的離子流比例值。