Automatisch schuivende met iridium beklede yttrium-oxide-ionbron voor heliumlekdetector

Introductie van de Ionenbron

De ionenbron is het "hart" van de heliummassaspectrometer lekdetector (d.w.z. de component van de massaspectrometer). De functie ervan is om heliumgasmoleculen die het instrument binnengaan om te zetten in ionen die gedetecteerd en gemeten kunnen worden. Het is typisch geconstrueerd uit speciale metalen die bestand zijn tegen hoge temperaturen met uitstekende elektronenemissieeigenschappen, en heeft een compact ontwerp, waardoor het een interne kerncomponent van het instrument is.

Functie van de Ionenbron

De ionenbron is de eerste en meest kritische stap om de detectiefunctie van een massaspectrometer mogelijk te maken. De kernrol is om ionen te "creëren" en te "vormen", met het specifieke proces als volgt:
Elektronenemissie:
Het filament wordt elektrisch verhit tot gloeiendheid (ongeveer 2000°C), waardoor het thermische elektronen uitzendt.
Elektronenversnelling en -insluiting:
Een versnellingsspanning (bijv. 100-200V) wordt aangebracht tussen de ionisatiekamer (anode) en het filament (kathode), waardoor de uitgezonden elektronen worden versneld in de richting van de ionisatiekamer.
Tegelijkertijd dwingt een zwak magnetisch veld (gegenereerd door permanente magneten) loodrecht op het elektronenbundelpad de elektronen om in een spiraalvormige baan te bewegen, waardoor hun vluchtpad aanzienlijk wordt verlengd en dus de kans op botsing met gasmoleculen toeneemt.
Ionisatie van gasmoleculen:
Wanneer hoogenergetische elektronen botsen met helium (en andere) gasmoleculen die de ionisatiekamer binnengaan, wordt energie overgedragen aan de moleculen, waardoor ze een elektron verliezen en positief geladen heliumionen vormen.
Dit proces kan worden weergegeven als: He + e⁻ → He⁺ + 2e⁻
Ionenextractie en -focussering:
Aan de tegenovergestelde kant van de ionisatiekamer duwt een repeller-elektrode met een hoge negatieve spanning de positief geladen heliumionen uit de kamer.
Vervolgens gebruikt een set focus-elektroden (Einzel-lenzen) precieze elektrische velden om de verstrooide ionen samen te brengen in een smalle ionenbundel en deze naar de daaropvolgende massaanalysator te leiden.