La máquina de revestimiento de iones de vacío a menudo necesita usar el espectrómetro de masas para controlar su proceso de recubrimiento, y el espectrómetro de masas de ciclotrón es un tipo de espectrómetro de masas de equilibrio energético. Se basa en el fenómeno de resonancia de ciclotrón de los iones en el campo eléctrico ortogonal de alta frecuencia y el campo magnético de DC como principio de funcionamiento. Su principio básico fue propuesto por Hipple et al. En 1949. En 1951, Thomas et al. Primero desarrolló un espectrómetro de masas. En 1954, Alpert et al. desarrolló un espectrómetro de masas de ciclotrón simple que puede usarse para analizar el gas residual bajo vacío ultra alto, lo que promovió en gran medida el desarrollo de tecnología de vacío ultra alta. En 1960, Klopfer desarrolló un complejo espectrómetro de masas de ciclotrón que puede eliminar la influencia de la carga espacial iónica no resonancia. La sensibilidad del espectrómetro de masas puede permanecer sin cambios dentro del 10%, lo que hace posible el análisis cuantitativo. Sin embargo, tiene las desventajas del ajuste de los parámetros difícil, la estructura compleja y las difíciles de desgastar por completo los electrodos internos.
Dado que el analizador y la fuente de iones del espectrómetro de masas de ciclotrón están coexistiendo en un espacio pequeño, el campo eléctrico será perturbado por iones no resonantes. Por lo tanto, para superar la distorsión del campo eléctrico causada por iones no resonantes, se desarrolló un espectrómetro de masa de ciclotrón de tipo tubo complejo en base al espectrómetro de masas de ciclotrón simple, y su rendimiento es más estable que el del espectrómetro de masa de ciclotrón simple.
Los principales parámetros del espectrómetro de masas son: constante de sensibilidad, frecuencia de resonancia de ciclotrón, radio máximo que los iones no resonantes de masa M+△ m pueden alcanzar, resolución, energía final de iones resonantes, longitud de trayectoria de iones resonantes, tiempo de vuelo de iones resonantes y número de ciclotrones de iones resonantes.
Sus ventajas y desventajas son:
1. Ventajas: menos piezas, electrodos delgados, tamaño pequeño, menos salida y casi sin "efecto de memoria", etc., especialmente adecuado para el análisis de gas residual de un pequeño volumen de vacío ultra alto.
2. Desventajas: operación inconveniente, estándar de masa no lineal, campo magnético requerido, registro automático complejo de líneas espectrales e incapacidad para usar el multiplicador de electrones para la detección, lo que limita la presión mínima detectable.
En 1960, una universidad en Chengdu, mi país primero desarrolló con éxito un espectrómetro de masas de ciclotrón; En 1963, el Instituto de Electrónica de la Academia de Ciencias de China realizó un estudio detallado sobre las características de trabajo de un simple espectrómetro de masas de ciclotrón; En 1965, el Instituto de Física de Lanzhou de la Academia de Ciencias de China desarrolló un conjunto de equipos de espectrómetro de masas de ciclotrón simples con una precisión cuantitativa del 20%, estableciendo las bases para la investigación posterior y el desarrollo de espectrómetros de masas para máquinas de recubrimiento de iones.
