用于跟踪气体泄漏检测的高灵敏度无缝离子源质谱仪的制作方法

专利名称：用于跟踪气体泄漏检测的高灵敏度无缝离子源质谱仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于泄漏检测应用的质谱仪，尤其，涉及具有高灵敏度的质谱仪。
背景技术：
氦质谱仪泄漏检测是众知的泄漏检测技术。使用氦作为示踪气体，它在密 封测试件中通过时的泄漏最小。然后把氦抽到泄漏检测仪器和对其进行测量。 氦的量对应于泄漏率。仪器的重要部件是检测和测量氦的质谱仪。质谱仪使输 入气体离子化并且进行分析，以便分离氦成分，然后对其进行测量。在一个方 法中，使测试件的内部与泄漏检测器的测试端口耦合。使氦喷射在测试件的外 部，通过泄漏在内部抽取，并且通过泄漏检测器测量。图1示出传统质谱仪的示意图。偶极磁体IO产生与图1的平面垂直的磁 场。位于偶极磁体10的极靴之间的离子源12包括具有入口缝16的板14。现 有技术质谱仪中的离子源利用宽度Se扱小的入口縫， 一般宽度为0.5毫米而长 度为几个毫米，以便物理地限定离子光学物体。在磁场中几个偏转角之后，使 从这个离子光学物体散射的离子再会聚成图像。90°和180°的弯曲角是最普 通的。如果离子从入口缝16以半角a散射并且按具有半径R的圆形轨道在磁 场中行进，则在180°偏转之后形成入口缝的1:1图像。使图像展宽一个量Ra 2，这导致在中心轨道各侧散射的离子的磁场中的不同轨道，以致总的图像宽度是 SE + Ra2。在图像位置处定义出口缝20的板18只允许给定质荷比的离子通过而到达检测器(未示出)，这根据检测到的离子而产生离子电流。不同质荷比 (m/z)的离子在不同的半径上行进，并且不能够通过出口缝20。已经考虑到180°偏转设计对于不昂贵的产生质量的系统是方便的，因为 认为焦点位置是众知的。然而，相应的折衷是事实上必须把包括电子一产生灯 丝的整个离子源放置在磁隙内部。因此占用了磁隙的一部分的灯丝和其它离子 源部件的空间减少了入口缝的长度，从而降低了检测到的信号。 一般质谱仪设 计的更严重的缺陷在于在简单设计中，离子源和入口缝之间没有任何离子一光 学聚焦元件，入口缝的作用并非理想离子光学物体。在离子源中从入口缝返回 一些距离处形成离子，并且使这些离子向缝的方向加速。离子源的离子光学性 能导致离子出现而从接近源的一个点处散射，以致如果该缝位于离开入口缝 180°处，但是发生在出口缝位置之前的一些距离处，则180°聚焦点不对应于 出口缝的位置。既然是这样，离子束在到达出口缝之前再次展宽，并且进一步 降低检测到的信号或需要较大的出口缝，这降低了质量分辨能力。在如此的情 况中，入口缝的实际作用是作为角度一限制缝。在泄漏率极低的氦质谱仪中的离子电流的数量级为毫微微安培(10—15安 培)。对于泄漏检测器质谱仪技术的当前状态，十分稳定地检测这个小信号以 提供不混淆的泄漏率信号是困难的。为了达到现代泄漏检测器应用中要求的高 灵敏度(例如，le—llstd —立方厘米/秒或更小)，电流泄漏检测器质谱仪 利用一些类型的信号放大，诸如电子倍增器。电子倍增器是昂贵的和复杂的部 件。它们需要一般为500到1800伏的高电压电源，并且需要经常调谐。电子 倍增器的增益从单元接通之时开始衰减。此外，电子倍增器的寿命有限，对于 用户来说，寿命到期必须以高成本进行更换。 一般在泄漏检测器通常工作的真 空度较差的情况中，寿命特别短，并且增益漂移是特别值得注意的。 因此，存在改善用于跟踪气体泄漏检测的质谱仪和方法的需求。发明内容根据本发明的第一方面， 一种质谱仪包括主磁体，该主磁体包含定义间 隙的空间上分离的极靴，主磁体在间隙中产生主磁场；离子源，产生离子和使 离子加速而进入间隙中的主磁场，该离子源位于间隙外；以及离子检测器，检 测通过离子源产生的和通过主磁场偏转的、选中的离子种类。离子检测器位于 间隙中选中的离子种类的自然焦点处。离子源可以包括定义伸长的提取器缝的提取器电极；定义伸长的基准缝的 基准电极，至少一个灯丝的位置与提取器缝相邻；以及与提取器电极隔开的反 射器电极。加速灯丝产生的离子化的电子使之从灯丝到接近提取器缝的离子化 区域，以用于气体的离子化，通过提取器缝提取离子化区域中产生的离子，并 且加速而通过基准缝进入主磁体的极靴之间的间隙。离子源还可以包括源磁 体，该源磁体包括产生源磁场以约束离子化电子的轨道的、空间上分离的极靴。根据本发明的第二方面，提供一种用于检测示踪气体的方法。该方法包括 在主磁体的空间上分离的极靴之间的间隙中产生磁场；使位于间隙外的离子源 中的示踪气体离子化；使示踪气体加速而进入主磁体的极靴之间的间隙以致间 隙中的磁场使示踪气体离子偏转；以及在选中的示踪气体离子种类的自然焦点 处用位于间隙中的检测器检测选中的示踪气体离子种类。


为了较佳地理解本发明，对结合在这里作为参考的附图进行参考，其中 图1是传统质谱仪的简化的示意图； 图2是逆流泄漏检测器的示意方框图；图3是根据本发明一个实施例的质谱仪的简化的示意性侧视图； 图4是图3的简化的示意性终端图；图5是沿图4的线5 — 5取得的离子源的部分横截面图；以及 图6示出根据本发明一个实施例的质谱仪的实施。
具体实施方式
图2中示意性地示出适用于本发明实施例的实施的一种泄漏检测器。测试端口 30通过逆流阀32和34耦合到前置泵36。泄漏检测器还包括高真空泵40。 测试端口 30通过中段阀42和44耦合到位于高真空泵40的前置线48和入口 50之间的、高真空泵40上的中段端口 46。前置线阀52把前置泵36耦合到高 真空泵40的前置线48。高真空泵40的入口 50耦合到质谱仪60的入口 。泄漏 检测器还包括两者都耦合到测试端口 30的测试端口热电偶62和通风阀64; 通过校正泄漏阀68耦合到高真空泵40的中段端口 46的经校正的泄漏66;以 及耦合到前置泵36的镇流阀70。在操作中，前置泵36起初通过关闭前置线阀52和通风阀64和打开逆流 阀32和34而排放测试端口 30和测试件(或嗅探器探针)。当测试端口30处 的压力到达与高真空泵40的前置线压力兼容的水平时，打开前置线阀52，使 测试端口 30暴露于高真空泵40的前置线48。通过测试端口 30抽取氦示踪气 体，并且在反方向上通过高真空泵40扩散到质谱仪60。前置泵36继续使端口 30的压力降低到与高真空泵40中的中段压力兼容的点上。在该点处，关闭逆 流阀32和34和打开中段阀42和44，使测试端口 30暴露于高真空泵40的中 段断口 46。通过测试端口 30抽取氦示踪气体，并且以相反方向通过高真空泵 40的上部扩散到质谱仪60，因为更短的反方向路径而允许更多气体扩散。由 于高真空泵40对于样品中的较重气体具有更低的反向扩散率，因此它阻断这 些气体到达质谱仪60，从而有效地分离通过高真空泵40扩散到质谱仪60的示 踪气体，并且对其进行测量。图3 — 5中示出根据本发明一个实施例的质谱仪100。质谱仪IOO对应于图 2中的质谱仪60。质谱仪100包括一般为双极磁体的主磁体110、离子源120 和离子检测器130。主磁体110包括定义间隙116的空间上分离的极靴112和 114 (图4)。离子源120位于间隙116之外，因此没有位于极靴112和114之 间。离子检测器130位于极靴112和114之间的间隙中，以截取离子源120产 生的离子中选中的种类。离子源120产生的离子进入主磁体110的极靴112和 114之间的间隙116，并且通过间隙116中的磁场偏转。偏转是离子的质荷比、 离子能量和磁场的函数。诸如氦离子之类的选中的离子种类沿离子轨道132而 行，而其它离子种类沿不同的轨道而行。离子检测器130位于极靴112和114之间的间隙116中，并且位于选中离子种类的自然焦点处。质谱仪100还可以包括具有缝136以及离子光学透镜138的准直仪134。 准直仪134允许沿离子轨道132而行的离子通过缝136到达离子检测器130， 并且阻挡沿其它轨道而行的离子。离子光学透镜138工作于接近离子源电势的 高的正电势，并且动作而阻挡氦之外的散射离子种类到达离子检测器。这个动 作是由于下述的事实产生的，即，在中性气体原子或腔室壁的情况中，进行散 射碰撞的非氦离子，充分地改变它们到达缝136的轨道，在这些碰撞中丢失了 能量，因此不能够克服离子光学透镜138强加的能量势垒。离子光学透镜138 还动作而使沿离子轨道132而行的离子聚焦到离子检测器130上。真空外壳140密封真空腔室142，该真空腔室142包括一部分离子源120 和主磁体110的极靴112和114之间的间隙116。真空泵144具有与真空外壳 140连接的入口。真空泵144使真空腔室142保持合适的压力的真空， 一般在 10一5托的数量级，供质谱仪100工作。真空泵144一般是涡轮分子真空泵、扩 散泵或其它分子泵，并且对应于图2所示的高真空泵。如泄漏检测器技术领域 中所众知，诸如氦之类的示踪气体在反方向上通过所有或一部分真空泵144扩 散到质谱仪100，并且对其进行测量。已知这种配置为逆流泄漏检测器配置。 在逆流配置中，从真空腔室142泵取重气体，而较轻的气体在反方向上通过真 空泵144扩散到质谱仪100。要理解，本发明不局限于逆流泄漏检测器中的使 用。通过离子检测器130检测沿离子轨道132而行的离子，并且转换成电信号。 把电信号提供给检测器电子线路150。检测器电子线路150放大离子检测器信 号，并且提供表示泄漏率的输出。如图4中较佳地示出，离子源120包括灯丝170和172、提取器电极174、 基准电极176以及反射器电极180,所有这些都位于真空外壳140中。离子源 120还包括位于真空外壳140外的源磁体190。源磁体190包括位于真空腔室 142相对侧上的空间上分离的极靴192和194。要理解，从主磁体110延伸的 边缘场可以替代地提供由源磁体所提供的磁场。灯丝170和172的每一个都可以是螺旋形线圈的形式，并且可以由灯丝固定器196来支撑。在一个实施例中，灯丝170和172的每一个都是由涂覆了氧 化钍的0.006英寸直径的铱线制造的。每个灯丝线圈的长度可以为3毫米，并 且直径为0.25毫米。最好，每次把能量供给一个灯丝以延长离子源寿命。提取器电极174可以配备有伸长的提取器缝200，而基准电极176可以配 备有伸长的基准缝202。对准作为离子一光学透镜的伸长的缝200和202，并 且提供从离子源120沿离子轨道132提取离子的路径。在图5中，示出主磁体 110的极靴112和114的内表面。如进一步所示出的，提取器缝200的长尺寸 垂直于极靴112和114的内表面。提取器缝200的长度204满足离子束的宽度 填充极靴112和114之间的间隙116，其中定义间隙116的宽度为极靴112和 114之间的真空腔室142中的间隔。提取器缝200和基准缝202之间的加速电 场穿透提取器缝，并且使电场具有杯状凹陷210的形状，以为刚好在提取器缝 之前形成的氦离子提供有效的提取和聚焦。与现有技术质谱仪比较，因为离子 源位于主磁体之外而提取器缝长度可能相对较长。在一个实施例中，提取器缝 200的长度204是8毫米，提取器缝200的宽度是3毫米，而间隙116具有10 毫米的尺寸。还选择基准缝202的尺寸以保证波束宽度填充间隙。这个配置保 证所需要的示踪气体种类的相当高的离子流。潜在的信号源损耗是离子束在提取器缝长度方向上的散射，是由于接近提 取器缝200和基准缝202的终端处的穿透场的总聚焦/散焦效应引起的。在一 些实施例中，因为外部离子源，提取器缝长度可以制造得等于或大于间隙116 的宽度。然后，所发射的离子是在提取器缝中心部分中形成的那些离子，并且 发射这些离子或多或少笔直通过而到达检测器。由于穿透基准缝的加速电场而 还存在一些散射，但是也可以把该缝制造成等于或大于间隙116的宽度，以致 在中心部分中的离子实质上没有散射。为了增加提取器缝和/或基准缝的长 度，必须或要求增加离子源的总尺寸。如在图4和5中进一步示出，提取器电极174配备有分别与灯丝170和172 相邻的斜面边缘206和208。斜面边缘206和208决定灯丝170和172附近的 电场的形状，以增强到离子化区域的电子输送。如图4所示，基准电极176位于提取器电极174和主磁体IIO之间。反射器电极180位于上面，并且与提取器电极174分开。反射器电极180包括提供 所要求的电场分布的杯状凹陷210。另一方面，可以保持反射器电极180使之 与提取器电极174具有相同的电势，并且反射器电极180可以接触提取器电极 174或与提取器电极174制造在一起作为单个单元。源磁体190的极靴192和194可以具有一般平行的、面对真空腔室142的 空间上分离的表面，并且在灯丝170和172、提取器电极174和反射器电极180 的区域中产生磁场212。如图4所示，通过主磁体110的边缘磁场使磁场212 向上变形。所产生的磁场分布导致灯丝170和172发射的电子围绕磁场线方向 盘旋而到达离子化区域220。离子化区域220位于提取器缝200之上(图4)。 在灯丝170、 172和离子化区域220之间区域中的电场和磁场导致离子化的电 子向离子化区域220加速。在离子化区域220中，气体分子通过来自灯丝170、 172的电子进行离子化，通过提取器缝200从离子源120提取，并且通过基准 缝202对其进行加速。离子源120位于主磁体IIO的外部，以致提取器缝200的长度204没有受 到主磁体110的极靴112和114的限制。可以选择提取器缝200的尺寸以发射 高离子流。在通过遵循经过基准缝202的通路的135°的角度的偏转之后，光 束光学器件产生聚焦点，如图3所示。质谱仪IOO包括根据质荷比分离离子的 主磁体100以及源磁体190，源磁体190在离子源120中灯丝170和172的相 对侧上包括极靴192和194。两个磁体足够地靠近以致它们在强度和场形状两 方面相互影响，如图3所示。在一个实施例中，主磁体110在极中心具有1.7 千高斯的场强度，而源磁体190在极中心具有600高斯的场强度。设计离子源120的磁场和电场，以致至少在离子化区域220中，磁通线近 似地符合和平行于恒定电势的表面(等电势面)。因为约束通过灯丝170和172 产生的离子化电子束使之沿磁场线而行，因此在粗略地恒定电势的体积中产生 离子。结果，离子束具有极小的能量扩散，并且从离子源120极有效地传送到 离子检测器130，从而提供高灵敏度。选择磁体IIO和190相对于离子源120、离子检测器130的位置，并且相 互选择以有效地形成和发射离子。主磁体IIO和源磁体190相互靠近。超过主磁体110的间隙116延伸的边缘场使源磁体190的另外的均匀磁场变形。通过形状和包括反射器电极180、提取器电极174、基准电极176和这些 电极中的开口 (缝)、以及相邻的腔室壁的离子源120中的一些单元的间隔来 定义等电势面的线。控制这些单元的尺寸和间隔以形成"杯一开口一向下 (cup-叩en-down)"电场形状，使源中产生的离子向提取器缝200聚焦，以进 行更有效的提取。反射器电极180和提取器电极174的相当厚的壁形成稍微比灯丝直径宽的 通道，电子可以通过该通道流动而无损耗，同时限制了来自负向充电灯丝的电 场穿透。这限制了离子从离子化区域220到电子云的负电势中的灯丝170和172 的泄漏，保证事实上把源中产生的离子中的高百分比从源以高灵敏度发射到离 子检测器130。设计各个离子源单元，以致提取器电极174、反射器电极180和基准电极 176的电场产生形成与物理入口缝不同的、"虚拟"的离子光学物体线的电场。 排除了物理入口缝和物理缝的不可避免的束损耗，以致离子束发射是极高的。 在基准电极176中的缝的作用只是限制离子束的角度发散，而不是作为入口缝 和离子光学物体。物理入口缝的排除允许具有灵敏度或分辨率损耗最小的质谱仪的小型化。 可以定义质谱仪的分辨能力为离子束半径R对图像宽度和出口缝宽度SEx之和 的比。对于具有形成系统的离子光学物体的宽度SE的物理入口缝的传统质谱仪 设计，图像宽度是(SE + R(x2)。设置出口缝宽度使之等于或稍大于图像宽度， 以便发射所有到达的离子，以致分辨能力RP因此而为i 尸=7 /2(SE + i a2)因为本发明中的离子光学物体是宽度可忽略的线，而不是通过宽的离子束 照射的缝，所以在离子焦点处的图像宽度是Rc^而非(SE + Rot2)。因此，分 辨能力是<formula>formula see original document page 12</formula>因此，只要可以忽略离子光学物体的宽度，分辨能力就与离子束轨道的半 径无关。具有这种设计，如果要求减少离子束半径R以便得到小型化的设备， 则只要离子束散射(X保持不变，分辨能力就保持不变。与离子束半径成比例地 减小图像宽度，并且可以使出口缝宽度减小一个可比拟的量，以在发射退出离 子源的所有离子的同时，匹配图像宽度和保持不变的质量一分辨能力。对比之 下，在传统质谱仪中，为了在减小半径的同时保持不变的质量一分辨能力，必 须按比例减小入口缝宽度，从而减小通过缝发射的离子的分数以及减小设备的 灵敏度。把电压施加于灯丝170和172、反射器电极180、提取器电极174、以及基 准电极176，以提供电场而进行如上所述的工作。在一个实施例中，当氦为示 踪气体时，以200到280伏作为反射器电极180的偏置，以200到280伏作为 提取器电极174的偏置以及以接地(0伏)作为基准电极176的偏置。此外， 以100到210伏作为灯丝170和172的偏置以提供用于示踪气体离子化的高能 电子。在一个特定实施例中，以250伏作为反射器电极180和提取器电极174 的额定偏置，以160伏作为灯丝170和172的额定偏置以及使基准电极176接 地。规定上述电压是相对于地的。要理解，只是作为例子来给出这些值，并非 对本发明的范围的限制。如图3所示，离子光学透镜138可以包括电极250、 252和254， 每个电 极都具有作为到离子检测器130的离子通路的孔径256。电极250、 252和254 构成使离子向离子检测器130聚焦的Einzel透镜，并且施加于电极252的电势 的作用为抑制除允许到达检测器之外的、散射到轨道中的、与氦不同的离子种 类。在一个实施例中，分别以O伏、180伏和0伏作为电极250、 252和254的 偏置°在一个实施例中，可以设计包括离子检测器130和检测器电子线路150的 检测器组件，用于在宽范围上进行离子流的高灵敏度测量，并且具有高的信噪 比。离子检测器130可以是连接到静电计级运算放大器的反相输入端的法拉第 板。沿离子轨道132而行的离子通过透镜138撞击法拉第板，并且在板中产生极小的电流。配置放大器作为具有带宽—限制电容器的反跨导放大器。可以在 一个范围中选择反馈电阻以提供1"09和lxlO"之间的增益。选择电容器以允 许检测器的规定的暂态响应，但是抑制频率比要求的暂态响应高的噪声。为了进一步减小l/f噪声，通过Peltier或热一电冷却器来冷却放大器。冷却器是具 有94° C的最大AT的两一级类型。冷却器的冷侧与静电计放大器结合，而热 侧与检测器结构柱结合。在这个热配置中，静电计放大器的极低的温度降低了 输入偏置和偏移电流，因此当质谱仪主体处于其最高的工作温度时，1/f噪声分 量降低到该设备的最低可实现的水平。这保证了在环境热条件的最坏情况下的 可能最低的噪声。图6中示出质谱仪100的实施例子。头部边缘270支撑了包括灯丝170(图 6中未示出)和172、提取器电极174、基准电极176、和反射器电极180、准 直仪134、离子检测器130、离子光学透镜138和检测器电子线路150的离子 源部件。上面给出，包括但是不局限于，压力水平、材料、尺寸、电压和场强度的 各种参数值来描述本发明的各个实施例。要理解，给出这些值只是为了作为例 子而并非对本发明范围的限制。因此已经描述了本发明至少一个实施例的几个方面，要理解，各种变型、 修改和改进对于熟悉本领域的技术人员是显而易见的。旨在使这些变型、修改 和改进作为本揭示的一部分，并且旨在使其落在本发明的精神和范围内。因此， 上述说明和附图仅仅是作为例子。
权利要求
1.一种质谱仪，包括主磁体，所述主磁体包含用于定义一间隙的空间上分离的极靴，所述主磁体在所述间隙中产生主磁场；离子源，用于产生离子并且使离子加速进入所述间隙中的主磁场中，所述离子源位于所述间隙外；以及离子检测器，用于检测由离子源产生且经主磁场偏转的、选中的离子种类，所述离子检测器位于所述间隙中选中的离子种类的自然焦点处。
2. 如权利要求1所述的质谱仪，其特征在于，所述极靴具有面对着所述间隙 的表面，并且其中所述离子源包括伸长的入口缝，所述伸长的入口缝具有与极靴表 面相垂直的长尺寸。
3. 如权利要求2所述的质谱仪，其特征在于，所述间隙具有在极靴之间的宽 度，并且其中入口缝的长度足以使离子填充所述间隙的宽度。
4. 如权利要求2所述的质谱仪，其特征在于，所述间隙具有在极靴之间的宽 度，并且其中入口缝的长度等于或大于所述间隙的宽度。
5. 如权利要求1所述的质谱仪，其特征在于，所述主磁体被配置成至少在离 子源和离子检测器之间由离子横穿而过的区域中产生基本上均匀的磁场。
6. 如权利要求1所述的质谱仪，其特征在于，还包括位于主磁体的极靴之 间的准直仪，用于阻挡离子源和离子检测器之间的轨道外的离子；以及位于主磁体 的极靴之间的离子光学透镜。
7. 如权利要求1所述的质谱仪，其特征在于，所述离子源包括 用于定义伸长的提取器缝的提取器电极； 用于定义伸长的基准缝的基准电极；位于提取器缝旁边以产生离子化电子的至少一个灯丝；以及 与提取器电极隔开的反射器电极，其中使灯丝所产生的离子化的电子从灯丝 加速到提取器缝附近的离子化区域以便使气体离子化，并且通过提取器缝来提取离 子化区域中所产生的离子，并且使这些离子加速穿过基准缝从而进入主磁体的极靴 之间的间隙。
8. 如权利要求7所述的质谱仪，其特征在于，所述离子源还包括源磁体，所 述源磁体包括空间上分离的极靴，用于产生源磁场以约束离子化电子的轨道。
9. 如权利要求8所述的质谱仪，其特征在于，还包括真空器皿，用于定义 在主磁体的极靴和源磁体的极靴之间的真空腔室；以及用于对真空腔室抽真空的真 空泵系统。
10. 如权利要求8所述的质谱仪，其特征在于，所述主磁体的主磁场使所述 源磁体的极靴之间的区域中的源磁场发生变形。
11. 如权利要求8所述的质谱仪，其特征在于，所述主磁体和源磁体在离子 源中产生磁场，其中提取器电极和反射器电极产生具有等电势面的电场，并且其中 在离子化区域中磁场和等电势面是近似地平行的。
12. 如权利要求8所述的质谱仪，其特征在于，至少一个灯丝包括位于提取 器缝的相对的末端附近的第一和第二灯丝。
13. 如权利要求8所述的质谱仪，其特征在于，所述提取器电极、基准电极 和反射器电极被定形为产生一种用于使离子化区域中所产生的离子聚焦到线焦点 的电场，接着通过主磁场的聚焦动作对线焦点进行成像。
14. 如权利要求8所述的质谱仪，其特征在于，通过穿透提取器电极和基准 电极之间的加速电场，在离子化区域中产生离子提取区域。
15. 如权利要求8所述的质谱仪，其特征在于，在与灯丝相邻的区域中，斜 切所述提取器电极。
16. 如权利要求8所述的质谱仪，其特征在于，所述反射器电极配备有用于 产生电场的杯状凹陷，所述杯状凹陷所产生的电场有助于使离子化区域中所产生的 离子聚焦。
17. —种离子源，包括 用于定义伸长的提取器缝的提取器电极； 用于定义伸长的基准缝的基准电极；位于提取器缝旁边以产生离子化电子的至少一个灯丝；包括空间上分离的极靴的源磁体，所述极靴用于产生磁场以约束离子化电子 的轨道；以及与提取器电极隔开的反射器电极，其中使灯丝所产生的电子从灯丝加速到提取器缝附近的离子化区域以便使气体离子化，并且通过提取器缝来提取离子化区域 中所产生的离子，并且使这些离子加速穿过基准缝。
18. 如权利要求17所述的离子源，其特征在于，所述反射器电极配备有用于 产生电场的杯状凹陷，所述杯状凹陷所产生的电场有助于使离子化区域中所产生的 离子聚焦。
19. 一种用于检测示踪气体的方法，包括在主磁体的空间上分离的极靴之间的间隙中产生磁场； 使位于所述间隙外的离子源中的示踪气体离子化；使示踪气体离子从离子源加速进入主磁体的极靴之间的间隙中，使得所述间隙中的磁场使示踪气体离子发生偏转；以及在选中的示踪气体离子种类的自然焦点处，用位于所述间隙中的检测器来检 测选中的经偏转的示踪气体离子种类。
20. 如权利要求19所述的方法，其特征在于，使示踪气体离子化包括以基 本上不变的电势使示踪气体离子化。
全文摘要
一种质谱仪包括具有定义间隙的空间上分离的极靴的主磁体，主磁体在间隙中产生磁场；离子源，用于产生离子和加速离子使之进入间隙中的磁场，离子源位于间隙之外；以及离子检测器，用于检测离子源产生的以及通过磁场偏转的选中的离子种类。离子检测器位于间隙中选中离子种类的自然焦点处。可以在示踪气体泄漏检测器中使用所述质谱仪。
文档编号H01J37/08GK101405830SQ200780010223
公开日2009年4月8日 申请日期2007年2月8日 优先权日2006年2月15日
发明者C·W·帕金斯, J·D·杰斯特, J·迪普, P·威廉姆斯 申请人:凡利安股份有限公司