5.8　真空质量监控仪

真空质量监控仪（VQM）也是一种质谱仪，它结合了高性能的气体分析技术和智能仪表，使复杂的分压力测量变成了可识别的信息。美国GP（Granville-Phillips）的835VQM真空质量监控仪在85ms内可完成1～145u的气体分子的数据收集、质谱分析和数据记录等全部工作，可以在120ms内监控1～300u的成分，配用全压力真空计后可以从输出软件中看到系统里的10种最高组分气体名称、比例（Norm）、百分比及分压力，并以列表形式显示出来；可以看到系统的全压力趋势图、分压力趋势图、质谱分析柱状图；还可以进行泄漏检测工作。此外，这种835VQM质谱仪对低质量数气体成分（如H2、He）具有较高的分辨率。

835VQM质谱仪除了具有扫描速度快、耗能低、体积小外，还可以立即明确显示出系统中的主要气体成分及其分压力值，因此在残余气体分析中具有好的应用前景。

5.8.1　工作原理

835VQM质谱仪是从静电离子阱内选择性地发射离子的方法来实现质谱分析的。质谱仪探头主要由灯丝组件、离子阱及电子倍增器组成，如图5-25所示。灯丝安装在离子阱内，灯丝通电发射的电子使离子阱内的各种气体分子发生电离。离子阱上施加的静电场将使各种不同质荷比的离子束缚在离子阱内，并且这些离子以它们的固有频率在离子阱内振荡，其振荡频率与离子的质荷比的平方根成反比，即质荷比越小，其振动频率越高。当用低幅射频进行扫描时，当射频频率与某一质荷比的离子的固有频率相等时，该种离子便产生共振，获得自动共振能量的该种离子就会从离子阱内射出而进入电子倍增器，产生一个与离子浓度成正比的电流。当扫描结束后，在电子倍加器内便会收集到对应各种不同质荷比的离子流的谱线，达到质谱分析的目的。

5.8.2　系统的标准配置

835VQM系统由质谱仪探头、真空计、控制器、计算机及连接电缆等几部分组成，如图5-26所示。

（1）质谱仪探头

质谱仪探头的外形如图5-27所示，它的大小与普通电离规管大小差不少，包括连接电缆头在内也只有19.1cm长，连接法兰为标准的2.75in的NW35CF超高真空法兰。它通过右边的超高真空法兰与待测真空室相连，其左侧通过所需长度的连接电缆与控制器连接。

（2）控制器

控制器的尺寸为17.85cm×10.49cm×4.01cm。控制器除了提供仪器所需各种电源外，还提供扫描电路、各种检测测试电路和控制电路。其面板上设有电源开关、USB接口、模拟量输入、输出及触发信号输入、输出接头，以及总压力测量、电源、USB设备、扫描、质谱、模拟量及触发信号等各种工作状态指示灯，如图5-28所示。它通过两根连接电缆分别与质谱仪探头及真空计管连接，可实现质谱仪的质量扫描、谱峰测试和总压力测试，以实现对待测真空室中气体成分分析和分压力测定。通过USB接口与安装有Windows操作系统和VQM应用软件的电脑连接，可以以列表形式显示出系统里的10种最高组分气体名称、比例（Norm）、百分比及分压力；可以看到系统的全压力趋势图、分压力趋势图、质谱分析柱状图；可以在选定的时间范围内实现对全部扫描速度下的原始数据和过程数据的存储。

（3）全压测量组件

它是一种集双灯丝电离规、热传导规和两个压阻式薄膜规及控制电子器件于一体的复合式模块化真空计，从而提供了测量范围为105～10-7Pa的精确、连续的压力测量，其外形如图5-29所示。

当它通过超高真空法兰与待测真空室连接后，便可对真空室的全压力进行精准的连续测量，并在其面板的液晶显示屏上显示其压力值，能实现VQM在高压力下的自动保护。它通过电缆线连至控制器后，VQM质谱仪的比例程序和真空计联合使用可得到分压力数据。

当压力低于10-7Pa时，可以更换另一种测量更低压力的真空计。

5.8.3　835VQM质谱仪的特性

835VQM质谱仪的特性如下：

该质谱仪在低质谱段具有很高的分辨率，可以精确检测出像氢、氦这样的低质量数范围的气体质谱，如图5-30所示。其纵坐标为规一化的离子流比例值。