主题：【分享】【实战宝典】 ICP-MS真空系统组成？

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发表于：2022/06/21 13:00:43 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

问题描述： ICP-MS真空系统组成？
解答：
质谱技术要求离子具有较长的平均自由程，以便离子在通过仪器的途径中与另外的离子、分子或原子碰撞的几率最低，由此精确控制离子的运动轨迹，保证离子束有良好的聚焦，得到应有的分辨率和灵敏度。在一个系统中，离子的平均自由程与该系统的真空度有关。在质谱分析中，要使被测离子在飞越离子源到检测器这一距离的过程中与中性气体分子不发生碰撞，其平均自由程必须大于粒子从离子源到达检测器的距离。因此，质谱仪必须置于一个真空系统中。一般 ICP-MS仪器的真空度大约为10^-6 Torr，离子的平均自由程为50m。

ICP-MS通过几个分立的真空级使真空度逐渐达到要求值。仪器有三个隔离孔隙（分别为采样锥、截取锥和差压抽气隔离孔）将不同的真空区域隔开，每级都有自己的密封真空室和抽气泵。

第一级真空室即接口处，采用一个机械泵，大量被提取的气体在此级被排出。此级压力一般为1.5Torr。在装有离子透镜的第二级真空室，压力约为10^-3~10^-4 Torr。这级真空的气体实际上全都来自通过截取锥的等离子体。第三级为质量分析器和检测器系统，需要真空压力约为10^-6 Torr。第二、三两级真空室采用涡轮分子泵实现。现在有的四极杆ICP-MS仪器采用一个高效二合一涡轮分子泵维持从离子聚焦系统到四极杆和检测器系统的真空。

1）真空泵

ICP-MS所用的所有泵都可以看作起单向排气作用的气体捕集阱。现代ICP-MS仪器一般采用机械泵和涡轮分子泵实现所需的真空。早期仪器曾使用过油扩散泵，但由于“油回流”污染问题不再使用。

（1）旋转机械油泵

旋转机械油泵（RotaryMechanical Oil Pump）用于接口一级真空以及作为涡轮分子泵的后援泵。从一个旋转机械泵上可获得的最低压力一般为10^-2Pa。这种泵基于简单的机械系统，机械泵油使叶片润滑并当它们转入定子时将其密封，在使用时要保持适当的油面，并避免油的污染。若在操作过程中突然断电，泵油将从储油室中反吸回真空室。

必须经常检查油面和更新泵油（隔几个月更换一次），特别是用于接口部分的泵，此区域压力较高，会引起油的逐渐损失。可在泵的管道线路中装个带有分子筛或其他吸附剂的阱，以避免油被反吸入真空室。

（2）涡轮分子泵

涡轮分子泵（Turbo Molecular Pump）是一个具有很宽入口和很窄出口的带有涡轮叶片的转子和定片的大金属圆筒组成，工作时涡轮叶片在金属圆筒中高速旋转，抽出的气体再通过后援机械泵最终排出。涡轮分子泵能够长期连续工作，容易获得清洁的超高真空，振动小、噪声低，操作与保养简便。ICP-MS中使用的涡轮分子泵排量一般在250～500L/s，泵的涡轮转速高达30000～50000rpm。现代的轴承系统多是磁悬浮的，使用时不用润滑油，不易形成油污染，但如果压力过大时，来自机械泵的油也可能进入真空室。

以上内容来自仪器信息网《ICP-MS实战宝典》