同轴型离子源的优点及GD90型GD-MS仪器的结构与应用

由Harrison及其合作者首先应用的同轴型离子源是一种非常简单实用的构型，图2．3为GD 90型辉光放电质谱仪针状放电池构型示意图。放电池是由金属制成的圆柱形腔体，阴极与阳极之间由绝缘材料隔离。样品阴极制成直径2mm左右的棒状或针状试样，放置于放电池中心，与放电池接触长度4～8mm，放电气体采用压力为20～200Pa的氩气，通过进气孔被引入放电池中。负辉区位于阴极与阳极之间的区域，阳极末端正对阴极的部位开有小孔或出口狭缝，用于引出离子束。工作时典型放电电压500～1500V，电流1～5mA。同轴型离子源的优点是可分析各种不同形状的样品，包括针、棒、丝和其他不规则形状。但对于粉末样品，只能采用压制成适合分析的形状进行分析。其另一个特点是这种构型的离子化过程主要是由彭宁电离方式控制，由于彭宁电离对不同元素很少有选择性，这无疑对质谱分析是十分有利的。

图2．2 GD 90型GD-MS仪器结构图

图2．3 GD 90型GD-MS针状放电池构型示意图

另一种构造的离子源可以用于分析片状样品，如图2．4所示。进样杆的一端与电源连接，另一端通过弹簧与样品相连。钽片和样品之间有两个绝缘的陶瓷圆环，片状样品隔着一层孔径略大的陶瓷环绝缘体用弹簧紧贴在绝缘环上，使部分样品表面通过圆孔暴露在腔体中，溅射面积可通过钽片孔径来改变。放电池中通有氩气，整个离子发生系统通过液氮保持低温，目的是使C、N、O等气体杂质尽可能地冷凝在池壁上，减少它们在等离子体中碰撞和电离的机会，从而使干扰降到最低。(www.xing528.com)

图2．4 GD 90型GD-MS片状放电池及离子源结构图

直流和射频辉光放电质谱仪都适用于针状和片状样品，也可以分析形状不规则的样品［1］和热不稳定样品［2］。