尼爾型電子碰撞式離子源由電子槍、電離室和離子光學(xué)系統(tǒng)組成(圖12-3)。電離室中的氣體分子受到熱陰極發(fā)射的電子碰撞而電離。電子由陰極和隙縫S2之間的電位差加速,通過準(zhǔn)直隙縫S1和S2進(jìn)入電離室。隙縫的寬度為1mm。電子束由相對電離室為正電位的電子收集極所接受。電子收集極和隙縫S3之間的正電位起阻止次級電子進(jìn)入電離室的作用。10 ^-2T的弱磁場起準(zhǔn)直電子束作用,使電子束寬度不發(fā)散,以保持z*小的能量分散。為了使結(jié)構(gòu)簡單,中低分辨本領(lǐng)的真空分析器的離子源一般不采用外加磁場。離子在加速電壓滲透入電離室的負(fù)滲透場和推斥極的正電場的聯(lián)合作用下被引出電離室。
離子加速電壓大小與分析器的種類有關(guān),例如,對四極質(zhì)譜計(jì)而言約為10V,而飛行時(shí)間質(zhì)譜計(jì)的加速電壓則為3000V左右。
常用的陰極材料為鎢絲。但其缺點(diǎn)是,工作溫度高、發(fā)射穩(wěn)定性差以及高溫工作后機(jī)械性能變脆等。為了提高陰極發(fā)射的穩(wěn)定性,并保持再裝配時(shí)的機(jī)械強(qiáng)度,可以采用鎢—錸絲或錸絲。此外,為了減小因陰極對氣體熱分解帶來的測量誤差,除了讓陰極遠(yuǎn)離電離室外,也可采用工作溫度較低的敷氧化釷一鎢陰極或六硼化鑭—錸陰極。氧化釔一銥陰極具有抗中毒、允許短時(shí)間熱狀態(tài)下暴露大氣的優(yōu)點(diǎn),適用于高壓力工作的離子源。