射頻質(zhì)譜計(jì)的工作原理是按不同質(zhì)荷比的離子在通過射頻分析場(chǎng)時(shí)增能的不同進(jìn)行質(zhì)量分離的。從圖12-29可見，
由陰極F發(fā)出的電子，受柵極Gi的加速，將柵極G1和G2之間的氣體分子電離。所產(chǎn)生的離子在加速電壓U的作用下，向柵極G2、G3和G4組成的射頻分析場(chǎng)運(yùn)動(dòng)。因?yàn)?span style="font-family: '宋體'; font-size: 10.5pt; mso-spacerun: 'yes'">G2、G3和G4所處的直流電位相同，柵距也均為s，所以當(dāng)G3上施加一個(gè)角頻率為御的射頻電壓時(shí)，在G2和G3間形成的射頻電場(chǎng)為
式(12-35)即為射頻質(zhì)譜計(jì)的質(zhì)量調(diào)諧公式。能滿足式(12-35)的離子便能獲得z*大增能，這種離子稱為同步離子，其它離子則增能很小，甚至損失能量。為了不讓增能小的離子打到收集極C上，在收集極前面設(shè)置帶正電位的拒斥柵G5，只讓能量大于拒斥電位的同步離子打上收集極。這種選擇性增能效虛構(gòu)成了射頻質(zhì)譜計(jì)的質(zhì)量分離原理。
從儀器的調(diào)諧公式可見，質(zhì)量掃描有兩種方式：一是改變射頻電場(chǎng)的頻率，二是改變離子加速電壓。在第一種掃描方式中，質(zhì)量標(biāo)度呈非線性，但質(zhì)量范圍寬。后一方式的質(zhì)量標(biāo)度呈線性，但覆蓋的質(zhì)量范圍窄，只能靠變換頻率來擴(kuò)大工作質(zhì)量范圍。
儀器的分辨本領(lǐng)與離子傳輸效率的調(diào)節(jié)，是用改變G5上的拒斥電位來實(shí)現(xiàn)的。隨著G5對(duì)G2相對(duì)電位的增加，相應(yīng)能達(dá)到收集極的離子的入射角與z*大增能相位角之間的差變小。此時(shí)儀器的分辨本領(lǐng)提高，而離子的傳輸效率降低。
為了改善分辨本領(lǐng)，實(shí)際儀器往往采用多級(jí)射頻分析場(chǎng)。具有三個(gè)分析場(chǎng)、兩個(gè)漂移空間的貝內(nèi)特型射頻質(zhì)譜計(jì)性能較好。
射頻質(zhì)譜計(jì)的另一種形式是雷德黑德型無漂移空間射頻質(zhì)譜計(jì)，儀器的射頻分析場(chǎng)由奇數(shù)個(gè)（通常為5個(gè)～l1個(gè)）等間距的柵極構(gòu)成。它又稱直線加速器射頻質(zhì)譜計(jì)，國(guó)外商品名為Topatron，意為一種既可測(cè)量分壓力又可測(cè)全壓力的儀器。其工作原理和直線加速器相似，但在結(jié)構(gòu)上不同于貝內(nèi)特型射頻質(zhì)譜計(jì)，也是按增能不同進(jìn)行質(zhì)量分離的。圖12-30是這種儀器的結(jié)構(gòu)圖。由陰極F發(fā)出的電子受電離室A正電位UA的加速，將氣體分子碰撞電離。所生成的離子由柵極G1土的電位-UG1所加速，通過射頻分析場(chǎng)進(jìn)行質(zhì)量分離。柵極G1所截獲的那部分未經(jīng)質(zhì)量分離的離子，可用來指示全壓力。
除以上兩種射頻質(zhì)譜計(jì)外，還有博伊德型射頻質(zhì)譜計(jì)和不等距柵射頻質(zhì)譜計(jì)，這里不一一贅述。
射頻質(zhì)譜計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是，不需要磁場(chǎng)，體積小，質(zhì)量輕。其缺點(diǎn)為，離子在分析場(chǎng)內(nèi)的傳輸效率低（因而儀器的靈敏度低），分辨本領(lǐng)差。雷德黑德型射頻質(zhì)譜計(jì)的特點(diǎn)是，探頭的體積更小，能兼作全壓力測(cè)量。
由貝內(nèi)特在1950年發(fā)明的射頻質(zhì)譜計(jì)是一臺(tái)具有漂移空間的三級(jí)式儀器，儀器的分辨本領(lǐng)為．15左右，離子傳輸率只有5%。單級(jí)的射頻質(zhì)譜計(jì)因分辨本領(lǐng)很差，只能用于檢漏。一種國(guó)產(chǎn)的三級(jí)式貝內(nèi)特型射頻質(zhì)譜計(jì)的儀器的性能參數(shù)：質(zhì)量范圍為10u～90u(頻率f=2MHz)；分辨本領(lǐng)為5—20;工作壓力范圍為1×10^-2Pa—l×10 ^-4Pa。
