6.3.6 Anwendungshinweise

Die Analysemöglichkeiten mit Massenspektrometern sind ebenso vielfältig wie die Anwendungen des Vakuums. Bei der Gasanalyse im Druckbereich bis Atmosphärendruck setzt man die oben beschriebenen Gaseinlasssysteme mit beheizten Kapillaren ein. Gasströme kann man direkt in gasdichte Ionenquellen einleiten und so den Untergrund der Vakuumumgebung reduzieren. Gasstrahlen lässt man durch Cross-Beam-Ionenquellen hindurch direkt in eine Vakuumpumpe einfallen.

Abbildung 6.18: QMS mit Gaseinlasssystem und Cross-Beam-Ionenquelle

Abbildung 6.19: Differentiell gepumptes QMS mit verschiedenen Gaseinlässen

Im Druckbereich $p$ < 10 hPa (Ätz-, Sputter- oder sonstige Beschichtungsprozesse) wird das Gas über eine Blende oder ein Ventil in das Massenspektrometer eingelassen. Zur Druckreduzierung ist am Messsytem eine Turbopumpe angebracht. Für korrosive Gase gibt es Spezialausführungen.

Bei sehr niedrigen Drücken, besonders im UHV Bereich, benutzt man offene Ionenquellen, die sich durch eine besonders geringe Oberfläche auszeichnen und damit niedrige Ausgasraten aufweisen (Gitterionenquelle). Wegen der geringen Gasdichten muss man Sekundär-elektronenvervielfacher (SEM) als Detektoren verwenden, die senkrecht zur Achse des Quadrupols angeordnet sind. Zur Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses ist gegenüber dem SEM eine Turbopumpe angebaut, die einströmende Neutralteilchen abpumpt.

Einen Sonderfall stellt die Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) dar. Hierbei werden Ionen auf Oberflächen geschossen, die ihrerseits positiv oder negativ geladene Sekundärionen freisetzen. Diese werden direkt von einem QMS ohne Ionenquelle nachgewiesen. Auch hier benutzt man die im vorigen Abschnitt beschriebene Messanordnung.