磁偏轉質譜計是根據離子在垂直于直流磁場的平面運動時，不同質荷比的離子有不同的偏轉半徑原理來實現質量分離的。

用于真空分析的磁偏轉質譜計的體積較小，它和同位素分析、化學分析等磁偏轉質譜計的差異不大，僅在真空性能和某些結構方式上有所改進。真空磁偏轉質譜計通常采用60‘、900、180。三種偏轉角的分析器。
 

現以180度偏轉角的質譜計為例，介紹這類質譜計的工作原理。圖12-20為質譜計的示意圖。當質荷比為m／e的離子從離子源中引出后，經加速電壓U的加速以速度鉚進入分析器，此時，離子的速度和加速電壓間的關系可寫作
 

又因離子在垂直于直流磁場的平面中，是作半徑為R的圓周運動，故離子受到的作用力是和磁場對它的作用力相等的



將式(12-12)代入式(12--13)可得磁偏轉質譜計的基本方程

式中R-離子偏轉半徑[cm]；

M-單電荷離子的質量數[u]；

U-離子加速電壓[V]；

B-磁感應強度[T]。

從式(12-15)可以看到，在離子加速電壓和磁場強度保持不變的情況下，一定質量的離子具有一定的偏轉半徑。由于質譜計出口縫隙很窄，當某一質量的離子通過縫隙被離子檢測器接收到時，其它質量的離子則不能通過此縫隙。因此，可保持磁場恒定，用連續掃描離子加速電壓的方法，在離子檢測器上收集不同質量的離子，得到完整的質譜。也可保持離子加速電壓的不變，用掃描磁場的方法來獲得質譜。為了使質譜計的結構簡單，真空分析磁偏轉質譜計通常采用掃描離子加速電壓的方式，其磁場用磁鐵產生。

磁偏轉質譜計的分辨本領表達式為

磁偏轉質譜計的優點是：結構簡單，制造方便；質譜峰形好，質量歧視小；對污染不敏感；易于定量分析；儀器的分辨本領較好，采用電子信增器后可獲得很高的靈敏度（180度磁偏轉質譜計因受結構限制，無法使用電子倍增器）。

磁偏轉質譜計的缺點是：需用磁鐵；烘烤后重新安裝磁鐵時要調整參數；質量掃描速度低（磁場掃描方式）；質譜計不能作成裸規形式，不能作真空中的原位置測量。

真空分析磁偏轉質譜計的歷史大致是從1940年尼爾研制成偏轉半徑為15cm的磁質譜計開始的。該質譜計是按電子管的工藝原則設計的，故能經受烘烤，從而獲得很低的本底壓力。雷諾(Reynold)于1956年制成了一個能烘烤的玻璃外殼的質譜計，儀器的分壓力測量極限為10^ -10Pa，分辨本領為130。此后，有人將這種質譜計的玻殼材料改為硅鋁玻璃，使得儀器的氦滲透率比用派列克斯玻殼時低10^4倍。

1960年戴維斯等人制成了一種900偏轉角的小型儀器，其偏轉半徑為Scm，總長25cm～30cm，結構牢固，性能指標較高，特別適合于超高真空殘氣分析。圖12-21為該儀器的示意圖。它采用電子碰撞式離子源和一個10級的銀一鎂打拿極電子倍增器。在1mA發射電流下，不加倍增器能測量10-8Pa的分壓力。使用電子倍增器時可測量10^ -1lPa的分壓力。如將倍增器置于液氮中冷卻，則因噪聲的降低，玎測量出10 ^-13Pa數量級的分壓力。儀器的常用分辨本領為40左右，z*大分辨本領可達100—150。使用倍增器時的質量掃描速度為1.5ys/u，并能用電子示波器顯示。

文獻[238]介紹了一種偏轉半徑為1cm的180。偏轉角的磁偏轉質譜計。這種儀器性能穩定，經校準后可用作分壓力計。它的z*小可檢分壓力為10^-9Pa。文獻[239]報道了用英國Vacuum Generators公司制造的Micromass-lA型1800磁偏轉質譜計分析機械真空泵、離子泵真空系統的殘氣譜。

值得重視的是，有文獻報道了一臺偏轉半徑為100mm、偏轉角為909的可烘烤全金屬磁偏轉質譜計。它利用重復多道標度的質量掃描方式，分析了4×10^ -9Pa下的10^ -14 Pa數量級的分壓力。儀器采用金屬網做成的尼爾源，它能用電子轟擊徹底除氣。電子發射體為敷釷陰極。離子檢測器是12級艾倫型鈹—銅電子倍增器。儀器的分辨本領為140。

為了檢測10^ -14Pa數量級的分壓力，儀器需測量10^ - 20A數量級的離子流。這對直流檢測方式來說是極為困難的。因為此時離子流的統計噪聲是測量精度的主要限制。如用一般的離子計數技術，則受電子倍增器的增益漂移和脈沖高度鑒別電平的漂移所引起的計數率起伏的干擾。重復多道標度的虞量掃描方式是消除這種困難的有效方法。它使離子計數率起伏對質譜線的影響減到z*小限度，這時有偶然噪聲脈沖所產生的偽峰是很容易被識別和排除的。圖12-22給出重復多道標度測量方式的電子線路方框圖。
 

儀器所用電子倍增器的增益為10^6。它和一個等效噪聲電荷為500個電子數的電荷靈敏前置放大器相連。為了獲得z*大的信噪比，主放大器的成形時間一般在2pLs左右，脈沖高度甄別閾設置在相當于前置放大器的輸入為5×10^3個電子、噪聲計數率為小于每秒一個計數處。電子倍增器的輸出是用精密水銀脈沖器校準過的。

電子線路的存儲系統有4096個通道，其容量為10^6。多道標度方式的z*大脈沖輸入率為10M，內部定時在10pLs—0.9s范圍內可調。存儲數據可由打印機或X-y記錄儀讀出。分析器的磁鐵電流是用電機驅動的電位器來掃描的。掃描間隔在Smin～120min內可調。多道標度的啟動是由掃描器的自動返轉信號來觸發的。存儲規模和記憶閉鎖時間選擇在下次掃描返回以前提前停止。為了防止累計計數時間改變，茌等待間隔中存儲的數據可局部地被打印出來。實驗結果表明，在兩星期內對氮峰所作的100次測量中，氮峰寬度的變化僅為0.3u。圖12-23給出了4×10^ -9Pa時的殘氣譜。