Mașina de placare cu ioni în vid trebuie să folosească adesea spectrometru de masă pentru a controla procesul de acoperire, iar spectrometrul de masă de ciclotron este un fel de spectrometru de masă de echilibru energetic. Se bazează pe fenomenul de rezonanță ciclotron al ionilor în câmpul electric de înaltă frecvență ortogonală și câmpul magnetic DC ca principiu de lucru. Principiul său de bază a fost propus de Hipple și colab. În 1949. În 1951, Thomas și colab. a dezvoltat pentru prima dată un spectrometru de masă. În 1954, Alpert și colab. a dezvoltat un spectrometru simplu de masă ciclotron care poate fi utilizat pentru a analiza gazul rezidual sub vid ultra-ridicat, ceea ce a promovat foarte mult dezvoltarea tehnologiei de vid ultra-înalte. În 1960, Klopfer a dezvoltat un spectrometru complex de masă ciclotron care poate elimina influența încărcării spațiului ionic non-rezonanță. Sensibilitatea spectrometrului de masă poate rămâne neschimbată în 10%, ceea ce face posibilă analiza cantitativă. Cu toate acestea, are dezavantajele ajustării dificile a parametrilor, structurii complexe și dificil de degasat complet electrozii interni.
Deoarece analizatorul și sursa de ioni a spectrometrului de masă ciclotron coexistă într-un spațiu mic, câmpul electric va fi perturbat de ioni non-rezonanți. Prin urmare, pentru a depăși distorsionarea câmpului electric cauzată de ioni non-rezonanți, un spectrometru complex de masă de tip ciclotron de tip tub a fost dezvoltat pe baza spectrometrului simplu de masă ciclotron, iar performanța acestuia este mai stabilă decât cea a simplei spectrometru de masă ciclotron.
Principalii parametri ai spectrometrului de masă sunt: constantă de sensibilitate, frecvența de rezonanță a ciclotronului, raza maximă pe care ionii non-rezonanți de masă m+△ m pot atinge, rezoluție, energie finală a ionilor rezonanți, lungimea traiectoriei ionilor rezonanți, timpul de zbor al ionilor rezonanți și numărul de ciclotroni ai ionilor rezonanți.
Avantajele și dezavantajele sale sunt:
1. Avantaje: mai puține părți, electrozi subțiri, dimensiuni mici, mai puțin depășite și aproape niciun „efect de memorie” etc., în special adecvat pentru analiza reziduală a gazelor de volum mic de vid ultra-înalt.
2. Dezavantaje: funcționare incomodă, standard de masă neliniară, câmp magnetic necesar, înregistrare automată complexă a liniilor spectrale și incapacitatea de a utiliza multiplicatorul de electroni pentru detectare, ceea ce limitează presiunea minimă detectabilă.
În 1960, un colegiu din Chengdu, țara mea a dezvoltat cu succes un spectrometru de masă ciclotron; În 1963, Institutul de Electronică a Academiei Chineze de Științe a realizat un studiu detaliat asupra caracteristicilor de lucru ale unui simplu spectrometru de masă ciclotron; În 1965, Institutul de Fizică Lanzhou al Academiei Chineze de Științe a dezvoltat un set de echipamente simple de spectrometru de masă ciclotron, cu o precizie cantitativă de 20%, punând baza pentru cercetarea și dezvoltarea ulterioară a spectrometrelor de masă pentru mașinile de placare ion.
