20世紀80年代以來，隨著質譜分析技術在科學及工業(yè)領域中與日俱增的應用，許多方面都提出了定量數(shù)據(jù)的要求。隨之而來的是國際上對分壓力質譜計校準技術研究的高度重視。從1985年召開的首屆國際分壓力質譜計校準專題討論會來看，美國、加拿大、英國、奧地利、德國、意大利和日本等在進行這方面的研究，尤其是美國真空學會還在1993年發(fā)布了新的質譜計校準推薦方法。從20世紀90年代，我國清華大學和蘭州物理研究所也相繼開展了分壓力質譜計校準技術研究。

　　分壓力質譜計校準技術是目前真空計量學沒有完全解決的一個難題，仍處于發(fā)展之中。一般來說，質譜計測量結果的精度依賴于兩個因素：第一是校準過程中使用的參考標準的精度和校準系統(tǒng)的適用性；第二是質譜計本身的性能。由此看來，分壓力質譜計校準技術研究應包括校準系統(tǒng)的研制、校準技術研究和質譜計的計量學特性研究。

1、分壓力質譜計的調整

　　分壓力質譜計的離子源要浸入被測氣體中，因此通常要對靈敏度、質量范圍和分辨本領進行優(yōu)化設計。

　　質譜計的結構比較復雜，需要作大量調整工作，一般允許操作者進行調整的參數(shù)范圍比較寬。在許多日常應用或半定量分析中，采用生產(chǎn)廠家調整的參數(shù)就足夠了，但在一些嚴格的應用場合，必須進行現(xiàn)場調整。在高精度分析中，操作者要調整掃描速度。靜電計阻尼、質量刻度、分辨本領、離子源電壓和發(fā)射電流等參數(shù)。經(jīng)驗豐富的操作者通過調整優(yōu)化質譜計的性能，但調整參數(shù)會影響質譜計的定量輸出，因此，參數(shù)的調整必須在下一次校準前，質譜計有足夠長的時間保持熱穩(wěn)定和電子線路穩(wěn)定。在良好的工作狀態(tài)下，質譜計的輸出信號與掃描模式無關，即在所有顯示模式下，輸出信號的大小不變。在實際使用過程中，只要質譜計的工作條件與校準時一致，即可保證數(shù)據(jù)的一致性和重復性。

　　許多質譜計的電子線路單元由計算機控制，并且具有多種掃描模式和數(shù)據(jù)顯示方式。一些質譜計還應用了許多修正因子，有些甚至利用矩陣技術進行質譜分析。操作者應該注意，如果不及時更新有關數(shù)據(jù)，質譜計可能會給出錯誤結果，例如質譜庫中的靈敏度和圖樣系數(shù)應通過最新的校準數(shù)據(jù)加以更新。

2、校準前檢查

　　質譜計的傳感器必須清潔且狀態(tài)完好。雖然燈絲變色和變形是正常的，但必須檢查離子源是否有嚴重地黑色物質積累。輕微的污染可通過真空烘烤清除，如果傳感器嚴重污染，則不能進行校準，必須首先拆開離子源進行清洗。當通常的烘烤不能清除污染物時，用輝光放電清洗方法可有效清除碳氫化合物和水蒸氣。

　　質譜計要正確安裝和接地，以避免錯誤連接、電子干擾和機械振動引起的噪聲。將真空系統(tǒng)和電子線路共地連接，往往會降低地線松動由電源引起的噪聲。

　　檢查峰形是否良好，如果峰的頂部出現(xiàn)不規(guī)則畸變，應對質譜計進行調整。離子能量和聚焦電壓對峰形的影響最大，傳感器的污染通常也是峰形畸變的原因之一。

　　檢查離子流信號是否穩(wěn)定，在一定掃描速度下，離子流信號的重復性應在1%~5%以內。如果連續(xù)監(jiān)測某個單峰，其峰高比掃描時檢測到的該峰的峰高大，則掃描速度太快或靜電計時間常數(shù)太長。掃描速度越快，由于靜電計時間常數(shù)的影響，峰的幅度越小。用法拉第筒時，掃描速度應比用二次電子倍增器(SEM)時慢。SEM增益的不穩(wěn)定性有時在掃描和監(jiān)測模式下給出不同的峰高。將靈敏度校準時和實際應用時峰高的測量結果進行比較非常重要。傳感器的污染和電子線路的缺陷通常是引起法拉第筒或SEM 信號不穩(wěn)定的原因，有時在真空下對傳感器進行烘烤可消除污染影響。

　　為了達到穩(wěn)定的工作狀態(tài)，傳感器必須預熱(燈絲和電子線路)對傳感器的穩(wěn)定性的要求取決于所需的測量精度和傳感器固有的穩(wěn)定性。然而，對于一個質譜計， 從打開電源到進入正常工作溫度，傳感器至少需要幾個小時的預熱時間，如果長期使用，質譜計應該連續(xù)工作。此外，傳感器從350℃或400℃的烘烤溫度降至正常工作溫度也需要6個小時。

　　質譜計不可能在整個參數(shù)范圍內都處于良好的工作狀態(tài)，因此，要進行必要的調節(jié)，對質譜計的任何調節(jié)要按生產(chǎn)廠家的推薦程序進行。

3、校準裝置

　　校準分壓力質譜計采用下列四種校準方法：

　�、僦苯颖葘Ψǎ嘿|譜計讀數(shù)與參考標準規(guī)讀數(shù)直接比對。

　�、� 壓力衰減法：通過限流孔進行壓力衰減后，質譜計讀數(shù)與參考標準規(guī)讀數(shù)間接比對。

　�、坌】琢鲗Хǎ嘿|譜計輸出與小孔流導法校準裝置產(chǎn)生的校準壓力比對。

　�、茉�位置校準法：質譜計對已知氣體流量的響應。

　　前三種校準方法可以設計相應的校準裝置來完成。第四種方法要求校準時的抽速與使用時的抽速相同，一般指質譜計的原位置校準。

　　校準裝置必須在校準室中產(chǎn)生已知的氣體壓力，為此目的，校準室的幾何結構、 氣體注入口和抽氣口必須按對稱結構設計，以便在測量區(qū)域內壓力相等，由出氣和其它氣源造成的本底氣體應僅可能小。為了滿足這些要求，推薦采用下列設計原則。

　　校準室應為正圓柱形，長度與直徑之比在0.5~2.01之間，校準室也可以采用球形結構。校準室通過一個小孔連續(xù)抽氣，小孔位于校準室一端的中心部位，小孔的直徑不應大于校準室直徑或長度的10%。對于氮氣，小孔的流導在室溫下不應小于10L/s。如果用單個小孔不方便，也可以用多個小孔代替，多個小孔的面積之和應與用單個小孔時面積相同， 這些小孔在一半徑內軸對稱分布，而且半徑不大于校準室直徑的10%。質譜計的傳感器和參考標準規(guī)(如果使用)的接口位于圓柱的壁上，與抽氣小孔之間的距離至少是小孔直徑的5倍。如果有多個接口，要避免測量儀器之間的相互干擾，接口之間成直角狀態(tài)比較理想。讓所有接口的軸線都處在與圓柱軸線相垂直的同一平面內是最佳的，但如果抽氣小孔很小，則沒有必要這樣排列。

　　制作壓力分布比較均勻的校準室的一個經(jīng)濟途徑是采用標準UHV四通或六通接頭。質譜計和參考標準規(guī)對稱安裝在接頭的壁上。氣體入口位于頂部，抽氣口位于底部。抽氣口可以是校準室下部與泵連接處密封墊圈的一部分。

　　校準室用金屬材料制作，最好用不銹鋼制作�？刹鹦睹芊獠牧弦灿媒饘伲�以便降低出氣量。不是所有應用都要求烘烤以獲得較低的本底壓力，但烘烤經(jīng)常很有用。如果進行烘烤，校準室和所用儀器要均勻加熱，以免形成局部氣源。烘烤溫度和時間取決于所需的本底壓力，無論如何，在校準前，校準裝置和測量儀器必須達到一個穩(wěn)定的平衡溫度，這一點非常重要。

　　校準氣體要沿軸線方向直接進入校準室。由于一個長管發(fā)射出來的氣體分子會形成束流，因此，在氣體入口處， 要采取一些散流措施，如在氣體入口的前面放置一擋板可使氣體分子散射而變成隨機運動。

　　對所有校準氣體，泵的抽速至少應是抽氣小孔流導的10倍。小孔的流導與氣體分子量的平方根成反比，因此，當用氫和氦等相對較輕的氣體校準時，校準裝置的抽氣能力應相對較大。除抽氣能力外，抽氣系統(tǒng)還應該保證在校準室中獲得足夠低的本底壓力，本底壓力至少比最小校準壓力低一個數(shù)量級。抽氣系統(tǒng)還不能引入有害的污染物，選用抽速適當?shù)臏u輪分子泵作為主泵通常可滿足要求，但其它種類的泵也可選用。