CN101405829A - 抑制非期望离子的用于示踪气体检漏的质谱仪 - Google Patents

Abstract

提供了用于示踪气体检漏的质谱仪以及用于操作质谱仪的方法。质谱仪包括使诸如氦之类的示踪气体离子化的离子源、偏转这些离子的磁铁以及检测这些偏转离子的检测器。离子源包括诸如灯丝之类的电子源。该方法包括在相对于电离室的足以使示踪气体离子化但不足以形成诸如三电荷碳之类的非期望离子的电子加速电势下操作电子源。

Description

抑制非期望离子的用于示踪气体检漏的质谱仪

相关申请的交叉引用

本申请涉及题为“用于示踪气体检漏的高灵敏度无缝离子源质谱仪(HIGHSENSITIVITY SLITLESS ION SOURCE MASS SPECTROMETER FOR TRACEGAS LEAK DETECTION)”的共同待审批的美国专利申请，该专利申请共同转让给本公开的受让人并且与本申请一起于2006年2月15日提交。

发明领域

本发明涉及用于检漏应用的质谱仪，尤其涉及通过抑制可干扰测量的非期望离子的形成而使灵敏度增强的质谱仪。

发明背景

氦质谱仪检漏是公知的检漏技术。氦用作示踪气体，它穿过密封试样中的最小的漏孔。然后将氦引入检漏仪器并且测量。氦的量与漏率相对应。该仪器的重要组件是检测并且测量氦的质谱仪。进入的气体被离子化并且由质谱仪进行质量分析，以便将氦成分分离出并且随后对其进行测量。在一个方法中，试样的内部与检漏器的测试端口相耦合。氦被喷射在试样的外部，通过漏孔被引入并且由检漏器测量。

由于环境法令、提高生产率的需要、技术向新领域的扩展或者各种其它原因，工业上经常需要非常低的漏率。在氦质谱仪中漏率非常低的离子流的数量级为毫微微安培。利用现有技术的检漏质谱仪，难以具有足够的稳定性在检漏器中提供清晰的漏率信号来检测这一极小的信号。信噪比和随着时间流逝的信号稳定性因此对于高灵敏度检漏是关键的。

质谱仪根据质荷比将气体试样分离，因而可以在检测器处分析这些气体。目前，在检漏行业中最常用的示踪气体是氦，其在质量标度上呈现质量数为4(质量数为4、电荷数是1的氦)。很多年来，本底变化的未知源妨碍了对小的氦检漏信号的精确测量。

因此，需要改进用于示踪气体检漏的质谱仪和方法。

发明概述

根据本发明的第一方面，提供了一种操作质谱仪的方法，该质谱仪包括将示踪气体离子化的离子源、偏转这些离子的磁铁以及检测这些偏转离子的检测器，其中该离子源包括电子源。该方法包括使电子源在相对于电离室的足以离子化示踪气体但不足以形成非期望离子的电子加速电势下工作。

根据本发明的第二方面，提供了一种操作质谱仪的方法，该质谱仪包括将氦气离子化的离子源、偏转氦离子的磁铁以及检测偏转氦离子的检测器，其中该离子源包括灯丝。该方法包括使灯丝在相对于电离室的足以离子化氦气但不足以形成三电荷碳的电子加速电势下工作。

根据本发明的第三方面，质谱仪包括包含电子源的离子源、使电子源在相对于电离室的足以产生氦离子但不足以产生三电荷碳的电压下工作的电源、偏转氦离子的磁铁以及检测偏转氦离子的检测器。

附图简述

为了更好地理解本发明，将参照附图，这些附图通过引用结合于此，在附图中：

图1是本发明的适于结合的逆流检漏器的示意性框图；

图2是根据本发明一个实施方式的质谱仪的简化示意侧视图；

图3是图2的质谱仪的简化示意端视图；

图4是离子源沿图3的线4-4的局部横截面视图；

图5是示出图2的质谱仪的电源的框图；

图6是因变于时间的检测器信号输出的曲线图，示出在没有氦的情况下不稳定的C³⁺本底信号；以及

图7是因变于离子源中电子动能的检测器信号的曲线图。

发明详述

在图1中示意性地示出适于实现本发明的各实施方式的检漏器。测试端口30通过逆流阀32和34与预抽真空泵36相耦合。检漏器也包括高真空泵40。测试端口30通过中级阀42和44与高真空泵40上的中级端口46相耦合，其中该中级端口46位于高真空泵40的前级管路48和入口50之间。前级管路阀52将预抽真空泵36与高真空泵40的前级管路48相耦合。高真空泵40的入口50与质谱仪60的入口相耦合。检漏器还包括：均与测试端口30相耦合的测试端口热电偶62和排气阀64，通过校准泄漏阀68与高真空泵40的中级端口46相耦合的校准漏孔66，以及与预抽真空泵36相耦合的镇流阀70。

在操作中，预抽真空泵36最初通过关闭前级管路阀52和排气阀64并且打开逆流阀32和34将测试端口30和试样(或者检漏探针)抽空。当测试端口30处的压强达到与高真空泵40的前级管路压强相一致的水平时，打开前级管路阀52，从而将测试端口30向高真空泵40的前级管路48暴露。引入氦示踪气体使其穿过测试端口30并且反向扩散穿过高真空泵40到达质谱仪60。预抽真空泵36继续降低测试端口30中的压强直至该压强与高真空泵40中的中级压强相一致。此时，关闭逆流阀32和34并且打开中级阀42和44，从而将测试端口30向高真空泵40的中级端口46暴露。引入氦示踪气体使其穿过测试端口30并且反向扩散穿过高真空泵40的上部到达质谱仪60，从而因更短的反向路径而允许更多气体扩散。因为高真空泵40针对样本中较重的气体具有低得多的反向扩散速率，所以它阻止了来自质谱仪60的这些气体，从而有效地分离示踪气体，该示踪气体扩散穿过高真空泵40到达质谱仪60并且被测量。

如以上所指出地，多年来，本底变化的未知源妨碍了对小的氦检漏器信号的精确测量。现在该本底信号已被标识为三电荷碳(C³⁺)，其在质谱仪输出中也呈现质荷比为4(质量数是12、电荷数是3的碳)。本发明解决了这一问题。真空系统内的残留气体通常包含碳氢化合物种类以及CO，这些种类可被分解并且离子化而直接产生C³⁺。另外，残留气体种类吸附在离子源内的表面上，在那里它们可以被电离电子束撞击并且化学分裂而产生固体碳沉积，其在扩展操作之后作为源内的“焦斑”可见。后来对这些碳沉积的电子撞击可以释放易挥发的含碳种类使其回到气相而被电子束离子化，从而这些沉积构成C³⁺离子的实质无限源。归因于在质谱仪中形成三电荷碳的复杂过程，C³⁺本底的量可以随着时间随机变化，从而导致检漏器校准的明显偏移或者不稳定的漏率信号。不可能在工作中的质谱仪中识别质荷比为4的信号的什么部分来自实际的氦示踪气体而什么部分来自C³⁺本底，因为He⁺(单电荷氦)和C³⁺之间的质量分数差非常小而不能在为了以较大狭缝和非常高的离子传输操作而牺牲质量分辨本领的检漏质谱仪中分辨。

在本文中描述的质谱仪的结构，连同专用的工作电压，在没有来自C³⁺离子干扰的情况下允许高的氦灵敏度。当在专用电压下的操作将C³⁺离子排除在系统之外时质谱仪的几何形状提供高氦信号。然后可以直接读取该氦信号而不考虑归因于C³⁺本底的不稳定或者不正确的测量的因素。

生成C³⁺离子的可能性随从灯丝或者其它电子源进入离子源室的电子的动能而变化。灯丝和离子源室之间的电压差很大程度上决定了该电子动能。如下所述，灯丝或者其它电子源在足以使诸如氦气之类的示踪气体离子化但又不足以形成诸如三电荷碳之类的非期望离子的电压差下工作。因而，非期望离子不干扰测量。

在图2-5中示出根据本发明一个实施方式的质谱仪100。质谱仪100对应于图1中的质谱仪60。质谱仪100包括通常为偶极磁体的主磁铁110、离子源120以及离子检测器130。主磁铁110包括以一定距离间隔开的极片112和114(图3)，两极片限定了间隙116。离子源120位于间隙116外部从而不在极片112和114之间。离子检测器130安置在极片112和114之间的间隙116内以截取由离子源120产生的选定种类的离子。由离子源120产生的离子进入主磁铁110的极片112和114之间的间隙116，并且被间隙116内的磁场偏转。该偏转随离子的质荷比、离子能量和磁场而变化。诸如氦离子之类的选定种类的离子沿离子轨道132前进，而其它离子种类沿不同的轨道。离子检测器130位于极片112和114之间的间隙116中，并且安置在选定离子种类的自然聚焦点。

质谱仪100还可以包括具有狭缝136的准直仪134和离子光学透镜138。准直仪134允许沿离子轨道132前进的离子穿过狭缝136到达离子检测器130，并且阻止沿其它轨道前进的离子。离子光学透镜138在接近离子源电势的高正电势下工作，并且起阻止除氦之外的散射离子种类到达离子检测器的作用。这一作用源于这样的事实，即经过与中性气体原子或者与室壁的散射碰撞、该碰撞改变其轨道而足以使其到达狭缝136的非氦离子在这些碰撞中丧失了能量从而不能克服由离子光学透镜138施加的势垒。离子光学透镜138还用来使沿离子轨道前进的离子聚焦到离子检测器130上。

真空壳140包围真空室142，其包括离子源120与主磁铁110的极片112和114之间的间隙116的一部分。真空泵144具有与真空壳140相连接的入口。真空泵144使真空室142保持通常在10^-5托数量级上的适当压强以使质谱仪100工作。真空泵144通常是涡轮分子真空泵、扩散泵或者其它分子泵，并且与图1中所示的高真空泵40相对应。如在检漏器技术中所知，诸如氦气之类的示踪气体反向扩散穿过真空泵144的全部或者一部分到达质谱仪100并且被测量。这一配置被称为逆流检漏器配置。在逆流配置中，从真空室142抽出更重的气体，而较轻的气体反向扩散穿过真空泵144到达质谱仪100。应当理解，本发明并不限于在逆流检漏器中使用。

沿轨道132前进的离子由离子检测器130检测并且被转换成电信号。该电信号被提供给检测器电子设备150。检测器电子设备150将离子检测器信号放大并且提供表示漏率的输出。

如在图3中所最佳地示出地，离子源120包括灯丝170和172、提取电极174、参考电极176以及反射极180，所有这些都位于真空壳140内。离子源120还包括位于真空壳140外部的源磁铁190。源磁铁190包括位于真空室142的相对两侧的以一定距离间隔开的极片192和194。应当理解，作为替换，由源磁铁提供的磁场可以由从主磁铁110延伸出的边缘场提供。

灯丝170和172可以各自采取螺旋线圈的形式，并且可以由灯丝支架196支撑。在一个实施方式中，每个灯丝170和172由涂有氧化钍的直径为0.006英寸的铱丝制成。每个灯丝线圈可以长3毫米并且直径为0.25毫米。优选地，每次给一个灯丝通电以延长离子源寿命。

提取电极174可设置有细长的提取狭缝200，并且参考电极176可设置有细长的参考狭缝202。用作离子光学透镜的细长狭缝200和202排成直线并且提供用于沿离子轨道132从离子源120提取离子的路径。在图4中，示出主磁铁110的极片112和114的内表面。如进一步示出地，长尺寸的提取狭缝200与极片112和114的内表面相垂直。提取狭缝200的长度204足够使离子束的宽度充满极片112和114之间的间隙116，其中间隙116的宽度被限定为真空室142中极片112和114之间的间距。提取狭缝200和参考狭缝202之间的加速电场穿过提取狭缝并且使电场在杯状凹处210成形以有效提取和聚焦恰好在提取狭缝之上形成的氦离子。因为离子源位于主磁铁的外部，所以提取狭缝的长度与现有技术中的质谱仪相比可以相对较长。在一个实施方式中，提取狭缝200的长度204是8毫米，提取狭缝200的宽度是3毫米，并且间隙116的尺寸是10毫米。参考狭缝202的尺寸也被选取以保证束的宽度充满间隙。这些配置保证所期望的示踪气体种类的相对较高的离子流。

信号损失的可能源头是离子束在提取狭缝长度方向上的发散，这归因于提取狭缝200和参考狭缝202两者末端附近的穿透场的总聚焦/散焦效应。在一些实施方式中，因为外部离子源，可以使提取狭缝长度等于或者大于间隙116的宽度。然后，所传送的离子是那些在提取狭缝的中心部分形成的离子，并且这些离子被大致直线地传送到检测器。也有一些发散归因于穿过参考狭缝的加速场，但是也可将这一狭缝制成等于或者长于间隙116的宽度，使得中心部分的离子实质上不发散。为了增大提取狭缝和/或参考狭缝的长度，有必要或者值得增大离子源的整体大小。

如图3和图4所进一步示出地，提取电极174设置有分别邻近灯丝170和172的削边206和208。削边266和208使邻近灯丝170和172的电场成形以增强电子向电离区域内的传输。

如图3所示，参考电极176安置在提取电极174和主磁铁110之间。反射电极180位于提取电极174之上并且与其间隔开。反射电极180包括提供期望电场分布的杯状凹部210。作为替换，反射电极180可以保持在与提取电极174相同的电势，并且可以接触提取电极174或者和提取电极174一起作为单一部件制造。

源磁铁190的极片192和194可以具有面对真空室142的通常平行、以一定距离间隔开的表面，并且在灯丝170和172、提取电极174和反射电极180的区域内产生磁场212。如图3所示，主磁铁110的边缘磁场使磁场212向上变形。由此引起的磁场分布使由灯丝170和172发射的电子围绕该磁场线的方向螺旋移动至电离区域220。电离区域220位于提取狭缝200之上(图3)。灯丝170、172和电离区域220之间的区域内的电场和磁场使电离电子向电离区域220加速。在电离区域220中，气体分子被来自灯丝170、172的电子电离，穿过提取狭缝200从离子源120提取出并且穿过参考狭缝202加速。

离子源120位于主磁铁110的外部，使得提取狭缝200的长度204不受主磁铁110的极片112和114的限制。可以选择提取狭缝200的尺寸以传输高离子流。如图2所示，束流光学在沿穿过参考狭缝202的通道经过135°的偏转之后生成焦点。质谱仪100包括根据质荷比分离离子的主磁铁100以及包括极片192和194的源磁铁190，其中极片192和194位于离子源120中的灯丝170和172的相对两侧。如图3所示，这两块磁铁足够近以致它们在强度和场形上相互影响。在一个实施方式中，主磁铁110在极心具有1.7千高斯的场强，而源磁铁190在极心具有600高斯的场强。

离子源120的磁场和电场被设计成使得磁通线至少在电离区域220内与恒定电势的表面(电等势面)大体一致并且平行。因为由灯丝170和172产生的电离电子束被约束为沿磁场线，所以这些离子在一约略恒定的电势体中产生。结果，离子束具有很小的能量散度并且很有效率地从离子源120传输到离子检测器130，从而提供高灵敏度。

磁铁110和190相对于离子源120、离子检测器130以及相互之间的位置被选择成用于有效地形成和传输离子。主磁铁110和源磁铁190相互靠得很近。延伸超出主磁铁110的间隙116的边缘场使源磁铁190的磁场变形，否则源磁铁190的磁场是均匀的。

电等势面的线由离子源120中元件的形状和间距限定，这些元件包括反射电极180、提取电极174、参考电极176和这些电极中的开口(狭缝)以及邻近的真空室壁。这些元件的尺寸和间距被控制成形成“杯口向下”的电场形状，该电场形状使源中产生的离子向提取狭缝200聚焦以更有效率地提取。

反射电极180和提取电极174的相对较厚的壁形成比灯丝直径稍宽的通道，电子可以无损失地流过该通道，但是从带负电荷的灯丝穿过该通道的电场受到限制。这限制了离子从电离区域220泄漏到处于电子云的负电势下的灯丝170和172，从而保证源中产生的高百分率的离子实际上从源传送到离子检测器130以获得高灵敏度。

离子源元件被设计成使得提取电极174、反射电极180和参考电极176的电场产生形成“虚拟”离子光学轮廓线而非物理入口狭缝的电场。物理入口狭缝和物理狭缝的不可避免的束损失得以消除，使得离子束传送非常高。参考电极176中的狭缝仅仅起限制离子束的角发散的作用，而并不作为入口狭缝和离子光学轮廓。

物理入口狭缝的消除允许灵敏度或者分辨率损失最低的质谱仪的小型化。质谱仪的分辨能力可被定义为离子束半径R与图像宽度和出口狭缝宽度两者总和S_EX之比。对于具有形成系统离子光学轮廓的宽度为S_E的物理入口狭缝的常规质谱仪设计，其图像宽度为(S_E+Rα²)。出口狭缝宽度被设置为等于或者稍大于图像宽度以便传送所有到达的离子，从而使得分辨能力RP为：

RP＝R/2(S_E+Rα²)

因为本发明中离子光学轮廓是宽度可忽略的线，而不是由宽离子束照亮的狭缝，所以在离子焦点处的图像宽度是Rα²而不是(S_E+Rα²)。因而，分辨能力为：

RP＝R/(2Rα²)＝1/(2α²)

因此，只要离子光学轮廓的宽度可以被忽略，分辨能力就与离子束轨道的半径无关。利用这一设计，如果需要减小离子束半径R以便实现紧凑的设备，那么只要离子束发散α保持恒定分辨能力就保持恒定。图像宽度成比例地减小到离子束半径，并且出口狭缝宽度可以减小相当的量以与图像宽度匹配并且在传送离子源射出的所有离子时保持恒定的质量分辨能力。相反，在常规质谱仪中，为了在减小半径的同时保持恒定的质量分辨能力，入口狭缝宽度必须成比例地减小，从而减小穿过该狭缝传送的离子的百分率并且减小设备的灵敏度。

质谱仪可以包括如图5所示的电源。灯丝电流源230向灯丝170和172提供灯丝电流以使其加热。如上所述，每次可以使一个灯丝通电。灯丝电压源232向灯丝170和172提供偏压。提取电压源234向提取电极174提供偏压。反射电压源236向反射电极180提供偏压。参考电极126通常接地。

将电压施加到灯丝170和172、反射电极180、提取电极174和参考电极176以提供用于上述工作的电场。在氦为示踪气体的一个实施方式中，反射电极180偏压200到280伏特，提取电极174偏压200到280伏特并且参考电极176接地(0伏特)。另外，灯丝170和172偏压100到210伏特以提供用于电离示踪气体的高能电子。在一个具体的示例中，反射电极180和提取电极174额定偏压250伏特，灯丝170和172额定偏压160伏特并且参考电极176接地。以上电压均相对于接地给定。应当理解，给出这些数值仅仅是作为示例而并不限制本发明的范围。

如图2所示，离子光学透镜138可以包括电极250、252和254，其各自具有孔256以允许离子从其中通过到达离子检测器130。电极250、252和254构成将离子向离子检测器130聚焦的单透镜，施加到电极252的电势起抑制被散射进轨道的非氦种类的离子的作用，否则这些轨道会允许这些离子到达检测器。在一个实施方式中，电极250、252和254分别偏压0伏特、180伏特和0伏特。

在一个实施方式中，包括离子检测器130和检测器电子设备150的检测器组合装置可被设计成用于对宽频带并且具有高信噪比的离子电流进行高灵敏度测量。离子检测器130可以是与静电计等级运算放大器的倒相输入相连接的法拉第板。沿离子轨道132穿过透镜138的离子撞击在法拉第板上并且在该板中产生非常小的电流。放大器被配置为具有带宽限制电容器的倒相跨导放大器。反馈电阻器可以处于所提供的增益在1×10⁹和1×10¹³之间的选定量程内。电容器被选择成允许检测器的指定瞬态响应，但是拒绝频率比期望瞬态响应高的噪声。为了进一步降低1/f噪声，放大器由珀耳帖或者热电冷却器冷却。冷却器是最大ΔT为94℃的两级类型。冷却器的冷端与静电计放大器相接合，而其热端与检测器结构柱相接合。这一热配置中静电计放大器的超低温降低了输入偏压和补偿电流，从而在质谱仪主体处于其最高工作温度时将1/f噪声分量降低到针对这一设备它们可实现的最低水平。这保证在最坏情况周围热状态下来自检测器的可能的最小噪声。

以上在描述本发明的各实施方式时给出了参数的各种数值，包括但不限于压力级、材料、尺寸、电压和场强。应当理解，给出这些数值仅仅是作为示例而并不是限制。

图6示出在没有氦的情况下因变于时间的质荷比为4的检测器输出信号的曲线图。该不稳定的信号是由于来自C³⁺离子的干扰。

图7示出在检漏器系统中的因变于电子动能的质谱仪信号的曲线图，其中该检漏器系统被示为密封的并且用99.99999％的纯氩从入口净化以确保没有氦气从空气中穿过真空泵回流。当电子动能达到约92eV(电子伏特)时，尽管没有氦存在，但是质荷比为4的基线信号开始变得不稳定。这是C³⁺离子在质谱仪离子源中开始形成的点，这可以在质谱仪检测器中观察到。

使离子源在C³⁺离子化阈值之下工作允许对氦漏率进行非常灵敏并且非常稳定的测量。由于离子源中的空间电荷限制以及质谱仪的无效率，这在现有技术设备中是不可能的。由就在灯丝表面外的低能电子引起的空间电荷限制了可从灯丝引出的最大电子电流。由电离室内的电子束引起的空间电荷可以捕获形成后的He⁺离子，并且因此降低将He⁺离子提取并且传输到检测器的效率，这限制了可用于产生离子的最大电子电流。用于检漏的现有技术质谱仪在通常为100伏特或者更高的高灯丝电压下工作，以确保足够数量的电子到达电离室以便产生足够数量的氦离子从而允许测量小的漏率，例如1E-10或者更小。在现有技术检漏器中，在低灯丝偏压下工作不能使氦足够离子化从而不能获得实用的、高灵敏度的检漏质谱仪。与关于C³⁺离子的发现相结合，本文中描述的离子源几何形状使得质谱仪在电离室和灯丝之间25到92伏特的差额电压下工作，其中该差额电压在碳的电离阈值之下但在氦的电离阈值之上，因而利用稳定并且精确的漏率测量实现了高灵敏度。图2-5的实施方式中的电离室由反射电极180和提取电极174限定。

总之，质谱仪的离子源工作使得电离电子具有足以电离示踪气体但不足以形成非期望离子的能量，其中示踪气体通常为氦气，非期望离子在这一情况下是C³⁺离子。在本文描述的示例中，离子源中的灯丝在相对于电离室的范围为-25到-92伏特的电子加速电势下偏置，以便提供具有比形成C³⁺离子的电离能量小但足以形成He⁺离子的能量的电离电子。电子加速电势由灯丝170、172和电离室之间的电势差限定。为了建立电子加速电势，灯丝170、172相对于反射电极180和提取电极174负偏置。

应当理解，本发明的各实施方式可用于不同的检漏器体系结构和不同的质谱仪结构以实现利用稳定并且精确的漏率测量的高灵敏度。因而，本发明并不限于图1的检漏器体系结构或者图2-5的质谱仪结构。然而，优选的实施方式是将本发明与图2-5的高灵敏度质谱仪相结合，以便从由对电离电子电流的空间电荷限制产生的受限电离效率和由低电子动能产生的降低电离效率获得可能最高He⁺信号。

经过对本发明至少一个实施方式的若干方面进行描述，应当认识到，各种改变、更改和改进对本领域技术人员来说是容易进行的。这类改变、更改和改进旨在成为本公开的一部分，并且旨在在本发明的精神和范围之内。因此，以上描述和附图仅仅作为示例。

Claims (18)

1.一种操作质谱仪的方法，所述质谱仪包括使示踪气体离子化的离子源、偏转所述离子的磁铁以及检测所述偏转离子的检测器，所述离子源包括电子源，所述方法包括：

在相对于电离室的足以使所述示踪气体离子化但不足以形成非期望离子的电子加速电势下操作所述电子源。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括在足以使氦离子化的电子加速电势下操作所述电子源。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，包括在不足以形成三电荷碳的电子加速电势下操作所述电子源。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，操作所述电子源包括在足以使所述示踪气体离子化但不足以形成非期望离子的电子加速电势下操作灯丝。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，包括在相对于所述电离室的范围为-25到-92伏特的电子加速电势下操作所述电子源。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，包括操作所述电子源以在所述电离室内产生能量为25到92电子伏特的电子。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，包括操作所述电子源以在所述电离室内产生能量低于使三电荷碳离子化的能量的电子。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括从所述离子源提取所述示踪气体离子，在磁场中偏转所述示踪气体离子，并且检测所述偏转的示踪气体离子。

9.一种操作质谱仪的方法，所述质谱仪包括使氦离子化的离子源、偏转所述氦离子的磁铁以及检测所述偏转的氦离子的检测器，所述离子源包括灯丝，所述方法包括：

在相对于电离室的足以使所述氦离子化但不足以形成三电荷碳的电子加速电势下操作所述灯丝。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，包括在相对于所述电离室的范围为-25到-92伏特的电压下使所述灯丝电偏置。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，包括操作所述灯丝以在所述电离室内产生动能为25到92电子伏特的电子。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，包括操作所述灯丝以在所述电离室内产生能量低于使三电荷碳离子化的能量的电子。

13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括从所述离子源提取所述氦离子，在磁场中偏转所述提取的氦离子，并且检测所述偏转的氦离子。

14.一种质谱仪，包括：

包括电子源的离子源；

电源，所述电源在相对于电离室的足以产生氦离子但不足以产生三电荷碳的电压下操作所述电子源；

偏转所述氦离子的磁铁；以及

检测所述偏转的氦离子的检测器。

15.根据权利要求14所述的质谱仪，其特征在于，所述电源被配置为在相对于所述电离室的范围为-25到-92伏特的电压下操作所述电子源。

16.根据权利要求14所述的质谱仪，其特征在于，所述电源被配置为操作所述电子源以在所述电离室内产生动能为25到92电子伏特的电子。

17.根据权利要求14所述的质谱仪，其特征在于，所述电源被配置为操作所述电子源以在所述电离室内产生能量低于使三电荷碳离子化的能量的电子。

18.根据权利要求14所述的质谱仪，其特征在于，所述电子源包括至少一个灯丝，并且所述电源向所述灯丝提供电压。

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