使用四極桿質(zhì)譜儀測(cè)量真空腔體內(nèi)的殘余氣體成份時(shí)，如果要測(cè)量極其小的離子電流或需要極其高的測(cè)量速度，則使用物理前置放大器，即所謂的二次電子倍增器。

二次電子倍增器 (SEM)

　　上圖顯示了此類倍增器(SEM = 二次電子倍增器)的典型結(jié)構(gòu)。圓柱形金屬片(倍增器電極)具有能夠提供低級(jí)別電子功函數(shù)的涂層。根據(jù)其動(dòng)能，離子或電子在撞擊該層后產(chǎn)生多個(gè)二次電子。串聯(lián)的多個(gè)階段從單離子處產(chǎn)生電子雪崩。在倍增器電極之間施加大約 100 V 的正電壓，以加速電子。通過(guò)電阻鏈向倍增電極之間供應(yīng)高電壓(大約 1,000 ~ 3,000 V)，兩個(gè)電極分別連接至該電壓分接頭，按照這種方式安排技術(shù)實(shí)施。高電壓正極接地，以保持逸出電子處于接近地電勢(shì)的狀態(tài)。這些類型的安排產(chǎn)生10⁷ 的電流放大因子。

　　二次電子倍增器通過(guò)法拉第杯提供以下優(yōu)勢(shì)：

　　■ 它極大地增加了儀器的靈敏度，提供靈敏度增加高達(dá)K = 10 A/hPa。

　　■ 這意味著，使用下游靜電計(jì)放大器可以在更短的時(shí)間間隔內(nèi)掃描較低的分壓。

　　■ 信噪比顯然高于靜電計(jì)放大器，這意味著，檢測(cè)限制可下降幾個(gè)數(shù)量級(jí)。這僅在高度放大條件下在 SEM 中也能實(shí)現(xiàn)較低暗電流(噪音水平)時(shí)適用。靈敏度的自我增加沒(méi)有什么價(jià)值。

　　然而，SEM 也有缺點(diǎn)：

　　■ 其放大率會(huì)因污染或活性層中的化學(xué)變化而發(fā)生改變。

　　■ 產(chǎn)生碰撞離子(大約 1 到 5 個(gè)電子)的電子數(shù)(轉(zhuǎn)換因子)取決于離子能量(質(zhì)量甄別)。

　　放大率受到這些因素的影響而改變。因此，必須時(shí)常對(duì) SEM進(jìn)行校準(zhǔn)。通過(guò)改變高電壓可以很容易地對(duì)放大率進(jìn)行調(diào)整。通過(guò)給第一個(gè)倍增器電極提供力求等于各個(gè)離子能量的獨(dú)立高電壓可以保持轉(zhuǎn)換因子恒定不變。

　　憑借二次電子倍增器的輔助，可快速的進(jìn)行測(cè)量。從表2中可以看出，其測(cè)量速度明顯高于使用法拉第杯的測(cè)量速度。

　　除了作為電流放大器操作外，離散倍增器電極 SEM 也適合作為離子計(jì)數(shù)器。使用該配置，可以獲得每10 秒1 個(gè)離子的極低計(jì)數(shù)率。高計(jì)數(shù)率也是可能的，與作為電流放大器相比能夠產(chǎn)生非常廣泛的動(dòng)態(tài)范圍。

　　在計(jì)數(shù)模式中，SEM 的速度限定了動(dòng)態(tài)范圍的上限。使用20 ns 的脈沖寬度，非線性以每秒10⁶ 的事件開始。鑒于其脈沖寬度，SEM 一定 適合作為計(jì)算器。

　　所有二次電子倍增器的共同點(diǎn)是，它們被限制在低于10^-5 hPa 的壓力下操作。在高于這些壓力時(shí)，倍增器電極上的水層可導(dǎo)致操作中的高溫分解，從而導(dǎo)致過(guò)早老化。由于涉及高電壓，可能損壞 SEM 的氣體放電可在壓力 p > 10^-5 hPa時(shí)發(fā)生。