La màquina de xapa d’ions de buit sovint necessita utilitzar l’espectròmetre de masses per controlar el seu procés de recobriment, i l’espectròmetre de masses de ciclotrons és una mena d’espectròmetre de massa d’equilibri energètic. Es basa en el fenomen de ressonància del ciclotró dels ions en un camp elèctric d’alta freqüència ortogonal i camp magnètic de corrent continu com a principi de treball. El seu principi bàsic va ser proposat per Hipple et al. El 1949. El 1951, Thomas et al. Primer va desenvolupar un espectròmetre de masses. El 1954, Alpert et al. Va desenvolupar un simple espectròmetre de masses de ciclotrons que es pot utilitzar per analitzar gas residual sota buit ultra alt, que va promoure molt el desenvolupament de la tecnologia de buit ultra-alt. El 1960, Klopfer va desenvolupar un complex espectròmetre de masses de ciclotrons que pot eliminar la influència de la càrrega espacial iònica de no ressonància. La sensibilitat de l’espectròmetre de masses pot romandre inalterada en un 10%, fent possible l’anàlisi quantitativa. Tot i això, té els desavantatges de l’ajust de paràmetres difícils, l’estructura complexa i difícil detenir completament els elèctrodes interns.
Atès que l'analitzador i la font d'ions de l'espectròmetre de masses de ciclotrons coexisteixen en un espai reduït, el camp elèctric serà pertorbat per ions no ressonants. Per tant, per superar la distorsió del camp elèctric causada per ions no ressonants, es va desenvolupar un espectròmetre de massa ciclotró de tipus de tub complex a partir del simple espectròmetre de masses de ciclotrons i el seu rendiment és més estable que el del simple espectròmetre de masses ciclotrons.
Els paràmetres principals de l’espectròmetre de masses són: constant de sensibilitat, freqüència de ressonància de ciclotrons, radi màxim que els ions no ressonants de la massa m+△ m poden arribar, resolució, energia final d’ions ressonants, longitud de trajectòria d’ions ressonants, temps de vol d’ions ressonants i nombre de ciclotrons d’ions resonants.
Els seus avantatges i desavantatges són:
1. Avantatges: Menys parts, elèctrodes prims, mida petita, menys imputació i gairebé cap "efecte de memòria", etc., especialment adequats per a l'anàlisi de gasos residuals del volum de buit ultra-alt.
2. Inconvenients: funcionament inconvenient, estàndard de massa no lineal, camp magnètic necessari, registre automàtic complex de línies espectrals i incapacitat per utilitzar el multiplicador d’electrons per a la detecció, que limita la pressió mínima detectable.
El 1960, un col·legi de Chengdu, el meu país va desenvolupar per primera vegada amb èxit un espectròmetre de masses de ciclotrons; El 1963, l’Institut d’Electrònica de l’Acadèmia de Ciències xineses va realitzar un estudi detallat sobre les característiques de treball d’un simple espectròmetre de masses de ciclotrons; El 1965, l’Institut de Física de la Física de Lanzhou de l’Acadèmia de Ciències xineses va desenvolupar un conjunt d’equips d’espectròmetre de masses de ciclotrons simples amb una precisió quantitativa del 20%, posant les bases per a la investigació i el desenvolupament posteriors d’espectròmetres de masses per a les màquines de plaques d’ions.
