由于其簡單、堅(jiān)固的設(shè)計(jì)，扇形場質(zhì)譜儀用于氦氣檢漏儀。它們的質(zhì)量范圍限制在 2 u（氫分子）和 4 u（氦原子）之間。這使得可以構(gòu)建小型、緊湊但非常強(qiáng)大的質(zhì)譜儀。
工作原理
扇形體質(zhì)譜儀的工作原理如Figure 6.3 所示。
圖 6.3：180° 扇形體質(zhì)譜儀的工作原理
中性氣體粒子在離子源中通過電子碰撞（圖 6.4 a）進(jìn)行電離。由此產(chǎn)生的電子具有質(zhì)量 m 與載荷 q，電子通過電勢(shì)梯度U 移向扇形磁場，同時(shí)產(chǎn)生動(dòng)能，。
公式 6-1：動(dòng)能
即它們以速度 通過扇形場。在這里，電荷是相同的，電子的速度以及通過一定距離所需的時(shí)間取決于其質(zhì)量的大小。這由飛行時(shí)間質(zhì)譜儀直接利用達(dá)到分離質(zhì)量的目的。在扇形場質(zhì)譜儀中，離子在洛倫茲力產(chǎn)生的均勻磁場中勾勒出圓形路徑，洛倫茲力與速度和磁場垂直，作用在移動(dòng)離子上。
公式 6-2：洛倫茲力在半徑為 r 的圓形路徑上，洛倫茲力等于向心力。
公式 6-3：力的平衡
這用于計(jì)算路徑的半徑
公式 6-4：路徑半徑
用于泄漏探測器的扇形場質(zhì)譜儀配備了永磁體，該永磁體提供恒定磁場，在圖 6.3 中，其位置與圖像平面垂直。質(zhì)譜儀以這樣的方式調(diào)節(jié)：單電荷氦離子s*先通過孔口，然后通過出口狹縫，z*后撞擊探測器。 所有其他分子無法通過狹縫并重新進(jìn)行中和。測量的氦離子電流與氦分壓成正比。從公式6-4 中可以看出，通過加速電壓 U 可以改變路徑的半徑。實(shí)際上，使用不僅僅限于偏轉(zhuǎn) 4氦，而且還限于將 m / e 之比為2:3 的離子向出口狹縫偏轉(zhuǎn)，以便檢測氣體氫和 3氦。
在泄漏檢測中，為獲得氦測試氣體的高檢測靈敏度，扇形場質(zhì)譜儀裝有靈敏探測器。直接的金屬收集器（法拉第杯）不再符合現(xiàn)在的要求，所以現(xiàn)代的泄漏測試儀結(jié)合了微通道板，其結(jié)構(gòu)非常緊湊，具有高增益和低噪聲。這些在兩側(cè)均具有金屬涂層的玻璃微通道板具有大量的細(xì)微通道，這些通道以很微小的角度一直通向端面（圖 6.4 b），且其內(nèi)表面也有涂層。如果離子撞擊該表面，則觸發(fā)二次電子雪崩，且通過施加在板上的電壓向探測器加速。
根據(jù)公式 6-4，軌跡半徑與磁場成反比。永磁體的可用材料對(duì)磁場強(qiáng)度有限制。這導(dǎo)致氦質(zhì)譜儀典型的半徑為 10 cm 的量級(jí)。為確保離子軌跡不受到碰撞的妨礙，平均路徑長度必須大約是相同的數(shù)量級(jí)。因此，氦扇形場質(zhì)譜儀的z*大連續(xù)工作壓力大約為 10-5 hPa。