Un espectrómetro de masas cuadrupolar consiste básicamente en una fuente de electrones que produce iones por colisiones con las moléculas del gas, un cuadrupolo que produce variaciones en las trayectorias de los iones dependiendo de su relación carga-masa y un detector que mide el número de iones (intensidad).

El principio operativo de los espectrómetros de masas consiste en someter a los iones existentes en un volumen a un campo electromagnético, de manera que sigan diferentes trayectorias de acuerdo a sus diferentes relaciones masa-carga (m/e). El analizador de gases cuadrupolar emplea un cuadrupolo que genera un campo eléctrico variable. Variando la elección de U (voltaje constante) y V (voltaje alterno) podremos elegir diferentes iones y medir el número de iones en cada caso, obteniendo una medida de la corriente de cada uno de los iones. Corriente que puede ser traducida a la presión parcial de los diferentes gases en un entorno determinado. Lo más significativo del cuadrupolo es el sistema separador de iones. Los iones describen espirales en relación a su masa/carga, como consecuencia del campo hiperbólico al que se ven sometidos. Esto es como consecuencia de la combinación entre un campo producido por DC y AC.

La longitud del sensor y el sistema separador es de 10cm. La presión máxima a la que puede funcionar el espectrómetro de masas debido al filamento del generador de iones es de 10E-5mbar con el channeltron encendido, y el valor límite de detección de masas se encuentra en 2∙10E-14A/mbar, siendo la masa más grande detectable de 200, valor suficiente para realizar estudios de composición de gases residual y para detectar la mayoría de los elementos que están presentes en un sistema de vacío (MARTE).

El dato más importante de un espectrómetro de masas de este tipo es la sensitividad. La sensitividad (S) del espectrómetro de masas para un determinado gas, es la relación entre la corriente de iones (I) recogida en el detector con respecto a la presión parcial (Pp) en la fuente de ionización. Este valor lo proporciona el fabricante cuando efectúa una calibración normalmente con argón. En nuestro caso este valor es 1.4A/mbar.

Gráficamente, el cuadrupolo a través del software QUADERA© proporciona el valor de la composición de gases de manera analógica. Normalmente para analizar la composición de gases de la cámara de vacío, localizar fugas y comprobar la ausencia de contaminantes realizamos espectros analógicos hasta la masa (m/q) 50, con un valor de medida entre 200ms y 500ms. Otro tipo de medidas empleadas se conoce como MID (Multiple Ion Detector), en el que relacionamos únicamente las masas que deseamos medir y podemos ver su evolución frente al tiempo.