四極質譜儀真空檢漏方式的優缺點及注意事項

2014-09-11 郭方準 實用真空技術

  使用四極質譜儀,可分析真空腔體內的殘留氣體,通過實時分析氣體成份,也可以實現真空檢漏。四極質譜儀主體主要由離子源、四極電極和離子檢測器構成(圖1),同時數據分析處理軟件也非常重要。

四極質譜儀的原理圖

圖1 四極質譜儀的原理圖

1—離子源;2—四極電極;3—離子檢測器

  四極質譜儀的核心是四極電極,直流電壓和高頻交流電壓重疊±(U+Vcostω),U是直流電壓,V是交流電壓。離子源產生的離子經過5~10V加速后沿z方向入射,受到高頻電壓作用后一邊在x和y方向振動一邊沿z方向前進。離子質荷比和交流電壓的關系為

離子質荷比和交流電壓的關系

  式中 K———常數;

  V———高頻電壓的振幅(幾kV~10kV);

  f———高頻電壓的頻率(通常1MHz~幾 MHz);

  r0———四極電極內接圓的半徑(通常幾mm~7mm)。

  因此掃描交流電壓后,對應質荷比的離子才能穿過四極電極,最終到達離子檢測器。四極質譜儀的主要參數為檢測質量范圍、感度和掃描速度。

  即使是超高真空腔體,也會由于漏氣、透氣和真空中物體的氣體放出等原因,造成腔體內有多種殘留氣體。圖2是筆者實驗室真空系統的殘留氣體分析結果,可知真空腔體內仍存在較多的氫氣和水分等殘留氣體。

超高真空系統的殘留氣體分析實例

圖2 超高真空系統的殘留氣體分析實例

  使用四極質譜儀檢漏,也同樣可以像氦質譜儀那樣從外部吹氦氣,如果存在漏點,則分析結果中氦氣對應的峰值會迅速升高。

  上述檢漏是比較高級的方法,如果沒辦法使用氦質譜檢漏儀真空檢漏四極質譜儀真空檢漏,則可以使用酒精進行簡單的檢漏。用注射器向要檢測的部位噴射少量酒精,同時觀測真空計的顯示變化。如果該部位漏氣,則真空計的顯示數值會發生突然變化。

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