除气是吸气剂产品生产的关键环节,为了优化除气工艺做过不同形式的技术探讨。在用质谱进行这方面探讨中、初步得到了比较清晰的数据结果、为日后进一步工作做了准备。本文简要介绍这方面情况并进行有关讨论。

　　除气是吸气剂产品生产的关键环节、只有经过这一环节方能将在制品转化成可供用户使用的正常吸气剂产品。那么对除气工艺中有关要素进行探讨、从而为优化除气工艺提供依据，一直是技术追求内容之一。借助于常规的放气量(总压强)测试与先进的四极质谱分压强可比性定量测定这两种手段，使我们能够在这个方面有所作为并初步得到了比较清晰的数据结果、为进一步深入探究做了准备。

1、真空除气与分压强质谱定量测定

1.1、真空除气

　　对除气炉的要求是尽可能的洁净无油、在中低真空皆有足够大排气量、足够高的极限真空、尽可能小的温度梯度与冷端气沉面积。现用真空除气炉是用涡轮分子泵(无油)为主排气泵、极限真空可达10^{- 5} Pa 量级、满足相关要求。真空度与温度是除气两要素，而真空度为最终目标因素。Ni、Al、Cr、Fe 等Ⅰ类金属气体溶解度与温度及压强平方根呈正比，仅提高温度是乎无益，须提高真空度方有好的除气效果;V、Zr、Ti、Ta 等Ⅱ类金属气体溶解度与温度呈反比而与压强平方根呈正比，提高温度与提高真空度皆对除气有利^[1] 。

　　在真空度满足的情况下，合适高的除气温度无疑有益，如从钢中除N2 的的除气温度从800℃提到1000℃时在除气效果相同情况下时间则为原来的(1/12)(时间与除气温度呈反比) ^[1] 。但由于受炉体材料奥氏体镍铬不锈钢敏化(危险)温度(450℃开始)的限制，除气最高温度不能超过450℃。除气过程实质就是一个净化过程，即在一个足够好的炉内真空环境条件与温度场条件下，对被除气的在制品进行不同机制的净化：吸附气体的热脱附;碳杂质等的真空高温扩散及表面气体反应;金属氧化物的真空分解还原；各种污染物(清洗液等残留、手汗等人体排泄物以及相关操作用品中皆含的各种有机物、氯化物、硫化物等、尘埃、泵尾气、润滑油蒸汽等)的热分解挥发迁移^[1]等等净化，从而完成由在制品向正常产品的转换。

1.2、质谱分压强定量测定方法

　　采用实用有效的分压强质谱定量测定，从质(分压强)与量(总压强)两个方面揭示吸气剂气体特性内涵。所用“四极质谱与真空计组合的分压强定量测定”方法^[2]在吸气剂研发生产实践中获得应用、接受挑战、得到提高。该方法是以四极质谱测定出样品组分气体百分含量an 、用真空计测出样品的读数压强PMR、用βm^[3]对PMR 进行定量修正得样品的真实压强计算值PTC、各组分气体分压强Pn 为PTC×an。四极质谱测定百分含量an 为优势，电离真空计测定读数(总)压强PMR 为优势，所以两者组合定出真实(分)压强计算值PTC 属优势互补。此种方法的典型应用可达到相当好的精准水平^[4] ，但非典型应用是对典型应用的某种程度的偏离，导致定量系数的准确性变差，如尺子的某种程度的失准，但若其线值的一致性保持较好，那么仍可依其论短长。而决定定量系数一致性(精密性、再现性)的两要素为：

　　一是an 不受系统增益特别是倍增器非常高增益波动的影响而保持稳定;

　　二个是实际分辨能力恒峰宽通过H 值标定而保持一致。

　　这第一个要素在非典型应用中仍然存在;这第二个要素虽然不存在，但实际分辨能力恒峰宽一致性的缺失却有如下补救措施：

　　一是峰位校准而确保高频场正常;

　　二次是包括关键控制点温湿度、开机时间、各真空步骤时间、样室系统烘烤升温速率、保温温度与时间……要素在内的几十个操作节点的“等精度测量”“过程控制”规范的实施,也有效地遏制了主要由恒峰宽电路特性因温度差异导致的实际分辨能力R 的偏离等,从而确保在没有H 值标定的情况下，仍有较好的an、Bn·m再现性，最终确保了非典型应用仍有较好的精密度。以下表1，表2 的数据将证明这一点：特别是表2 这样在相隔数月的情况下，相同的产品，能有相同的除气条件(1 层是最上层、4 层是最下层在温度场中温度情况最相似) 基本一致的蒸散条件与控制点温湿度，这样的情况很难得。完全可以肯定它们的气体特性相同。也是本质谱定量方法在非典型应用下仍旧有较好的数据可靠性的范例。在真空微压强测量领域，绝大多数科研生产实际应用场合所普遍追求都是精密而欠准确的实用水平。本表1，表2 的数据及多年的应用经验都表明本方法达到这样的实用水平。

表1 TPY406/15LC/150 隔日质谱数据[5]

表2 同型号规格产品隔数月的质谱数据比对[6]

结论

　　(1) 关于累计总量ΣQT不除气累计总量ΣQT 显著的低于除气后产品，(H2O 的趋势相同，因H2O 与总量的关系最为紧密，H2O 大总量必然大，所以在后期的数据报告中H2O 不再单独列出)，原因或是除气后产品洁净表面活性大，易吸附气体所致。不除气的q 值显著的高于除气后产品，不除气q 值的最大值是除气q 值的最大值的195.40%。不除气首幅CO 与除气后首幅CO 出现的概率相当，出现的平均温度在300℃左右，但是未除气样品的首幅CO 绝对量(分压强)远远大于除气后样品，达到1614.97% (见表4)。可见不除气属于受污染在制品，不可转为正常产品，必须经过除气净化后才能转化为正式产品。综上所述ΣQT 小未必都好，所以ΣQT 不能作为吸气剂气体特性唯一的评判要素。

　　(2) 关于提高除气温度与吸气剂气体特性除气后样品ΣQT 随除气保温温度增加而增加;正常温度除气与提高除气保温温度CH4\CO\O2\CO2 之和绝对分压值相当，可能表明了过高的保温温度不一定有利;

　　(3)关于降低除气温度与吸气剂气体特性降低温度对除气效果不利，或需保证合适的除气最高温度;

参考文献

　　 [1] 胡汉泉，王迁. 真空技术在电真空中的应用[M]. 北京：国防工业出版社，1985：3- 194.
　　 [2] 黄理胜，李春华.一种实用的残余气体分压强定量测定方法及其应用[J].真空科学与技术，1989，9（6）：406.
　　 [3] 黄理胜.从电离计“读数压强”值求“真实压强”计算值的一种方法[J].真空科学与技术，1986，6（2）：148.
　　 [4] 黄理胜，于炳琪.常见混合气体的四极质谱定量分析方法及有效性评估[J].真空，1997，（5）：9.
　　 [5] 朱雷，黄理胜，彭松华. 彩管吸气剂气体特性的质谱研究[C].江苏省真空学会11 届学术会，2007.
　　 [6] 黄理胜，彭松华.关于彩吸质谱气体特性评判要素研究探讨.（内部）报告[R].2011.