单级磁偏转型氦质谱检漏仪结构图与工作原理

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)东北大学 作者:关奎之

       氦质谱检漏仪是用氦气为示漏气体的专门用于检漏的仪器,它具有性能稳定、灵敏度高的特点,是真空检漏技术中灵敏度最高,用得最普遍的检漏仪器。

       氦质谱检漏仪是磁偏转型的质谱分析计。单级磁偏转型仪器灵敏度为10E-9~10E-12Pam3/s,广泛地用于各种真空系统及零部件的检漏。双级串联磁偏转型仪器与单级磁偏转型仪器相比较,本底噪声显著减小,其灵敏度可达10E-14~10E-15Pam3/s,适用于超高真空系统、零部件及元器件的检漏。逆流氦质谱检漏仪改变了常规型仪器的结构布局, 被检件置于检漏仪主抽泵的前级部位,因此具有可在高压力下检漏、不用液氮及质谱室污染小等特点,适用于大漏率、真空卫生较差的真空系统的检漏,其灵敏度可达10E-12Pam3/s。

单级磁偏转型氦质谱检漏仪工作原理与结构

      氦质谱检漏仪由离子源、分析器、收集器、冷阴极电离规组成的质谱室和抽气系统及电气部分等组成。现以HZJ21型仪器为例,介绍单级磁偏转型氦质谱检漏仪,其结构如图2 所示。

HZJ21型氦质谱检漏仪

11 节流阀 21 捕集器 31 高压整流器和发射电流稳定器 41 低频发生器 51 操纵板 61 带音响的交流放大器 71输出仪表 81 质谱室 91 机械泵 101 扩散泵 111 风扇

图2 HZJ21型氦质谱检漏仪结构框图

       在质谱室内有:由灯丝、离化室、离子加速极组成离子源;由外加均匀磁场、挡板及出口缝隙组成分析器;由抑制栅、收集极及高阻组成收集器; 第一级放大静电计管和冷阴极电离规。质谱室的工作原理如图3所示。

质谱室的工作原理

N 1 离化室 S11 加速极 S21 出口缝隙 D1 收集器 B1 均匀磁场 (me-1) 2 氦离子束 (me-1) 1、(me-1) 3 其它离子束

图3 工作原理图

      在离化室N内,气体电离成正离子,在电场作用下离子聚焦成束,并在加速电压作用下以一定的速度经过加速极S1的缝隙进入分析器。在均匀磁场的作用下,具有一定速度的离子将按圆形轨迹运动,其偏转半径可按下式算:

式中 R ——离子束偏转半径m

        B ——均匀磁场的磁感应强度T

       U ——加速电压V

          me-1——离子的质荷比kg/c

       可见,当B和U为定值时,不同质荷比me-1的离子束的偏转半径R不同。仪器的B和R是固定的,调节加速电压U使氦离子束[图中(me-1)2]恰好通过出口缝隙S2,到达收集器D,形成离子流并由放大器放大,使其由输出表和音响指示反映出来; 而不同于氦质荷比的离了束[(me-1)1(me-1)3]因其偏转半径与仪器的R值不同无法通过出口缝隙S2,所以被分离出来。(me-1)2=4, 即He+的质荷比, 除He+之外,C7很少,可忽略。

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