四极质谱仪真空检漏方式的优缺点及注意事项

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)实用真空技术 作者:郭方准

  使用四极质谱仪,可分析真空腔体内的残留气体,通过实时分析气体成份,也可以实现真空检漏。四极质谱仪主体主要由离子源、四极电极和离子检测器构成(图1),同时数据分析处理软件也非常重要。

四极质谱仪的原理图

图1 四极质谱仪的原理图

1—离子源;2—四极电极;3—离子检测器

  四极质谱仪的核心是四极电极,直流电压和高频交流电压重叠±(U+Vcostω),U是直流电压,V是交流电压。离子源产生的离子经过5~10V加速后沿z方向入射,受到高频电压作用后一边在x和y方向振动一边沿z方向前进。离子质荷比和交流电压的关系为

离子质荷比和交流电压的关系

  式中 K———常数;

  V———高频电压的振幅(几kV~10kV);

  f———高频电压的频率(通常1MHz~几 MHz);

  r0———四极电极内接圆的半径(通常几mm~7mm)。

  因此扫描交流电压后,对应质荷比的离子才能穿过四极电极,最终到达离子检测器。四极质谱仪的主要参数为检测质量范围、感度和扫描速度。

  即使是超高真空腔体,也会由于漏气、透气和真空中物体的气体放出等原因,造成腔体内有多种残留气体。图2是笔者实验室真空系统的残留气体分析结果,可知真空腔体内仍存在较多的氢气和水分等残留气体。

超高真空系统的残留气体分析实例

图2 超高真空系统的残留气体分析实例

  使用四极质谱仪检漏,也同样可以像氦质谱仪那样从外部吹氦气,如果存在漏点,则分析结果中氦气对应的峰值会迅速升高。

  上述检漏是比较高级的方法,如果没办法使用氦质谱检漏仪真空检漏四极质谱仪真空检漏,则可以使用酒精进行简单的检漏。用注射器向要检测的部位喷射少量酒精,同时观测真空计的显示变化。如果该部位漏气,则真空计的显示数值会发生突然变化。

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