四极质谱计气体分析与测量系统的研制

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)核工业西南物理研究院 作者:蔡 潇

  介绍了为开展漏孔检测、氘-氦分辨性能及真空检漏技术等相关实验研究而进行的四极质谱计分析与测量系统的研制,描述了真空室结构、抽气设备的选型、测量仪器的选择及控制保护子系统工作方式。对系统进行了包括极限真空、残余气体质谱分析、漏放气率、质谱计性能等测试,结果表明本系统达到了设计要求。

  国际热核聚变实验堆(ITER)是目前国际核聚变研究领域正在规划建造的托卡马克装置。它拥有全球最大、最复杂的高真空系统,其体积达到了4600m3,并且在建成后将进行氘氚核聚变反应研究。由于真空检漏所使用的示踪气体氦与氘、氚的质量数十分接近,检漏系统的灵敏度将受到真空室器壁所释放氢同位素的严重干扰,通用的氦质谱真空检漏方法难以完全满足ITER 以及未来聚变堆的实验运行需要。ITER 的真空检漏系统采用了具有分辨氦和氢同位素能力的高分辨质谱分析检漏技术,并通过设计压缩采样抽气系统实现对氢同位素氘的抑制。因此,建立一套四极质谱分析与测量系统,开展漏孔检测,氘、氦分辨性能及真空检漏技术等相关实验研究,对掌握高分辨质谱分析检漏技术和工艺,提高我国大型托卡马克乃至未来聚变堆的工程设计和制造能力有着重要的意义。

2、四极质谱分析与测量系统

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3、气体分析系统性能测试实验

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4、结论

  通过四极质谱分析与测量系统性能实验,得到了系统极限真空为7.3×10-7Pa,真空室24h 漏放气率为9.4×10-9Pa·m3·s-1,为开展漏孔检测,氘、氦分辨性能及真空检漏技术等相关研究提供了较好的实验平台。用3 种气体对四极质谱计进行了灵敏度、线性、质量刻度、分辩本领性能测试,通过对测试数据分析,所用EXTORR XT100 型质谱计能够满足系统残余气体分析的要求。

参考文献:

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