兰州空间技术物理研究所(LIP) 的质谱计校准系统

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)兰州空间技术物理研究所 作者:任国华

  兰州空间技术物理研究所(LIP) 在上个世纪九十年代已研制了一套质谱计校准系统,如图8 所示,主要由供气系统、进样系统、校准室、抽气系统和数据采集系统等几部分组成。供气系统、进样系统共有相同的三路,图中只画出了其中一路。

兰州空间技术物理研究所质谱计校准系统原理图

图8 兰州空间技术物理研究所质谱计校准系统原理图

  26. 机械泵 2,23, 24. 电磁隔断阀 3. 放气阀 4,6. 分子泵 5. 中真空规 7. 溅射离子泵 8. 超高真空插板阀 9,13. 超高真空冷规 10. 抽气室 11,16. 超高真空角阀 12,17. 限流小孔 14. 校准室 15,19. 磁悬浮转子规 18. 上游室 20. 微调阀 21. 稳压室 22. 皮喇尼规 25. 减压阀 27. 高压气瓶

  在进样过程中要保证稳压室中压力的恒定,稳压室中的压力用皮喇尼规测量。微调阀用以调节进气量从而达到控制校准室中压力的目的。当超高真空角阀关闭时,限流小孔为校准系统上游室的抽气口,小孔的直径为1 mm,以保证上游室中压力为1 Pa 时,小孔的流导为分子流导。磁悬浮转子规用于测量上游室中的压力。校准室采用球形容器,在球形容器内最容易建立起均匀的分子流场,这对于动态校准系统是很重要的。为了保证磁悬浮转子规和被校质谱计处于相同的真空条件,校准系统按对称结构设计,气体注入口和出口限流小孔位于校准室的两个极点,气体入口处加有散流装置,磁悬浮转子规、超高真空冷规和被校质谱计要安装在与入口和出口连成的轴线相垂直的同一赤道平面内。

  这套系统采用两种方法对质谱计进行校准,分别是动态直接测量法和衰减压力的分子流动态进样法。由于此系统采用磁悬浮转子规作为参考标准规,磁悬浮转子规的测量范围是10 -1 ~ 10 -4 Pa,动态直接测量法是采用校准室所接的磁悬浮转子规(15) 作为参考标准规直接测量分压力,因此动态直接测量法的测量范围是10 -1 ~ 10 -4 Pa。衰减压力的分子流动态进样法采用上游室上所接的磁悬浮转子规(19) 测量,即关闭超高真空角阀(16) ,调节稳压室的压力,使上游室的压力处于10 -1 ~ 10 -4 Pa 范围内,而限流小孔(17) 和限

  流小孔(12) 之间的流导比可以试验得到,选择合适的限流小孔,使它们之间的流导比接近10 -3 ,这样就可以利用磁悬浮转子规(19) 的测量值,经过计算得到校准室的压力,衰减压力的分子流动态进样法的校准范围是10 -4 ~ 10 -6 Pa。所以系统的极限真空度是5 × 10 -7 Pa,校准范围是10 -1 ~ 10 -6 Pa,不确定度小于4. 8%,可以校准1 ~3 种气体成分。

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