质谱计校准技术发展现状

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

  作为残余气体分析器和分压力测量的主要仪器,四极质谱计的使用越来越引起重视,使得质谱计校准技术研究成为真空计量领域的一个热点问题,本文将从最初美国真空学会推荐的四种四极质谱计校准方法开始,讨论研究美国国家标准技术研究院(NIST) 、德国联邦物理研究院(PTB) 、意大利国家计量研究院(IGMC) 、日本国家工业科学技术研究院(AIST) 直到我国的清华大学和兰州空间技术物理研究所在四极质谱计校准技术方面的研究成果,分析这几个实验室方法的优缺点,为国内外同行提供参考。

1、引言

  随着真空技术的发展,真空系统中气体总压力的测量已经不能满足日常工作需求,而分压力的测量就越来越引起人们的注意。分压力的测量一般是通过质谱计进行测量。为了让质谱计能够准确的输出压力值,就必须对质谱计进行校准。因此需要开展质谱计校准技术的研究。

  质谱计的校准技术是目前真空计量学的一个热点课题。一般来说,质谱计的测量不确定度依赖于两个因素: 第一是校准过程中使用参考标准的准确性和校准系统的不确定度; 第二是质谱计固有的性能参数。所以质谱计的校准技术研究就要从校准系统的设计,质谱计参数的设置等方面进行。

2、国内外的发展状况

2.1、美国国家标准技术研究院(NIST) 的质谱计校准技术

  http://www.chvacuum.com/vacuum-measure/mass-spectrum/053312.html

2.2、德国联邦物理研究院(PTB) 的质谱计校准技术

  http://www.chvacuum.com/vacuum-measure/mass-spectrum/053313.html

2.3、意大利国家计量研究院(IMGC) 的质谱计校准技术

  http://www.chvacuum.com/vacuum-measure/mass-spectrum/053315.html

2.4、日本国家工业科学技术研究院(AIST) 的分压力测量系统

  http://www.chvacuum.com/vacuum-measure/mass-spectrum/053314.html

2.5、清华大学的质谱计校准系统

  http://www.chvacuum.com/vacuum-measure/mass-spectrum/053316.html

2.6、兰州空间技术物理研究所(LIP) 的质谱计校准系统

  http://www.chvacuum.com/vacuum-measure/mass-spectrum/053317.html

3、结论

  针对四极质谱计的校准技术,追踪国内外的四极质谱计校准系统的研究现状,可以看出,质谱计校准技术的发展趋势是最先使用一种气体进行校准,而且校准系统比较简单,校准的范围比较小; 由于质谱计经常使用在混合气体环境中,由一种气体校准引起的不确定度较大,致使发展到能够使用混合气体进行校准的系统,也延伸了质谱计的校准范围,降低了校准的不确定度。

  由于各种工作状况的不同,导致对质谱计的各种参数的精度要求不同,因此质谱计的校准方法就有相应的变化,在日常校准质谱计的过程中要根据实际的需要选择不同的校准系统和校准方法,以便校准结果最优。随着质谱计越来越广泛的应用,质谱计的校准技术将有更大的发展,一方面,自动控制技术将引入校准系统,使得质谱计的校准更加便利。另一方面,由于精密测量技术的发展,要求质谱计能够时刻保持高精度,就对质谱计的校准提出了能够实时校准的要求,因此实时校准技术便是将来质谱计校准技术的一个发展方向。再者,随着工业技术的发展,设备的工作条件越来越复杂,在某些条件下,质谱计的校准无法由人为的直接进行操作,就提出了质谱计校准技术的另一个发展方向在线校准技术。国内的某些实验室已经开始了相关方面的研究。

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