分压强质谱计校准装置的研制(3)

2009-07-20 李得天 兰州物理研究所

  (1)用第1路进气系统在校准室中建立一定的动态平衡压强,用校准室上的磁悬浮转子规测出该气体引起的转子转速的相对衰减率(-ω/ω)1

  (2)用第2路进气系统充入第2种气体,在校准室中建立2种气体的另一动态平衡压强,磁悬浮转子规测出的为2种气体作用所产生的转子转速的相对衰减率( -ω/ω)1+2这样第2种气体所产生的转子转速的相对衰减率应为:

  (3)同样可得到第3种气体所产生的转子转速的相对衰减率为:


  (4)测出了每种气体所产生的转子转速的相对衰减率,就可得到每种气体的分压强为:

2.2、衰减压强的分子流动态进样法

  如果校准压强在10-4 ~10-6范围内,可采用衰减压强的分子流动态进样法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),调节微调阀或稳压室中的压强,使上游室中的压强处于10-4 ~10 -1范围内,利用磁悬浮转子规的测量值,并经过计算得到校准室中的压强。

  若上游室中的压强为p1,限流小孔(17)的分子流流导为C1,限流小孔(12)的分子流流导为C2,当气体达到动态平衡后,校准室中的压强p2为:
  p2=p1C1/C2 (7)

  在分子流条件下,对某1种气体,C1和C2不变。尽管分子流流导C1和C2与气体的种类有关,但流导比R=C1和C2的值与气体的种类无关。因此,在分子流条件下,R为常数,只要以任何1种气体准确测定了R,就可以利用式(7)计算校准室中的压强。根据式(7),在分子流条件下有:

  R=C1/C2=p1/p2   (8)

  因此,不必分别测定C1和C2,只要准确测定p2和p1,即可确定R值。在该校准装置中,选择的限流小孔大小,使R的值接近1×10 -3,这时可利用上游室上的磁悬浮转子规和校准室上的磁悬浮转子规准确测定R值。调节气体量,使上游室中的压强为10 -1 pa,量级,则校准室中的压强为10 -4pa量级,均在磁悬浮转子规的精确测量范围内。用Ar,N2和He 气实际测定了R值,经过多次反复测定,证明值的重复性优于1%。

  当准确测定R值后,就可用R值和上游室中气体的压强计算校准室中的压强,校准室中的压强比上游室中的压强衰减了3个数量级,因此可用此方法在10 -4~10-7 范围内测量分压强。由于校准室中极限真空度(4.3× 10 -7)的限制,目前测量下限只能到10 -6量级。

  校准装置设计有3路相同的独立进样系统,当同时向校准室引入3种不同气体时,可在校准室中建立起3种气体混合物的分压强。