QMS200四极质谱计在大功率速调管上的残气分析

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中国科学院高能物理研究所 作者:邓秉林

四极质谱计的残气分析实验方法

      为了研究微波功率对速调管陶瓷窗外真空系统中残余气体的作用,我们暑期在5#位速调管输出窗附近安装了四极谱仪探头。如图1( a)

四极质谱计及相关真空系统图

图1:真空系统图与四极质谱仪

对四极谱仪的工作参数进行调节

      采用瑞士BALZERS公司生产的QMS200 作检测仪器。使用模拟谱扫描方式扫描残余气体谱图。质量范围为:1~100amu。SEM 电压取1400V,发射电流取2 mA,分辨率取25,阴极电压取90V,聚焦电压8V。为了提高仪器的稳定性,减少自身放气,对其进行烘烤,烘烤温度150℃,烘烤时间12 h。

测量记录了静态真空残余气体谱图(如图2)

静态真空残余气体谱图

图2:静态真空残余气体谱图

    在谱图2 中, M/e=18 峰较高,是H2O。这是因为在5#位暑期检修时更换了波导,在安装和检漏时,5#位暴露在潮湿的空气中将近一个月, 在波导和加速管、真空管道上吸附了大量的水汽。波导系统不能高温烘烤, 这些吸附的水汽,在抽空时不断的解吸出来, 形成了高水峰。

      谱图2 中, M/e=2、40、44 为( H2) 、( Ar) 、( CO2) , 是无油系统中的惰性气体成分。M/e=12、14、为( CO) 和( N2) 的碎片峰, M/e=16 是CH4 , 由于碳、氢在质谱计热灯丝的表面作用下形成的。M/e=39、41、43 是碳氢化合物的一组峰, 这是由于波导系统在安装和运输过程中的污染造成的,但污染的程度不是很严重。

无束流的情况下,速调管输出微波功率

      对整个系统进行微波清洗、老练, 加强吸附的气体的解吸清除,被离子泵抽走,保证运行时,真空度和真空环境最好。

     管经过一周的老练,真空度达到P ≤ 6 . 7 × 10- 6 Pa ,期间经常由于打火,造成大量出气,使真空度下降,我们记录了老练出气时的谱图,如图3 。

出气时气体谱图

图3:系统出气时的气体谱图

     在谱图3 中, M/e=2 峰值最高,是( H2) 。表明波导内表面中的氢气放出。M/e=1 峰值升高,表明一部分H2在微波功率下电离。M/e=12 峰值升高说明碳氢化合物电离,M/e=28 峰值升高,说明氧原子和碳生成CO,它们的峰值相同,超过了M/e=18 的水峰。M/e=18 的水峰表明吸附在波导内表面的水汽被微波功率电离分解为氢和氧M/e=14升高为CH+, M/e=15升高为CH3+,M/e=16 升高为CH4 , M/e=26、27、28、29, 峰值升高,表明高分子碳氢化合物被电离裂变。 M/e=39、40、41、43、44升高,但分压强很低,对总压强的贡献很小。M/e=55、57贡献很小,表明来自油脂类的污染很少,系统很干净。

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