氦質(zhì)譜檢漏儀的分類與結(jié)構(gòu)和工作原理

2020-05-06 真空技術(shù)網(wǎng) 真空技術(shù)網(wǎng)整理

  氮質(zhì)譜檢漏儀是用氦氣為示漏氣體的專門用于檢漏的儀器,它具有性能穩(wěn)定、靈敏度高的特點。是真空檢漏技術(shù)中靈敏度最高,用得最普遍的檢漏儀器。

  氦質(zhì)譜檢漏儀是磁偏轉(zhuǎn)型的質(zhì)譜分析計。單級磁偏轉(zhuǎn)型儀器靈敏度為lO-9~10-12Pam3/s,廣泛地用于各種真空系統(tǒng)及零部件的檢漏。雙級串聯(lián)磁偏轉(zhuǎn)型儀器與單級磁偏轉(zhuǎn)型儀器相比較,本底噪聲顯著減小.其靈敏度可達(dá)10-14~10-15Pam3/s,適用于超高真空系統(tǒng)、零部件及元器件的檢漏。逆流氦質(zhì)譜檢漏儀改變了常規(guī)型儀器的結(jié)構(gòu)布局,被檢件置于檢漏儀主抽泵的前級部位,因此具有可在高壓力下檢漏、不用液氮及質(zhì)譜室污染小等特點.適用于大漏率、真空衛(wèi)生較差的真空系統(tǒng)的檢漏,其靈敏度可達(dá)10-12Pam3/s。

  氦質(zhì)譜檢漏儀由離子源、分析器、收集器、冷陰極電離規(guī)組成的質(zhì)譜室和抽氣系統(tǒng)及電氣部分等組成。

1、單級磁偏轉(zhuǎn)型氦質(zhì)譜檢漏儀

  現(xiàn)以HZJ—l型儀器為例,介紹單級磁偏轉(zhuǎn)型氦質(zhì)譜檢漏儀,其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

單級磁偏轉(zhuǎn)型氦質(zhì)譜檢漏儀

圖:單級磁偏轉(zhuǎn)型氦質(zhì)譜檢漏 儀

離子偏轉(zhuǎn)半徑計算公式

圖:離子偏轉(zhuǎn)半徑計算公式

  在質(zhì)譜室內(nèi)有:由燈絲、離化室、離子加速極組成離子源;由外加均勻磁場、擋板及出口縫隙組成分析器;由抑制柵、收集極及高阻組成收集器;第一級放大靜電計管和冷陰極電離規(guī)。質(zhì)譜室的工作原理如圖3所示。

  在離化室N內(nèi),氣體電離成正離子,在電場作用下離子聚焦成束。并在加速電壓作用下以一定的速度經(jīng)過加速極S1的縫隙進(jìn)入分析器。在均勻磁場的作用下,具有一定速度的離子將按圓形軌跡運動,其偏轉(zhuǎn)半徑可按式(5)計算。

  可見,當(dāng)B和U為定值時,不同質(zhì)荷比me-1的離子束的偏轉(zhuǎn)半徑R不同。儀器的B和R是固定的,調(diào)節(jié)加速電壓U使氦離子束[圖中(me-1)2]恰好通過出口縫隙S2,到達(dá)收集器D,形成離子流并由放大器放大。使其由輸出表和音響指示反映出來;而不同于氦質(zhì)荷比的離子束[(me-1)1(me-1)3]因其偏轉(zhuǎn)半徑與儀器的R值不同無法通過出口縫隙S2,所以被分離出來。(me-1)2=4,即He+的質(zhì)荷比,除He+之外,C卅很少,可忽略。

2、雙級串聯(lián)磁偏轉(zhuǎn)型氦質(zhì)譜檢漏儀

  圖4示出了雙級900縮轉(zhuǎn)串聯(lián)式磁偏轉(zhuǎn)型氦質(zhì)譜檢漏儀的質(zhì)譜室。由于兩次分析,減少了非氦離子到達(dá)收集器的機(jī)率。并且,如在兩個分析器的中間,即圖中的中間縫隙S2與鄰近的擋板間設(shè)置加速電場,使離子在進(jìn)入第二個分析器前再次被加速。那些與氦離子動量相同的非氦離子,雖然可以通過第一個分析器,但是,經(jīng)第二次加速進(jìn)入第二個分析器后,由于其動量與氦離子的不同而被分離出來。由于二次分離,儀器本底及本底噪聲顯著地減小,提高了儀器靈敏度。

雙級串聯(lián)磁偏轉(zhuǎn)型和逆流氦質(zhì)譜檢漏儀

圖4-5:雙級串聯(lián)磁偏轉(zhuǎn)型氦質(zhì)譜檢 漏儀和逆流氦質(zhì)譜檢漏儀

3、逆流氦質(zhì)譜檢漏儀

  逆流氦質(zhì)譜檢漏儀的結(jié)構(gòu)特點如圖5所示。該類儀器是根據(jù)油擴(kuò)散泵或分子泵的壓縮比與氣體種類有關(guān)的原理制成的。例如,多級油擴(kuò)散泵對氦氣的壓縮比為102;對空氣中其它成分的壓縮比為lO4~106。檢漏時,通過被檢件上漏孔進(jìn)入主抽泵前級部位的氦氣,仍有部分返流到質(zhì)譜室中去,并由儀器的輸出指示示出漏氣訊號。這就是逆流氦頃質(zhì)譜檢漏儀的工作原理。