先对实验装置进行简单说明,超高真空系统、极高真空系统均为上下双真空室结构,两室之间装有限流孔板,真空室分别为球形和柱形,采用316L材料制作,使用双级分子泵串联抽气(没有使用低温泵),检漏用四极质谱计为公司生产的QMS422和QMS200。
对超高真空系统抽气并达到极限真空后,用四极质谱计的棒状谱扫描方式扫描残余气体谱图。主要成份为H2,H2O,N2(CO),O2和Ar,N2和O2的比例大约为4∶1,证明真空系统有微小漏气。
在极高真空系统检漏时,使用模拟谱扫描方式扫描残余气体谱图。仅从质量数28(认为是N2)的谱峰很高来判断,认为有漏,但无法解释为什么不存在Ar峰,后用示漏气体检漏,也没有发现漏孔。
经过分析认为,由于检漏用的质谱计离子源没有完全清洗干净而含有一定量的碳(使用钨灯丝时也存在含碳的问题),在工作温度下,除N2和惰性气体外,碳几乎能与所有气体发生反应。如,碳与O2形成CO和少量的CO2,与H2形成CH4等碳氢化合物，实际上图2中质量数28处的谱峰的主要贡献是CO,并不是N2,质量数16(CH4)和44(CO2)处有很高的谱峰也证明了确实存在碳污染的问题。
是使用示漏气体动态检漏的谱图,检漏气体为He。可以看到,当喷枪喷到有漏孔的地方时,四极质谱计的He离子流在一个测量周期内(设定测量周期为6s)上升了3倍,证明此处有漏。当发现漏孔时喷枪即停止喷气,漏孔周围的He浓度没有继续升高。随着真空容器内He被抽走,其离子流也缓慢下降,10min后达到本底。此前,我们将一台标称小可检测漏率为5×10212Pa·m3/s的氦质谱检漏仪接在抽气系统的前级,对同一漏孔进行检漏,但检漏仪并未指示出有漏。可见,用四极质谱计检漏非常灵敏和快速,更适用于极高真空系统。
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