四極質譜計的殘氣分析實驗方法

      為了研究微波功率對速調管陶瓷窗外真空系統中殘余氣體的作用,我們暑期在5#位速調管輸出窗附近安裝了四極譜儀探頭。如圖1( a)

圖1：真空系統圖與四極質譜儀

對四極譜儀的工作參數進行調節

      采用瑞士BALZERS公司生產的QMS200 作檢測儀器。使用模擬譜掃描方式掃描殘余氣體譜圖。質量范圍為:1~100amu。SEM 電壓取1400V,發射電流取2 mA,分辨率取25,陰極電壓取90V,聚焦電壓8V。為了提高儀器的穩定性,減少自身放氣,對其進行烘烤,烘烤溫度150℃,烘烤時間12 h。

測量記錄了靜態真空殘余氣體譜圖(如圖2)

圖2：靜態真空殘余氣體譜圖

    在譜圖2 中, M/e=18 峰較高,是H2O。這是因為在5#位暑期檢修時更換了波導,在安裝和檢漏時,5#位暴露在潮濕的空氣中將近一個月, 在波導和加速管、真空管道上吸附了大量的水汽。波導系統不能高溫烘烤, 這些吸附的水汽,在抽空時不斷的解吸出來, 形成了高水峰。

      譜圖2 中, M/e=2、40、44 為( H2) 、( Ar) 、( CO2) , 是無油系統中的惰性氣體成分。M/e=12、14、為( CO) 和( N2) 的碎片峰, M/e=16 是CH4 , 由于碳、氫在質譜計熱燈絲的表面作用下形成的。M/e=39、41、43 是碳氫化合物的一組峰, 這是由于波導系統在安裝和運輸過程中的污染造成的,但污染的程度不是很嚴重。

無束流的情況下,速調管輸出微波功率

      對整個系統進行微波清洗、老練, 加強吸附的氣體的解吸清除,被離子泵抽走,保證運行時,真空度和真空環境最好。

     管經過一周的老練,真空度達到P ≤ 6 . 7 × 10- 6 Pa ,期間經常由于打火,造成大量出氣,使真空度下降,我們記錄了老練出氣時的譜圖,如圖3 。

圖3：系統出氣時的氣體譜圖

     在譜圖3 中, M/e=2 峰值最高,是( H2) 。表明波導內表面中的氫氣放出。M/e=1 峰值升高,表明一部分H2在微波功率下電離。M/e=12 峰值升高說明碳氫化合物電離,M/e=28 峰值升高,說明氧原子和碳生成CO,它們的峰值相同,超過了M/e=18 的水峰。M/e=18 的水峰表明吸附在波導內表面的水汽被微波功率電離分解為氫和氧M/e=14升高為CH+, M/e=15升高為CH3+,M/e=16 升高為CH4 , M/e=26、27、28、29, 峰值升高,表明高分子碳氫化合物被電離裂變。 M/e=39、40、41、43、44升高,但分壓強很低,對總壓強的貢獻很小。M/e=55、57貢獻很小,表明來自油脂類的污染很少,系統很干凈。