四極質譜計靈敏度與離子源參數關系的實驗研究

2009-12-12 馮焱蘭州物理研究所

　　本文通過改變QMS422型四極質譜計離子源的發射電流、陰極電壓和聚焦電壓等參數值，測量了質譜計靈敏度的相應變化，給出并分析了實驗結果。實驗結果表明，對質譜計離子源參數進行調節，可以優化質譜計的靈敏度并使之達到最大值。

　　質譜技術應用非常廣泛，在航天研究領域，可用于衛星軌道的成份檢測、空間誘導環境污染檢測、生保系統中的大氣檢測、空間模擬和環境檢測等方面。隨著壓力范圍變化，質譜計分析技術還有多種用途。如在大氣壓下通過氣體取樣技術用于環境保護中的各種廢氣分析，生物發酵技術和醫藥科學的呼吸氣、血氣分析。在中、低真空范圍可用于冶金、化工和燃燒過程中的工藝控制。在高真空和超高真空范圍可用于高能粒子加速器、熱核聚變、表面科學等尖端研究領域。在極高真空范圍可用于其他星球大氣層表面狀態和深度宇空環境的探測。

　　質譜計作為質譜技術的應用載體，人們對它的性能要求也不盡相同，如在火箭發射現場的危險氣體檢測中，需要質譜計有很高的靈敏度以分辨危險氣體是否泄漏。在工業生產的過程監測中，要求質譜計有較好的穩定性，以保證工業產品的質量。質譜計受原理、設計結構等條件的限制，一般不能使它的各項性能同時達到最優化，這就要求使用者要根據不同需求對質譜計的性能進行調節。一般情況下，質譜計的離子源參數都是可調的，如美國MKS公司生產的PPT系列質譜計，瑞士BALZERS公司生產的QMS系列質譜計等。本文以提高質譜計的靈敏度為研究目標，使用QMS422型四極質譜計作為實驗對象，對其離子源的參數如發射電流、陰極電壓、聚焦電壓進行了調節，測試并分析了靈敏度的變化情況。所得到的實驗結果有一定的普遍性，對質譜計的使用具有參考作用。

1、校準裝置和測試方法

　　國防科工委真空計量一級站在“九五”期間完成了課題“分壓力質譜計校準裝置”的研制，為質譜計的校準方法研究提供了硬件平臺。分壓力質譜計校準裝置工作原理簡圖如圖1 所示 1,26—機械泵；2,23,24—電磁隔斷閥；3—放氣閥; 4,6—分子泵；5—中真空規；7-濺射離子泵；8—超高真空插板閥；9，13—超高真空冷規；10-抽氣室；16-超高真空角閥；12,17—限流小孔；14—校準室；15，19-磁懸浮轉子規；18-上游室；20-微調閥；21-穩壓室；22-—皮拉尼規；25—減壓閥；27—高壓氣瓶。