



氦質(zhì)譜檢漏儀的型號較多,但基本結(jié)構(gòu)大同小異。它主要由質(zhì)譜室、真空系統(tǒng)及電氣部分組成。
(1)質(zhì)譜室
不同類型的氦質(zhì)譜檢漏儀的質(zhì)譜室結(jié)構(gòu)大同小異,都是由離子源、分析器和收集器三部分組成,它們放在一個抽成高真空的質(zhì)譜室外殼中。
1)離子源
離子源的作用是使氣體分子電離,形成一束具有能量的離子。它由燈絲(陰極)、離化室及離子加速極組成。
燈絲在真空中通電加熱后發(fā)射電子,在離化室與燈絲之間的電場的作用下,電子加速穿過離化室頂部狹縫進入離化室,在離化室中與氣體分子發(fā)生多次碰撞后損失能量,后打到分子電離形成正離子,正離子在離化室與加速極之間的電原U(即離子加速電壓)作用下,相繼穿過離化室正面的矩形狹縫和加速極的矩形狹縫,由于加速電場對離子做的功轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子的動能,便形成具有能量的離子束。由于離子是由中性氣體分子失去Z個帶負電荷e的電子而形成的,所以離子電荷為正的Ze。由于各種氣體的離子均受同一電場的加速,當它們的電荷量相等時,它們的能量相等,但由于質(zhì)荷比不同,故運動速度也就不同。
2)分析器
分析器作用是使不同質(zhì)荷比的離子按不同軌跡運動,從而將它們彼此分開,又使氦離子通過其出口隙縫。分析器由一個外加均勻磁場及一個出口電極組成。磁場方向與離子束入射方向垂直。
由離子源出來的離子束射入它垂直的磁通密度為B的均勻磁場分析器中后,由于分析場中電場為零,所以離子又受磁場的洛倫茲力作用而作半徑為R的圓周運動。偏轉(zhuǎn)半徑R與質(zhì)荷比M/Ze有關(guān),當B及U不變時,相同質(zhì)荷比的離子具有相同的運動半徑,不同質(zhì)荷比的離子將以不同的半徑偏轉(zhuǎn)而彼此分開。質(zhì)荷比小的偏轉(zhuǎn)半徑小,質(zhì)荷比大的偏轉(zhuǎn)半徑大。在偏轉(zhuǎn)180°處,用一分析器出口電極將其他離子擋住,而使氦離子軌道對準出口電極上的狹縫,氦離子穿過狹縫到達離子收集極形成氦離子流。
3)收集極
收集極是對準出口電極狹縫安裝的,其作用是收集穿過出口電極狹縫的氦離子并通過一個電阻輸入到小電流放大器進行離子流的放大和測量。由于氦離子一般只有10-13~10-12A,要使小電流放大器輸入信號電壓足夠大,則輸入電阻必需很大(一般高于1010歐),放大用的靜電計管須要高度絕緣,所以把高阻及靜電計管放在高真空的質(zhì)譜室中。
(2)真空系統(tǒng)
儀器的真空系統(tǒng)提供質(zhì)譜正常工作所需要的真空條件,不同型號的檢漏儀其真空系統(tǒng)有較大的差別。
真空系統(tǒng)一般包括:
1)主泵。一般用擴散泵或渦輪分子泵。壓力小于5×10-1Pa,其抽速應(yīng)與氣載匹配。
2)前級真空泵。一般采用旋片式機械真空泵,在以分子示為主泵的系統(tǒng)中,也有采用薄膜泵或干泵的。壓力小于1×10-1Pa,抽速與主泵匹配。
3)預(yù)抽真空泵。一般與前級真空泵共同一個泵,也有預(yù)抽真空泵的。預(yù)抽真空泵一般采用旋片式機械真空泵,其抽速視被檢件大小而定,因此預(yù)抽真空泵大都由用戶自配。
4)冷阱。分子泵型真空系統(tǒng)一般不加冷阱。擴散泵型真空系統(tǒng)的冷阱加在質(zhì)譜室、檢漏口與擴散泵之間,使三者被冷阱隔離。冷阱加入液氮后便可阻止擴散泵的油蒸氣和被檢件來的水蒸氣進入質(zhì)譜室,保持質(zhì)譜室的清潔,并幫助擴散泵迅速獲得較高真空。
5)檢漏閥。按在質(zhì)譜室和被檢件之間的管道上。有些儀器采用節(jié)流閥,控制流入質(zhì)譜室的氣體流量。
6)真空規(guī)。一般采用冷陰極磁控放電真室規(guī)來測量質(zhì)譜室中的壓力。也有用電阻規(guī)或熱偶規(guī)測量被檢件的預(yù)抽壓力和系統(tǒng)的前級壓力的。
7)標準漏孔。一般儀器內(nèi)都附有標準漏孔(大多為薄膜滲氦型),用它來校準儀器的小的可檢漏率和對儀器輸出指示進行定標。
(3)電氣部分
除了主機供電部件和主機控制部件,還有幾組主要電路:
1)離子源電源。為離子源提供加速、聚焦、拒斥電壓。
2)發(fā)射電流穩(wěn)定電路。穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)射電流。
3)離子流放大器和音響報警器。將離子流進行放大并將輸出信號送入輸出儀表或顯示器和音響報警器。
4)真空測量電路。一般用熱偶計測量低真空,用冷陰極磁控入電真空計測量高真室。
5)燈絲保護電路。當質(zhì)譜室正常工作壓力被破壞后,立即切斷燈絲供電回路,以保護燈絲。
6)其他電路。不同型號的檢漏儀所具有的功能不盡相同,所以電路也有不少差加,這在各自的說明書中都有說明,這里不同贅述。
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