真空技术书籍,第二版

7.2.1 氦质谱检漏仪的设计

四级杆质谱仪的工作原理如第 6.1.2 节所示。这些装置单纯 用作残余气体分析仪或工艺气体分析仪以及泄漏检测仪。用 于在较高压力下分析混合气体的进气系统(包括泄漏检测) 如第 6.1.2.5 所述。基于四级杆质谱仪的气体分析系统可以用 作多气体泄漏探测器。

扇形体质谱仪的工作原理如第 6.1.1 节所示。

图 7.2 中所示泄漏探测器的质谱仪单元也只在低于 10-4 hPa 的压力下工作。在泄漏探测器中, 压力由泄漏探测器的泵系 统产生和维持。这不需要任何操作员介入。

扇形体质谱仪的工作原理

图 7.2: 扇形质谱仪的工作原理

具有质谱分析仪的泄漏探测器的设计如图 7.3 中的示意图所 示。

一般泄漏探测器的流程图

图 7.3: 一般检漏的流程图

质谱仪 (质谱仪单元 (8)) ,用于质量 2、3 和 4(对应测试气 体 H2, 3He 和 4He) ,连接至涡轮分子泵(高真空泵 (7))的入 口法兰。 前级泵 通过排气阀 (6) 抽空涡轮分子泵。 测试样本 (在 DIN EN 1330-8 也被称为 “测试对象”)在阀 (3) 打开时 通过入口被抽空。 阀 (6) 和 (3) 连接的方式是,涡轮分子泵所 需的前级真空压力总是优于测试样本的抽空。 一旦试样已被 抽空,它可以通过阀 (4) 被连接至涡轮分子泵的前级真空或 中间级泵, 这取决于有关的压力范围。现在将测试气体喷射 到试样的外部,并连同周围空气一起通过泄漏渗入试样中。 残余气体中的测试气体通过涡轮分子泵经由阀 (3) 和(6) 向泵 送方向相反的方向流动,流入质谱仪单元, 并在这被检测出 来。涡轮分子泵对空气和轻型测试气体氦有不同的压缩比( 相差多个数量级)

虽然涡轮分子泵的高压缩比保持空气远离质谱仪,但轻气体 以相对较高的分压抵达这里。 涡轮分子泵从而充当氦和氢的 选择性过滤器。这就是为什么即使在压力 < 10 hPa (对于某 些设备来说稍高)时质谱仪也能够检测出试样中的氦和氢的 缘故。高真空泵 (4) 中的中间各级和不同运行速度以指数形 式影响压缩比,可以覆盖氦气分压的几个数量级,从而在1到 10-9 Pa m3 s-1 之间的逆流泄漏率范围。必须在泄漏探测器最 高灵敏阶段主流中的试样和探测器中实现 10-2 hPa 几次幂范 围中的压力(通过阀 (4) 进气)。

由于上游涡轮分子泵,质谱仪总是在非常低的总压下工作, 从而得到很好的保护,免受污染和破坏。