ВакОборуд_ЛабРаб5_бланк (Бланки лабораторных работ)

Лабораторная работа № 5

"Исследование газовыделения элементов технологического вакуумного оборудования"

1. Дать основные данные измерителя парциальных давлений:

1. Нарисовать схему динамического масс-спектрометра - омегатрона

1. Определить спектрограмму остаточных газов в вакуумной камере

Определение спектра масс проводить, настраиваясь на электронные пики вручную. Для этого необходимо нажать кнопку "РУЧН". Плавно увеличивая частоту от 0 до максимального значения, найти резонансные частоты и соответствующие им величины ионных токов. Данные записать в таблицу.

4. Определение массовых чисел остаточных газов

При расшифровке спектра необходимо знание резонансных частот пиков ионных токов отдельных массовых чисел. Для этого требуется либо знание напряженности магнитного поля и расчет частот по формуле:

либо экспериментальное определение резонансной частоты ионов известной массы. Такими реперными массами могут служить М = 18 и М = 17 (ионы Н₂О+ и ОН+) всегда присутствующие в необезгаженной системе. Их пики следует искать в области частот 265-290 кГц. Пик М18 при этом примерно в 3.5 раза больше пика М17.

Поскольку на данной установке проводятся эксперименты по определению водородопроницаемости сильфонов, в вакуумной камере всегда имеется парциальное давление ионов водорода Н₂⁺ (М = 2; f = 2415-2425 кГц).

Резонансные частоты пиков можно наносить на диаграммную бумагу непосредственно во время записи спектра масс, считывая показания с электронного частотомера. Однако, расшифровку спектра масс удобнее производить после записи спектра, сняв диаграмму с потенциометра и настраиваясь на электронные пики вручную. Для этого необходимо нажать кнопку "РУЧН". Определив резонансные частоты пиков, определяем их атомные массы делением постоянной С на значения резонансных частот.

Определив произведение (постоянной) для одного из пиков, остальные массовые числа находим из выражения:

5. Определение парциальных давлений

При расшифровке спектра масс следует учитывать, что отдельные чистые газы в процессе ионизации в датчике могут разлагаться на составляющие, что даст кроме основного, побочные пики на спектрограмме. В таблице 1 приведены относительные величины основных и сопутствующих пиков в масс-спектрах некоторых чистых газов.

Спектр масс смеси газов определяется наложением основных и сопутствующих пиков, определяемых каждым из газов, что значительно затрудняет расшифровку.

Ионный ток датчика, характеризующий количество газов с массовым числом М/q равен:

где:

Ii - ток луча, соответствующий i - ому массовому числу М/q в А;

К_NO- коэффициент чувствительности прибора по азоту, равный 7.5*10^-7 А*Па^-1 при базовом токе ионизирующего электронного луча Iл.о. = 10^-5 А;

I_Л. - ток ионизирующего электронного луча;

Iл.о.- базовый ток ионизирующего электронного луча;

- коэффициент относительной чувствительности по j - му газу (см.табл.1)

- относительная величина пика j - го газа в i - ом массовом числе (см.табл.1)

Pj - давление j - го газа

Определить ионные токи и парциальные давления для ключевых газов, используя формулу 2. Результаты расчетов внести в таблицу 1.

Таблица 1. Относительные величины _ij основных и сопутствующих пиков в масс-спектрах чистых газов и коэффициент относительной чувствительности _j (К=7,5 10^-7А Па^-1 ; I_л=0,2 10^-5А; I_л.о.=10^-5А)