Фролов Е.С. - Вакуумная техника (1037534), страница 91
Текст из файла (страница 91)
Омегатронный масс-спектрометр (омегагрон) — рис. 15.3 — один из самых распространенных. Электроны, эмитированные катодом 3 накала, проходят через отверстия в улавливающих пластинах Б и попадают на коллектор ионов. Узкий пучок электронов, проходя череа камеру 2 анализатора, ионизнругт находящиеся там молекулы газа.
Ионы с различными массами подвергаются одновременному воздействию взаимно перпендикулярных полей: радночастот. ного электрического (напряженностью ) Е ) = Е з!и ом), приложенного между пластинами 1 и 3, и постоянного магнитного поля напряженностью Н,„от внешнего магнита (на рисунке не показан). Ионы. для которых ча. стога кругового движения в данном магнитном поле совпадает с частотой приложенного высокочастотного напряжении, попадают в резонанс с этим полем, ускоряются им и, двигаяс по раскручнвающейся спирали, дости тают коллектора 4 ионов. Силу конно тока резонансных ионов регистрируе измерительный прибор. Ионы с другими массами вращают вокруг электронного пучка, то приближаясь к нему, то удаляясь от него.
Пространственный заряд, образуемый нереэонаисными попами, постепеняо рассеивается и рекомбинирует на пластинах диэлектрика. Рнс. !а.з. Принчоооээьоэо схема анэоозатора омегвтроиного мэсс-сооктромотро Развертку масс. спектра в омегатроне получают изменением частоты высокочастотного напряжении. Резонансная частота, МГц, связана с массовым чнслом иона соотношением !5,3Нт 1= — ' М!/е Разрешшощан способность омега- дрова обратно пропоршэональнв масса иона шс р = еНтге/(хЕш ), где ге — расстоинне от коллектора ионов до осн электронного пучка. С увеличением массового числа раврешающзи способность уменьшается, поэтому омегатрон может анализировать с достаточной точностью только легкие газы.
Квадрупольный масс-спектрометр обладает высокими разрешающей способностью и чувствительностью. Его преимущество — отсутствие магнитных полей. Принципиальная схема анализатора (без корпуса) приведена ва рис. 15.4. Исследуемый гаа нонизируется пучком электронов, эмитируемых катодом 'накала и проходящих к коллектору Электронов в норсбке ноннзатора 1. Из ионизатора ионы поступают через диафрагму 2 в анализатор, представляющий собой высокочастотный электрический квадруполь и образованный четырьмя параллельными стержнями (электродами) 3 круглого сечения. Противолежащие электроды попарно соединены, и между ними приложено высокочастотное напряжение () + 0 соз (ыг), где (/ и (1 — напряжение соответственно постовнного и переменного тока.
Ион, движущийся вдоль оси стержней, раскачивается высокочастотным по. лем. Амплитуда колебаний ионов зависит от их массовых чисел и напра. жений на стержнях. Траектории ионов могут быть устой'чивыми и неустойчивыми. Ионы с устойчивыми траекториями (ачплнтуда их колебаний меньше расстояния гэ от центральной оси кзадруполя до стержня) проходят через анализатор и попадают на коллектор 4, создавая в цепи коллектора ток, сила которого Рнс !6 4 Пр нинка ьяао с енэ он иэа торо «ээдртооаьиого масс соеотРомоэРо пропорциональна парцнальному дав лению По мере продвижения ионов с иеустойчивымн траекториями вдоль анализатора амплитуда нх увеличивается.
Сталкиваясь, с электродамк; ионы нейтрализуются. Дли получении развертки массглектра изменяют напряжения на электродах ионнзатора. Массовые числа ионов, имеющих устоачивые траектории, сввзаны с параметрами поля соотношением Мг/е = 1,38.)б-э() /(/тгсз), где / — частота, МГц. Разрешшошая способность квадрупольиого масс-спектрометра р = О,75/(1 — у/у д. где у = (/ /() — отношение, определяющее диапазон масс ионов с устойчнвымн траекториями; утэ„= О, ! 68. Точность определения у должна быть очень высокой, поскольку эта харак. теристика определяет разрешающую способность масс-спектрометра. Монополярный масс-спектрометр представляет собой модификацию квадрупольиого, его преобразователь — один квадрант квадруполя (рис. 15.5).
Преобразователь состоит из круглого стержня 1 и угловой пластины 2, которая находится под потенциалом земли. На стержень 1 Рис. 16.б. Принципиальное схема анализатора моеооолориого масс.сооэтрометра 1 МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ Обооие ееедение 487 соответствующее дополнительное ус корение а другая часть — отдает знергию и тормозится. Перед коллек-' тором б ионов установлены тормозя- ' щие сетки б, через которые проходвт только ионы с максимальной энергией. Сила тока коллектора пропорциональна парциальному давлению. Масса ионов, получающих максимальный прирост энергии, связана с параме- + 7 з у !6.
Испытания на герметичность Глава : из атмосферы в объем, откачанный до давления меньше 1О Па, пря атмосферном давления 10' ~ 4 10з Па. Для систем, находящихся под постоянной откачкой, параметрамн, определяющими герметичность, являются необходимое равновесное давление и эффективная быстрота от' качки. Для изолированных вакуумных систем требованяя к герметичности определяются их объемом н допускаемым возрастанием давления во времени. Методы испытаний на герметнчвость изложены в соответствии с ГОСТ 24054 — 80 и ОСТ 11 293.031 — 81. В связи с неопределенностью размеров н формы течей для оценки потоков через ннх следует применять моделирование: течи типа пор представляют в виде прнмых каналов круглого сече- Испытания на герметичность проводят для определения степени герметичности вакуумной аппаратуры (установок) н нх элементов, а также выявления отдельных течей (теченскание).
Методы теченскания относятся к методам контроля пробными веществами н основаны на регистрации протекающих через течи пробных веществ. В зависимости от рода пробного вещества методы испытаний на герметичностьь подразделяют на две группы: газовые и жидкостные. Метод испытаний выбирают в зависимости от назначения изделий, их конструктнвнотехнологическнх особенностей, требований к степени герметичности, а также технико-экономических характеристик испытаний.
При этом метод должен обеспечивать проведения испмтаний в условиях, соответствующих действующим на предприятии требованиям по технике безопасности н промышленной санитарии. Степень герметичности вакуумных систем и нх элементов характеризуется потоком воздуха через все имеющиеся в них течи (через суммарную течь), вьивленным при испытаниях и приведенным к нормальным условиям, Если при испытаниях натеканне нлн утечка не зафиксированы, можно утверждать, что вакуумная система илн ее злементы герметичны в пределах порога чувствительности прове. денных испытаняй.
Для определенна степени негерметнчностн нормальными считают условия перетекания воздуха при температуре 293 ш 5 К 2нг 2пгзо 31 Рис. 1З.Е. Приицилилльиеи схема еиелизатора еремиоролетиого меле-слечтрометре подается высокочастотное напрнжение У + У совЫ. Ионы из источника проходят в зазор между электродамн. Для ионов, проходящих через монополярный анализатоо: Мг/е = 9,8 1О ~(7 /(дгз1'з), где д — параметр, в первом приближенин равный 47 (для монополярных масс-спектрометров у = 0,5 ...
1,4). Разрешающая способность моно- полярного масс-спектрометра 4Ч.е)е М! Р= —— 4УТ „ е где 1. — длина анализатора; У о„— зон ускоряющее напряжение ионов в источнике. Времяпролетный масс.спектрометр (хронотрон) — рис.
!5.6 — является наиболее быстродействующим. Камера ионязацнн 3 имеет катод накала П управляющяй электрод 2 н коллектор б электронов, В ионном источнике длительность ионизирующего злентроиного импульса порядка 0,1 мкс. После прекраценин ионизацни образовав- Рие. 1З.т.
Прииииииальилл елене лил лиееторл ралиочеетотиого меле-еиеатро метре шиеся ионы выталкиваются в ускоряющую камеру б прн подаче на выталкивающий электрод 4 импульса напряженин той же длительности. Под действием ускоряющего напряжения Утси ноны пРнобРетают одинаковые энергия. Анализатором яонов служит камера дрейфа 7, свободная от полей. В ней ноны по инерции движутся к иоллектору 10. Скорость движение отдельных яонов зависит от их энергий н массовых чисел, поэтому прн пролете от источника до коллектора ионы разделяются на группы в соответствяи с их массовыми чяслами. Время пролета яонов от источника до детектора 0 11 =-- 1.д !7М1)(2еутгл), где Ол — длина камеры дрейфа.
Попав на коллектор. группы ионов создают в его цепи ток, сила которого пропорциональна паряиальному давлению. Перед коллектором ионов обычно устанавливают систему сеток, нз которых ближайшая к коллектору Р является антядннатронной. Супрессорная сетка 8 не пропускает на коллектор ионы рассеяния, энергяя которых меньпзе энеРгии ионов в пакете. Разрешающая способность прибора Р =-0,51!та!1, где 511 — временная характеристика ионного пакета с отношением М1!е, определяемая пространственной шяриной пакета, разбросом начальных скоростей ионов, влияняем поля объемного заряда пакетов яонов н др.
Преимущество радиочастотного массспектрометра (рнс. 15.7) — отсутствие ограниченна площадей поперечных сечений ионного пучка и выходного отверстия. Электроны, эмитированные катодом накала 1, ионнзируют газ в камере 2 н попадают на иоллектор 3 электронов. Ионы ускоряются напряжением Утек в направлении аналязатора масс-спектрометра, который представляет собой несколько трех. сетчатых каскадов 4, расположенных на определенном расстоянии один от другого.
Между крайней и центральной сетками каждого каскада приложено высокочастотное напряжение, в зависимости от которого часть ионов при движении получает энергию и 18.1. Общие сведенвя трамн анвлизатора соотношением Мг)е = )Г()ток1(1е)'), где )à — коэффяциент пропорциональности; 1 — расстонние между сетками в каскаде.
Для получения развертки масс- Спектра в радиочастотном масс-спектрометре изменяют ускоряющее напряжение или частоту. иия, течи типа щелей н трещнн— в виде каналов прямоугольного се- чення. Режям перетекания газов через течи в вакуумных системах в завяснмости от размеров н формы течи, природы газа, температуры н среднего давлении 'в канале течи может быть молекулярным, вязкостным и молекулярновя з костным. Поток следует рассчитывать по формулам; для молекулярного теченяя через канал круглого сечения ИСПЫТАНИЯ НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ общие Сесдсеил 439 У(Р )Ез Таблица!61 при веряемых элементов, допускаемы й поток !)поп.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
