宽量程四极质谱计研制及性能研究

基于四极质谱交变电场和静电场中离子运动轨迹对离子源、质量分析器和离子检测器的物理参数及几何结构尺寸进行设计,研制了宽量程四极质谱计,其物理部分核心质量为2.05 kg,体积为(315×145×60)mm^(3),仪器功耗为86 W,并对质谱计的质量范围、灵敏度等核心性能指标开展实验研究。结果表明,该质谱计的质量范围为2~614 u,采用氩气测试其他性能,法拉第和倍增器的检测灵敏度分别为2.62×10^(-6)、13 A/Pa,不同质量段50%峰高处的分辨能力分别为0.95 u(m/z 2)、0.72 u(m/z 40)、0.78 u(m/z 132)和1.32 u(m/z 614),线性工作压力上限为1.39×10^(-3)Pa,仪器在4 h内的信号强度稳定性为2.6%,8 h内的质量轴稳定性为±0.1 u。该质谱计有望应用于空间探测,军事技术,食品安全等领域。

基于四极质谱计质量歧视效应修正的材料CxHy放气率测试方法研究

材料的碳氢化合物分放气率直接关系到精密仪器的稳定性、可靠性及寿命,分放气率的测量通过四极质谱计(QMS)测量的真空分压力计算得到。然而,QMS存在的质量歧视效应导致了大质量数离子的测量灵敏度降低,从而影响碳氢化合物分放气率的测量准确度。针对该问题,文章对小孔流导法分放气率测量装置进行了优化改进,并提出了一种利用十二烷修正QMS质量歧视效应的方法。为验证方法的有效性,对两台QMS的质量歧视效应进行了修正,并选取聚四氟乙烯(PTFE)、氟橡胶(FKM)样品,测试了不同时刻碳氢化合物的放气率,结果表明,文章所提方法可以有效地降低QMS的质量歧视效应,另外,通过质量歧视修正后的碳氢化合物放气率较未修正时有明显上升,其中PTFE样品CxHy-1、CxHy-2放气率分别上升19.78%、123.83%,FKM样品CxHy-1、CxHy-2放气率分别上升31.91%、155.22%。

四极质谱计在超导托卡马克装置上的应用

四极质谱计广泛用于托卡马克装置上,用来监测聚变装置的真空品质,为真空系统的状态提供判断依据。本文介绍了四极质谱计在全超导非圆截面托卡马克装置(EAST)上的多种应用,为聚变装置的第一壁处理和聚变过程中多种残余气体成分含量变化提供数据。实验证明四极质谱计是EAST装置真空系统运行、等离子体与器壁相互作用研究过程中一种较为基础的测量工具。

四极质谱计灵敏度与离子源参数关系的实验研究

本文通过改变QMS4 2 2型四极质谱计离子源的发射电流、阴极电压和聚焦电压等参数值 ,测量了质谱计灵敏度的相应变化 ,给出并分析了实验结果。实验结果表明 ,对质谱计离子源参数进行调节 。

氕氘比C_H/C_D的四极质谱计测量

研究采用ELITESXP 5 0型低分辨率四极质谱计 (QMS)在不制备HD标样的条件下精确测量并计算混合气体中的氕氘分压比CH/CD 的方法。标定结果表明 :QMS对H2 及D2 的响应与氕、氘气体压力呈良好线性 ,且有直线斜率K(H2 ) =2K(D2 )的关系 ,并据此推断K(HD) =1.5K (D2 )。对已知氕氘摩尔比为 1 0 1～ 4.0 2的混合气体试样进行了测定 ,计算得到混合气体中的CH/CD 比与给定值间的相对偏差小于 4 0 %。用CD/CH=1.0 5的标准混合气体进行了方法验证 ,4次测定的CD/CH 平均值为1 0 7,与标准值的相对偏差为 1 9%。验证实验证实 :所推断出的K(HD) =1.5K(D2 )关系是可靠的 ,利用此型号四极质谱计可较精确地测定氕、氘混合气体中的氕氘比CH/CD。

四极质谱计的氦氘分辨性能实验

利用一套四极质谱气体分析与测试系统,开展MicroVision Plus四极质谱计的氦(He)、氘(D2)分辨性能实验。分别向分析室送入He和D2,记录质谱图,得到质量刻度和分辨率等信息。He+峰位为(4.0022±0.0006)amu;D2+峰位为(4.0246±0.0006)amu。在10-6～10-4Pa的分压范围,观察到He和D2的分辨率随其分压强的增大而减小。在10-7Pa-m3-s-1的He漏孔条件下,调节D2送气量,He+/D2+分压峰值比在10-1量级可以分辨出He。

高分辨四极质谱计在HL-2A装置上的应用

将具有分辨氦(He)和氘(D2)能力的高分辨四极质谱计安装到HL-2A托卡马克装置上,同时送入氦气和氘气,得到了质谱计可分辨的最小He+/D2+峰值比。分别对真空室在辉光放电清洗前后、不同等离子体放电次数的氢同位素和氦进行测量,观察到四种工况下质谱峰m/q=4的主要成分为D2+,He+只在辉光放电清洗中作为工作气体引入。向真空室送入氘气后,比较了由分子泵和低温泵抽气的质谱情况。分压强的测量结果表明低温泵对氘气的抽速大于分子泵约18%。实验结果初步验证了高分辨四极质谱计应用于托卡马克装置可靠真空检漏和残余气体成分精确分析的可行性,并为托卡马克装置抽气泵的选型提供了依据。

四极质谱计在真空检漏中的应用

介绍了使用四极质谱计进行真空检漏的原理和方法,分别对超高和极高真空系统做了检漏实验研究,并取到了满意的结果。四极质谱计检漏有检漏仪检漏无法比拟的优点,适合在真空工程中推广应用。

用四极质谱计定性分析残气成分的变化

四极质谱计是一种很有用的残气分析工具,一般情况下它只能分析残气成分,本文给出通过四极质谱谱图对比定性分析残气成分的实例。

四极质谱计在一些外星球大气成份分析中的应用

四极质谱计多次搭载在探测器上对金星、土星、木星、土卫六等外星球表面大气成份进行了分析,获得了一些有价值的信息。本文分析了四极质谱计在空间应用时面临的问题;以具体的空间探测任务为例,探讨了质谱计设计的成功和不足之处,以及未来空间探测任务对四极质谱计提出的新要求。

四极质谱计的计量特性研究

四极质谱计是一种分压力测量仪器,可广泛应用于残余气体分析和真空流量的测量,其计量特性需要深入研究。用N2、Ar、He3种气体作为实验气体,对4台应用范围较广、具有一定代表性的商用四极质谱计的线性、长期稳定性、短期稳定性、离子源参量及使用历史对灵敏度的影响等性能进行了实验研究,并分析了它们各自的计量特性与特点,其结论对四极质谱计的应用具有重要的参考价值。

四极质谱计在高压力下的测量方法

四极质谱计是一种分压力测量仪器,其线性上限一般为10-3Pa。通过对影响四极质谱计测量上限的因素进行分析,得到高压力下的分压力计算方法,并通过实验验证了该方法的可行性,得出的结论对高压力下四极质谱计的应用具有一定的参考价值。

四极质谱计在航天检漏技术中的应用

对四极质谱计在航天泄漏检测技术中的应用做了介绍。以具体检测过程为例,表明了四极质谱计在航天泄漏检测领域中所具有的巨大优势,值得大力推广和应用。

四极质谱计高分辨率的获得

在研制LZL - 2 0 2型色质联用仪经验的基础上 ,从设计和制造两方面讨论了四极质谱计质量分辨率的一些问题。LZL - 2 0 2型气相色谱 -四极质谱联用仪的最高质量分辨率达到 6 0

四极质谱计在行星大气分析中的应用

四极质谱计多次搭载在探测器上对行星大气进行分析,获得了一些有价值的信息。本文主要分析了四极质谱计在空间应用时面临的问题:空间同质异位元素的干扰,进样系统的污染,对采样速度的要求等;并以具体的空间探测任务为例,探讨了质谱计设计的成功和不足之处,以及未来空间探测任务对四极质谱计提出的新要求;提出了从小型化、激励方式、离子源技术等方面进行改进的设想。

四极质谱计用作等离子体诊断时的几个问题

四极质谱计用于等离子体诊断时常常面临质谱计工作上限问题和四极质谱计离子源所产生的本底组分分压强导致测量结果有较大误差的问题 ;为使四极质谱分析能作为等离子体诊断的常规手段 ,必须拓展四极质谱计测量上限和分析离子源产生的附加本底的特点并加以扣除 。

QMS101四极质谱计物理部分研制及适用性分析

针对四极质谱计国产化需求,研制QMS101型四极质谱计。该质谱计物理部分为90°离轴结构,采用轴向敞开式EI型离子源,四极杆长度203.2 mm,场半径4.157 mm,配备了法拉第板和微通道板型电子倍增器(MCP)两种检测器,其中电子倍增器90°离轴安装。QMS101四极质谱计质量检测范围1~1040 amu,偏转电极工作下法拉第板和MCP均检测正常。四极滤质器出口到MCP表面的离子运动轨迹模拟和MCP增益衰减实验表明,MCP应用于四极质谱计应对离子聚焦和收集面积进行匹配。QMS101物理部分可作为一种通用型四极质谱计分析器,配备不同射频电源可覆盖大多数四极质谱计应用需求。

污染对四极质谱计性能的影响

本文就四极质谱计（主要是离子源和四极杆）污染对性能的影响进行了详细研究：分析了污染产生的过程；给出了污染前后离子源特性的变化；并对四极杆污染后离子工作点的变化进行分析计算，由此得出污染对离子注传输性能的影响。最后提了克服和减轻污染影响的方法。

优化修正入口边缘场四极质谱计离子光学特性的模拟计算

对一种具有优化修正入口边缘场的四极质谱计离子光学特性用相空间力学分析方法进行了模拟计算 ,给出了模拟计算的要点和结果分析。模拟结果与实验结果很好地一致 ,从而在理论上进一步证明了这种四极质谱计的可行性。

LZL-204型四极质谱计进样阀的设计

针对ＬＺＬ－２０４ 型国产质谱计，选用ＫＹＫＹ－ＣＷＱ 型超高真空微调充气阀配备自行设计的三通取样管。