ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Краткий обзор других мето8- 13. Осуществление масс-спектрометрического метода в течеискателях из "Техника вакуумных испытаний " Из всех методов обнаружения течей в настоящее время наиболее совершенный — масс-спектрометрический. [c.153] Испытания на герметичность вакуумных объемов с помощью масс-спектрометрического течеискателя производятся без нарушения рабочих условий в системе, т. е. под вакуумом. Течеискатель своей вакуумной полостью соединяют с испытуемой системой, обдуваемой пробным газом. Частицы пробного газа, проникшие через течи в систему, попадают в масс-спектрометр ичеокую камеру течеискателя и индицируются. [c.153] Основным элементом, определяющим тип и возможности масс-спектрометра, служит его ионооптическая система — анализатор. Ионный источник и регистрирующее устройство большей частью аналогичны у всех масс-спектрометров, применяемых для газового анализа и отыскания течей. На их принципиальном устройстве мы остановимся при рассмотрении работы масс-спектрометра со 180-градусной магнитной фокусировкой. [c.153] В наиболее широкой классификации по типу анализатора все масс-спектрометры могут быть разделены на динамические и статические. В статических масс-спектро-метрах все процессы происходят в постоянных электрических и магнитных полях. [c.153] В динамических в разделении принимают участие переменные электрические поля. [c.153] Разновидности приборов, относящиеся к обоим типам, достаточно многочисленны. [c.153] Здесь целесообразно остановиться только на тех из них, применение которых в отыскании течей наиболее реально. Из динамических приборов это относится к омега-тронному течеискателю, из статических — к течеискателю со 180-градусной фокусировкой. [c.153] Масс-спектрометр омегатрон [Л, 8-35]. Он способен работать в условиях высокого и сверхвысокого вакуума и может быть успешно использован для обнаружения течей в высюковакуумных установках. Принципиальное устройство омегатрона аналогично циклотрону (рис. 8-11). [c.153] Тонкий электронный луч производит ионизацию. В магнитном поле, параллельном электронному лучу, на поток ионов воздействует Лорен-цова сила Р = та = еьН. В плоскости, перпендикулярной магнитному полю Я, движение ионов происходит с частотой со, зависящей от их массы т и заряда е и не зависящей от запаса энергии. В самом деле, линейное ускорение а = сй / , а линейная скорость и = о / , где / — радиус траектории. Таким образом, Р = т(й Я = еаРН или т(и = еН, т. е. [c.153] Если в плоскости Вращения ионов создать высокочастотное электрическое поле частоты соо, то ноны определенной массы, для которых со = соо, попадут в резонанс с полем, всякий раз приобретая энергию при движении вдоль поля. Следовательно, радиус окружности, по которой движется заряженная частица, будет непрерывно увеличиваться, ибо, как это будет показано ниже, Р У1). [c.153] Траектория движения будет представлять собой спираль. На пути ее может быть помещен коллектор ионов. Ионы массы тфт ез с озфт будут совершать биения, то ускоряясь, то тормозясь в электрическом поле. Введением дополнительных заряженных пластин эти ионы могут быть выведены из рабочего пространства. [c.154] Это определяет верхний предел диапазона рабочих давлений. Обычно Рмакс 10 мм рт. ст. При использовании омегатрона в качестве течеискателя, т. е. при работе с определенным пробным веществом, мако тем ниже, чем легче газ. С этой точки зрения гелий хуже, например, чем аргон. Если с аргоном в некоторых конструкциях прибора можно работать до давлений 5-10- мм рт. ст., то с гелием —лишь до ЫО-5 мм рт. ст. [c.154] В связи с этим целесообразно остановиться на возможностях аргона как пробного газа. Аргон — инертный газ, безвредный и неопасный в обращении. Он дешевле, доступней гелия. Однако аргон в значительных количествах содержится в атмосферных газах и сравнительно хорошо сорбируется стенками аппаратуры, что определяет высокий уровень фона. Через течи аргон проникает хуже, чем гелий, так что чувствительность оказывается выше при работе с гелием. В случае омегатрона перестройка с регистрации одного газа на другой не представляет затруднений и не ведет к усложнению конструкции. Поэтому возможно обнаружение грубых течей при более низком вакууме с помощью аргона, а более мелких при высоком вакууме— с помощью гелия. Возможность перестройки с одного газа на другой оказывается также удобной с точки зрения оперативности испытаний. В случае попадания гелия в систему через течь, можно продолжать испытание аргоном, не дожидаясь откачки ге41ия. Применение омегатрона для отыскания течей описано в [Л. 8-49—8-51]. [c.154] Отечественная промышленность осваивает в промышленном производстве омегатронный течеискатель марки ТИО-1, внешний вид датчика которого РМ0-4С показан на рис. 8-12. Подобно манометрическим лампам его устанавливают на испытуемой системе. Собственной откачной системы течеискатель ТИО-1 не имеет. [c.154] Помимо омегатрона, для отыскания течей могут применяться и другие динамические масс-спектрометры, в том числе импульсный [Л. 8-33] и радиочастотный [Л. в-34]. [c.155] Масс-спектрометрические течеискатели со 180-градусной фокусировкой. Наша промышленность выпускает масс-спектрометрические течеискатели ПТИ-4 и ПТИ-6 со 180-градусной магнитной фокусировкой, относящиеся к типу статических. Принцип их действия будет далее рассмотрен подробно, так как приборы этого типа в настоящее время служат одним из основных средств испытания на герметичность. Эти течеискатели обладают собственной вакуумной системой и дают возможность производить самые разнохарактерные испытания на герметичность. [c.155] Конструктивные особенности описываемых течеискателей, условия их эксплуатации и приемы работы с ними будут рассмотрены в последующих главах. Здесь же будут рассмотрены лишь принципиальные возможности проведения основных процессов масс-спектрометрического анализа,перечне ленных в 8-10. [c.155] В ионном источнике масс-спектро-метра (рис. 8-13) газы, поступающие из испытуемого объекта, в том числе и пробный, ионизируются для того, чтобы подвергнуться разделению в магнитном анализаторе. Воднородном магнитном поле могут быть разделены по массам ианы, обладающие одинаковой энергией. [c.155] В источнике Нира (рис. 8-14) накаленный вольфрамовый катод излучает электроны, которые фокусируются магнитным полем и ускоряются электрическим полем, приложенным между катодом и камерой ионизатора. В камеру ионизатора поступает газ, подлежащий анализу. [c.156] Сталкиваясь с молекулами этого газа, электроны ионизируют их. Образовавшиеся ионы вытягиваются из камеры, фокусируются в пучок и ускоряются в область анализатора с помощью системы линз. Относительно слабое место этого ионного источника — накаленный катод, окисляющийся при соприкосновении с атмосферным воздухом, являющийся источником загрязнений (нагаров) и температурных дискриминаций. Однако известные из литературы попытки применения в течеискателях ионных источников с холодным катодом [Л. 8-52] пока не дали удовлетворительных результатов. [c.156] Вернуться к основной статье