Газоанализаторы

Измерители парциальных давлений, как и измерители общих дав­лений, характеризуются нижним и верхним пределами измеряемых пар­циальных давлений, чувствительностью, а также свойственным только им параметром - разрешающей способностью.

Измерение парциальных давлений в вакуумных системах в настоя­щее время осуществляют двумя методами: ионизационным и сорбцион­ным.

Ионизационный метод основан на ионизации и разделении положи­тельных ионов в зависимости от отношения массы иона к его заряду. Сорбционный метод использует анализ адсорбированных газов.

Принцип действия магнитного газоанализатора (масс-спектромет­ра) основан на прстранственном разделении моноэнергетического пучка ионов в однородном поперечном магнитном поле, рис. 2.43. Ионообразование осуществляется

Рис. 2.43.

электронной бомбардировкой нейтральных газовых молекул в ионном источнике 1 за счет тока эмиссии, i_э. Ионный источник находится под отрицательным потенциалом относительно земли, выталкивающим ионный пучок i₊ в пространство дрейфа со скоростями v~(q/m)0,5. В пространстве дрейфа действует поперечное магнитное поле с индукцией В, под воз­действием силы Лоренца F₁=qvB положительные ионы движутся в направлении, определяемом правилом левой руки, по окружностям посто­янных радиусов R. При этом центростремительная сила Лоренца урав­новешивается центробежной силой F₂=mv²/R. Из условия равенства сил F₁=F₂ найдем радиус траектории ионов:

R=mv/(qB). (2.16)

В результате на коллектор 3 попадают только те ионы, радиус которых соответствует положению щели в диафрагме перед коллекто­ром. Изменяя радиус траектории иона R за счет изменения ускоряюще­го напряжения или индукции В, можно обеспечить попадание на кол­лектор ионов с различными массовыми числами. Ионный ток регистри­руется прибором 2.

Чувствительность масс спектрометра возрастает при увеличении ширины щелей. Верхний предел рабочих давлений 0,01 Па определяется постоянством коэффициента чувствительности, нижний 10^-8Па - фоно­выми токами.

Для проведения анализа с помощью метода сорбции в камеру с исследуемым газом, имеющую обычный манометрический преобразова­тель, помещают прогреваемую прямым пропусканием электрического то­ка вольфрамовую нить. Перед началом работы ее обезгаживают прогре­вом до 2500 К. После охлаждения на ее поверхности адсорбируются молекулы остаточных газов. При нагревании нити происходит десорб­ция газов и давление в камере повышается, причем десорбция различ­ных газов происходит при разной температуре нити. Для повышения чувствительности прибора необходимо увеличивать адсорбирующую по­верхность. Если адсорбирующую поверхность охладить, то можно про­вести анализ газов с малой теплотой адсорбции.

Дата добавления: 2015-07-20