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氦質譜檢漏儀的結構組成

氦質譜檢漏儀——質譜室

不同類型的氦質譜檢漏儀的質譜室結構大同小異，都是由離子源、分析器和收集器三部分組成，它們放在一個抽成高真空的質譜室外殼中。 

1）離子源

離子源的作用是使氣體分子電離，形成一束具有一定能量的離子。它由燈絲（陰極）、離化室及離子加速極組成。

燈絲在真空中通電加熱后發射電子，在離化室與燈絲之間的電場的作用下，電子加速穿過離化室頂部狹縫進入離化室，在離化室中與氣體分子發生多次碰撞后損失能量，然后打到分子電離形成正離子，正離子在離化室與加速極之間的電原U（即離子加速電壓）作用下，相繼穿過離化室正面的矩形狹縫和加速極的矩形狹縫，由于加速電場對離子做的功轉變為離子的動能，便形成具有一定能量的離子束。氦質譜檢漏儀的應用電力行業SF6高壓開關和氧化鋅避雷器是發電廠及野外輸變電的重要組成部分，往往因泄漏造成大面積或局部停電，影響工業生產，又妨礙人們的正常生活。由于離子是由中性氣體分子失去Z個帶負電荷e的電子而形成的，所以離子電荷為正的Ze。由于各種氣體的離子均受同一電場的加速，當它們的電荷量相等時，它們的能量相等，但由于質荷比不同，故運動速度也就不同。 

2）分析器

分析器作用是使不同質荷比的離子按不同軌跡運動，從而將它們彼此分開，僅使氦離子通過其出口隙縫。分析器由一個外加均勻磁場及一個出口電極組成。磁場方向與離子束入射方向垂直。

3）收集極

收集極是對準出口電極狹縫安裝的，其作用是收集穿過出口電極狹縫的氦離子并通過一個電阻輸入到小電流放大器進行離子流的放大和測量。當質譜室正常工作壓力被破壞后，立即切斷燈絲供電回路，以保護燈絲。由于氦離子一般只有10-13~10-12A，要使小電流放大器輸入信號電壓足夠大，則輸入電阻必需很大（一般高于1010歐），放大用的靜電計管必須要高度絕緣，所以把高阻及靜電計管放在高真空的質譜室中。

氦質譜檢漏儀——電氣部分

除了主機供電部件和主機控制部件，還有幾組主要電路：

1）離子源電源。為離子源提供加速、聚焦、拒斥電壓。

2）發射電流穩定電路。穩定和調節發射電流。

3）離子流放大器和音響報警器。將離子流進行放大并將輸出信號送入輸出儀表或顯示器和音響報警器。

4）真空測量電路。一般用熱偶計測量低真空，用冷陰極磁控入電真空計測量高真室。

5）燈絲保護電路。當質譜室正常工作壓力被破壞后，立即切斷燈絲供電回路，以保護燈絲。

6）其他電路。不同型號的檢漏儀所具有的功能不盡相同，所以電路也有不少差加，這在各自的說明書中都有說明，這里不同贅述。

氦質譜檢漏儀的整體結構

一、質譜室

形象的說，質譜室是氦質譜檢漏儀的心臟，由離子源、分析器和電氣系統三個部分組成，并將冷陰極磁控規也放在其內，共用其磁場。由于各種氣體的離子均受同一電場的加速，當它們的電荷量相等時，它們的能量相等，但由于質荷比不同，故運動速度也就不同。為了有利于微小的粒子流放大，將一級放大用高阻及靜電計管也放在質譜室之內。質譜室殼由非磁性材料制成，內部抽空，而外部設置成磁鐵形成磁分析器的磁場。

二、真空系統

真空系統是提供質譜室正常工作的條件。這樣，氦較除氫以外的其他氣體通過同一漏孔的漏率就大，容易發現，靈敏度高。由于鎢陰極正常工作時需要具備0.001-0.01Pa的真空度，同時保證氦離子在分析器中的運動有較高的傳輸率，因此建立一個高真空系統是必要的。系統中的節能閥則是為了滿足質譜室工作壓力的調節，該閥全開時檢漏靈敏度較高，因此在條件允許情況下開啟大些為宜。檢漏時為了校準檢漏靈敏度，系統中設置了標準漏孔。

三、電氣系統

氦質譜儀電氣部分的核心是質譜室的供電和測量，其他部分包括真空系統的電源與控制部分，操縱面板及輸出儀表等。主要含有小電流放大器及輸出裝置、低頻發生器、高壓整流器及發射電流穩定裝置、高壓整流器供給冷陰極磁控規電源。

四、輔助真空系統的配置

在氦質譜儀檢漏技術中，根據被檢件的結構，尺寸要求和具體的檢漏條件，設置具有預抽被檢件、保證檢漏儀工作真空度、進行的氣體分流、縮短反應時間和清除時間、降低對靈敏度的不良影響等功能的輔助真空系統，在某些條件下是非常必要的。