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氦質(zhì)譜檢漏儀的結(jié)構(gòu)組成

氦質(zhì)譜檢漏儀——質(zhì)譜室

不同類型的氦質(zhì)譜檢漏儀的質(zhì)譜室結(jié)構(gòu)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(gè)抽成高真空的質(zhì)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(fā)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(jìn)入離化室，在離化室中與氣體分子發(fā)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(zhuǎn)變?yōu)殡x子的動(dòng)能，便形成具有一定能量的離子束。氦質(zhì)譜檢漏儀的應(yīng)用電力行業(yè)SF6高壓開關(guān)和氧化鋅避雷器是發(fā)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(yè)生產(chǎn)，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(gè)帶負(fù)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(dāng)它們的電荷量相等時(shí)，它們的能量相等，但由于質(zhì)荷比不同，故運(yùn)動(dòng)速度也就不同。 

2）分析器

分析器作用是使不同質(zhì)荷比的離子按不同軌跡運(yùn)動(dòng)，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(gè)外加均勻磁場及一個(gè)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(zhǔn)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(gè)電阻輸入到小電流放大器進(jìn)行離子流的放大和測量。當(dāng)質(zhì)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(hù)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(hào)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(jì)管必須要高度絕緣，所以把高阻及靜電計(jì)管放在高真空的質(zhì)譜室中。

氦質(zhì)譜檢漏儀——電氣部分

除了主機(jī)供電部件和主機(jī)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(fā)射電流穩(wěn)定電路。穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)射電流。

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

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

5）燈絲保護(hù)電路。當(dāng)質(zhì)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(hù)燈絲。

6）其他電路。不同型號(hào)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(zhì)譜檢漏儀的整體結(jié)構(gòu)

一、質(zhì)譜室

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

二、真空系統(tǒng)

真空系統(tǒng)是提供質(zhì)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(fā)現(xiàn)，靈敏度高。由于鎢陰極正常工作時(shí)需要具備0.001-0.01Pa的真空度，同時(shí)保證氦離子在分析器中的運(yùn)動(dòng)有較高的傳輸率，因此建立一個(gè)高真空系統(tǒng)是必要的。系統(tǒng)中的節(jié)能閥則是為了滿足質(zhì)譜室工作壓力的調(diào)節(jié)，該閥全開時(shí)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(shí)為了校準(zhǔn)檢漏靈敏度，系統(tǒng)中設(shè)置了標(biāo)準(zhǔn)漏孔。

三、電氣系統(tǒng)

氦質(zhì)譜儀電氣部分的核心是質(zhì)譜室的供電和測量，其他部分包括真空系統(tǒng)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(fā)生器、高壓整流器及發(fā)射電流穩(wěn)定裝置、高壓整流器供給冷陰極磁控規(guī)電源。

四、輔助真空系統(tǒng)的配置

在氦質(zhì)譜儀檢漏技術(shù)中，根據(jù)被檢件的結(jié)構(gòu)，尺寸要求和具體的檢漏條件，設(shè)置具有預(yù)抽被檢件、保證檢漏儀工作真空度、進(jìn)行的氣體分流、縮短反應(yīng)時(shí)間和清除時(shí)間、降低對靈敏度的不良影響等功能的輔助真空系統(tǒng)，在某些條件下是非常必要的。