[發明專利]一種磁偏轉質譜計的校準裝置及校準方法

有效

• 申請號: 201410452537.1
• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN104345087B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 董猛;馮焱;李得天;習振華;孫雯君;趙瀾;魏萬印
• 申請（專利權）人: 蘭州空間技術物理研究所
• 主分類號: G01N27/62
• 分類號: G01N27/62
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 付雷杰,仇蕾安

1.一種磁偏轉質譜計的校準裝置，其特征在于，包括雙渦輪分子泵(1)、雙球真空室、第一電離真空計(3)、第二電離真空計(4)、第二截止閥(10)、第一微調閥(15)、磁懸浮轉子真空計(17)、穩壓室(18)、第四截止閥(23)、第一高純氣瓶(24)以及機械泵(25)；

所述雙球真空室由兩個球形真空室組成，分別為校準室(9)和抽氣室(2)，校準室(9)和抽氣室(2)通過抽氣小孔(8)互相聯通；所述抽氣室(2)底部與雙渦輪分子泵(1)的抽氣口聯通，抽氣室(2)連接第一電離真空計(3)；所述磁偏轉質譜計(7)探測端插入所述校準室(9)中；校準室(9)連接第二電離真空計4；

所述第二截止閥(10)的一個端口a接校準室(9)的進氣口，另一個端口b接供氣管道A，所述供氣管道A中依次串接第一微調閥(15)、穩壓室(18)、第四截止閥(23)以及第一高純氣瓶(24)，其中，穩壓室(18)連接磁懸浮轉子真空計(17)；

所述供氣管道A接所述機械泵(25)的抽氣口。

2.如權利要求1所述的一種磁偏轉質譜計的校準裝置，其特征在于，所述第二截止閥(10)的端口b接有的供氣管道A有N條，N個第一高純氣瓶(24)中所充氣體不同，其中，N取大于或等于1的整數。

3.如權利要求2所述的一種磁偏轉質譜計的校準裝置，其特征在于，所述截止閥(10)的端口b還接有供氣管道B，該供氣管道B上依次串聯有第二限流孔(5)、第一截止閥(6)和配樣室(19)，其中，配樣室(19)的進口串聯第五截止閥(31)后與單級渦輪分子泵(30)的抽氣口相連；配樣室(19)還接有復合真空計(11)；配樣室(19)后端管路中接有M條供氣管路C，每條供氣管道C中依次串接有第三截止閥(20)、電容薄膜真空計(21)、第三微調閥(26)、第六截止閥(32)以及第二高純氣瓶(33)；其中，M取大于或等于2的整數

所述供氣管道B接所述機械泵(25)的抽氣口。

4.如權利要求3所述的一種磁偏轉質譜計的校準裝置，其特征在于，所述供氣管路A中還包括第二限流孔(14)和第二微調閥(16)、兩者串接后并聯在第一微調閥(15)兩端。

5.一種基于權利要求4所述的校準裝置的校準方法，其特征在于：

(1)、當采用其中一條供氣通道A對所述的磁偏轉質譜計進行校準時，所述校準方法包括：

S11、關閉第二截止閥(10)，啟動雙渦輪分子泵(1)，對雙球真空室抽真空，直至第二電離真空計(4)顯示的校準室(9)內真空度達到設定真空度：10^-8Pa；

S12、打開機械泵(25)和三通閥(22)的第一端口，抽除所述供氣管路A中的雜散氣體，完畢后關閉三通閥(22)的第一端口和機械泵(25)；

S13、①當需要對磁偏轉質譜計的校準范圍在10^-4至10^-1Pa時：

關閉第二微調閥(16)，打開第一微調閥(15)，打開第四截止閥(23)，由高純氣瓶(24)向穩壓室(18)供氣，打開第二截止閥(10)，將氣體引入到校準室(9)內，則根據如下公式得到磁偏轉質譜計的靈敏度：

S=IP2]]>

其中，I表示磁偏轉質譜計測得的校準室(9)中的離子流大小，P₂表示校準室(9)中的氣體壓強，其大小等于磁懸浮轉子真空計(17)測得的穩壓室(18)中的壓強；

②當需要對磁偏轉質譜計的校準范圍在10^-8至10^-1Pa時：

關閉第一微調閥(15)，打開第二微調閥(16)，打開第四截止閥(23)，由高純氣瓶(24)向穩壓室(18)供氣，打開第二截止閥(10)，將氣體通過第二限流孔(14)引入到校準室(9)內，則根據如下公式得到磁偏轉質譜計的靈敏度：

S′=I′P2′;]]>

其中，表示校準室(9)內的壓強,P₁表示磁懸浮轉子真空計(17)測得的穩壓室(18)中的壓強；C₁表示第二限流孔(14)的流導，C₂表示校準室(9)與抽氣室(2)之間的抽氣小孔(8)的流導；

(2)當采用N條供氣管路A對所述的磁偏轉質譜計進行校準時，對于每條供氣管路A均采用步驟(1)中的方法進行操作，獲得每條供氣管路A中磁偏轉質譜計(7)對該種氣體的靈敏度：

Si=IiP2i;]]>

其中，I_i表示磁偏轉質譜計測得的校準室(9)中的第i種氣體的離子流大小；表示校準室(9)內的第i種氣體的壓強，P_1i表示第i條供氣管路A中真空計(17)測得的穩壓室(18)中的壓強；C_1i表示第i條供氣管路A中第二限流孔(14)的流導，C_2i表示抽氣小孔(8)對第i種氣體的流導；i＝1,2,...,N；

(3)當采用供氣管路B對所述的磁偏轉質譜計(7)進行校準時，所述校準方法包括：

S31、關閉第一截止閥(6)和第三截止閥(20)，打開單級渦輪分子泵(30)，對配樣室(19)抽真空，直至復合真空計(11)測得的配樣室(19)內真空度達到10^-5Pa；

S32、打開第一截止閥(6)、第三截止閥(20)和第六截止閥(32)，緩慢調節第三微調閥(26)向配樣室(19)供氣，由電容薄膜真空計(21)測量其所在的供氣管路的氣體壓強值P_0j，N條供氣管路C中的氣體在配樣室(19)中充分混合后進入校準室(9)，得到每種氣體在校準室(9)中的壓強值其中，V₀表示第三微調閥(26)與第三截止閥(20)之間的管道容積，V表示配樣室(19)的容積，C_0j表示第一限流孔(5)對第j種氣體的流導，C_2j表示抽氣小孔(8)對第j種氣體的流導；

S33、根據磁偏轉質譜儀(7)對每種氣體的離子流的測量值I_j,得到磁偏轉質譜儀(7)對第j種氣體的靈敏度j＝1,2,...,M

(4)、反復執行(1)至(3)，獲得磁偏轉質譜計的多個靈敏度，完成對磁偏轉質譜計的校準。

6.如權利要求5所述的校準方法，其特征在于：在對雙球真空室或配樣室(19)進行抽真空時，同時對其進行烘烤除氣，烘烤溫度以勻速率分別升至各自最高點后，保持48小時，然后再以勻速率逐漸降至室溫；降至室溫后，繼續抽氣，直至其內部真空度達到設定真空度。