В целом о вакууме и вакуумных системах

Свойства вакуума
Особенности вакуумных систем

Вакуумные материалы и уплотнители

Вакуумные материалы
Уплотнители и и смазки

На заметку

Особенности измерителя парциальных давлений — омегатрона
Примеры и лабораторные работы - Вакуумометрические приборы

Омегатрон наиболее часто применяется для измерения парциальных давлений газа. Основные узлы масс-спектрометра (ионный источник, анализатор и коллектор) образуют в омегатроне единое целое.

Для точного измерения парциального давления с помощью омегатрона необходимо помнить свойства этого прибора. Во-первых, прямая пропорциональность между ионным током и парциальным давлением имеет место лишь при условии, что ток электронов не превосходит

максимально допустимой величины, так как чувствительность прибора ki = Ii/Pi растет с током I- ионизирующих электронов сначала линейно, а затем достигает максимума, величина которого зависит от природы газа и от общего давления.

Максимально допустимое значение электронного тока для омегатрона РМО-4С, применяемого в лаборатории, составляет 10 мкА при давлении 10~6 тор. Если парциальное давление газа больше 10-6 тор, пик ионного тока не укладывается в диапазон токов, измеряемых усилителем. В этом случае следует установить ток луча электронов 2 мка, однако при этом нужно помнить, что чувствительность омегатрона уменьшается в пять раз. К снижению чувствительности приводит также увеличение напряжения, так как при этом, хотя и удлиняются пути ионов, одновременно увеличивается вероятность столкновения ионов с молекулами остаточных газов.

С помощью применяемого в лаборатории измерителя парциальных давлений ИПДО-1 с датчиком РМО-4С можно проводить измерения в диапазоне от 10-5 до 3*10-10 тор. Чувствительность прибора определяется как выходное напряжение усилителя ионного тока, приходящееся на единицу давления:

В среднем величина К для прибора ИПДО-1 равна 1 мв/10-11 тор. В табл. 22 приведены ориентировочные данные о чувствительности омегатрона по различным газам.

Таблица 22

Газ

Массовое число

Чувствительность 10 -6 мв/тор

при I = 1 мка

H2

2

4,0

Не

4

1,8

Аr

40

13

Н2O

18

7,2

N2

28

11,0

СО

28

11,8

СO2

44

14,0

СН4

16

7,4

С2Н4

28

11,6

С2Н9

30

14

С3Н8

44

9

В омегатроне измеряют ионный ток коллектора, который служит мерой парциального давления частиц с массой М газа, присутствующего в масс-спектрометре. Ионный ток пропорционален парциальному давлению данного газа, току электронного луча и сечению ионизации газа. Кроме того, ионный ток зависит от ориентации омегатронной лампы в магнитном поле и от чистоты поверхности электродов.

При работе с омегатроном на вакуумных установках с масляными насосами возможно загрязнение поверхности электродов продуктами крекинга масла, что приводит к значительным ошибкам в показаниях прибо ра или к полному прекращению работы омегатрона. Поэтому прежде чем приступить к измерению парциального давления омегатронной лампой, нужно очистить поверхности электродов прогревом до температуры 400° С, а затем защитить омегатрон от возможного попадания в него паров масла, для чего необходимо заполнить вымораживающую ловушку жидким азотом.

На рис. 55 приведен спектр масс остаточных газов, измеренный с помощью омегатрона. Для расшифровки спектра масс необходимо знать резонансные частоты (/Рез) пиков ионных токов отдельных массовых чисел. Определить резонансную частоту можно, зная точное значение напряженности магнитного поля В из соотношения

(153)

Для экспериментального определения резонансных частот ионов необходимо знать реперные массы, в качестве которых могут служить массы 18 и 17 (ионы воды Н2О и гидроксильные радикалы ОН), которые всегда присутствуют в необезгаженных вакуумных установках. Пики этих масс для прибора ИПДО-1 следует искать в области частот 200—300 кгц, причем пик массы 18 больше пика массы 17 примерно в 3,5 раза. Определив постоянную С из произведения fpeзM = C для одного из пиков с известной массой, основные резонансные частоты находят из выражения

(154)

где fa и Ма—частота и масса искомого газа. Чтобы более точно определить массовые числа пиков ионного тока, омегатрон необходимо заполнить газом с известными массовыми числами по всему диапазону масс. Такими газами может быть аргон или криптон с массовыми числами 40, 84 соответственно.

Если в области тяжелых масс расшифровать спектр трудно из-за плохого разрешения пиков, то необходимо уменьшить напряжение высокой частоты. Тогда прибор даст качественную картину спектра с относительными интенсивностями ранее неразрешавшихся пиков.

Если при работе с омегатроном на ленте самописца нет ионных пиков или величина фонового тока превышает 0,1% суммы пиков ионных токов, причину отсутствия пиков следует искать в плохой юстировке магнита относительно омегатронной лампы, или это может быть вызвано загрязнением омегатрона. В последнем случае следует провести его повторное обезгаживание или, если оно не помогает, сменить омегатронную лампу.

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Сейчас на сайте

Сейчас на сайте находятся:
 222 гостей на сайте
=
Рейтинг@Mail.ru