氦质谱检漏仪使用说明 1DOC.docx
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氦质谱检漏仪使用说明1DOC
氦质谱检漏仪使用说明
一、检漏仪及其真空系统的组成
VARIAN959-50检漏仪检漏漏率范围从1X10-3（毫升/秒）到2X10-10（毫升/秒）（相当于30年漏1毫升），它主要由质谱管、高真空泵、热偶规管、一系列按钮控制的阀、测试接口、真空和漏率指示，以及电路板等部分组成，其真空系统结构为（分子泵型），如图1：
图1检漏仪真空系统结构图（分子泵型）
检漏仪开启后，V1、V2、V6阀打开，测试口与质谱管保持真空连接。
如果按下“VENT”键，放气阀V3打开，V1关闭，测试口处于大气状态，同时V2打开，使分子泵、质谱管和机械泵连通。
分子泵运行时，质谱管真空度要达到2X10-4TORR以上，才能给离子源灯丝加热。
二、检漏仪工作原理
图2检漏仪工作原理图
如果被检系统有微小漏孔，在小孔周围喷氦气时，总有部分氦原子会通过漏孔进入检漏仪接口，通过其真空系统扩散到质谱管。
质谱管是检漏仪核心组成部分，参见上图2，在电场和磁场作用下，灯丝发射电子使气体电离，电离后带正电的离子通过聚焦和孔集中后，进入分析磁场（磁场强度为2340高斯），由于受洛仑磁力作用，离子会发生偏转，其它外界条件相同的情况下，偏转半径由带电粒子电量与质量之比即荷质比决定，荷质比小的离子偏转半径小，荷质比大的粒子偏转半径大，只有氦离子才能通过抑制小孔到达收集极，信号经放大后，检漏仪报警。
三、控制和指示器功能说明：
序号
控制、指示器
功能
1
VentStartHold和Test按钮
检漏仪开关时，控制各个阀的动作顺序
2
Pressure（压力指示）
显示测试口压力，单位millitorr
3
Leakrate（漏率指示）
显示漏率，单位stdcc/sec（标准立方厘米每秒），超过或低于测量量程，分别由上下端两个发光二极管（LED）“over”和“under”显示。
随“range”和“Hi-LoSensitivity”档位选择不同，×10-指数窗口将显示4、5、6、7、8或9作指数
4
Range（量程选择）
量程选择共四个档位。
旋钮上端圆孤指示从左到右，由最小漏率（最高灵敏度）到最大漏率（最低灵敏度）
5
Zero（调零）
电位器调节零点
6
FIL（灯丝指示）
质谱管灯丝发射后绿色LED显示灯亮，表示检漏仪处于测试状态
7
Hivacok（真空度ok）
系统真空度达到要求后，绿色LED指示灯亮
8
Mainpower（主电源）
检漏仪总电源控制
9
Focus（聚焦）
调节聚焦电位
10
ION（离子源控制）
调节离子腔室电压，电位器可转10圈
11
Residualbackground（残余本底）
二位选择开关，检测真空系统残余本底，通常打在Run（运行）位置，如果要测氦本底，则打至check（检测）位置。
12
Coarsezero（粗调）
漏率显示粗调
13
Fil.Selector（灯丝选择）
二位开关选择灯丝1或灯丝2
14
Fil.On–Off（灯丝开关）
开关离子源灯丝
15
EMIS（发射控制）
通过改变灯丝电流来调节离子源电子发射
16
AUDIO（声音调节）
调节检漏仪板警声音
17
CAL.（校准控制）
校准电位器，使漏率读数和标准漏孔一致
18
Hi-LowSENSITITY（高低灵敏度选择）
二位开关选择高低灵敏度
高灵敏度=10-9-10-6CC/SEC
低灵敏度=10-8-10-5CC/SEC
19
可调磁铁
调节离子源电流，得到最大灵敏度
四、开机操作步骤（对分子泵检漏仪）
1）将待检设备和检漏仪接口接好确保不漏；
2）开前级机械泵电源；
3）打开右边小门，合上主电源开关，所有指示灯暂亮起，等到“TRURBOREADY”指示灯亮；
4）“HIVACKOK”指示灯亮后，将“FIL”开关打到ON，灯丝指示灯亮，必要时多次重复这一步骤直到灯丝指示稳定；
5）按下START键；
6）当测试口压力降到绿色指示段（100millitorr）时，TEST指示灯亮，三分钟后，如果测试口真空度降到绿色指示段，HOLO指示灯亮，压力降到100milltor以下后，HOLO指示灯灭，（如果真空度达不到要求，HOLD指示将在三分钟内发亮）；
7）检漏仪会自动上一步，直到测试口压力降到100毫以下；
8）被检系统喷氧检漏；
五、关机步骤
1）按下VENT键；
2）关掉检漏仪主电源；
3）关机械泵主电源；
以上操作使分子泵隔离大气，质谱管保持真空状态
六、检漏仪调零和校准
在检漏之前，检漏议质谱应调到对氦反应灵敏，这需要用到标准漏孔。
有两种形式的标准漏孔，一种自带氦气，另一种根据毛细原理需要使用者自带氦源。
1．灵敏度
漏率显示条指示氦漏率从2×10-10cc/sec到10×10-4cc/sec，由红色发光二极管指示。
对分子泵型检漏仪，灵敏度开关打到HI时，指示漏率范围从10-9cc/sec到10-6cc/sec，灵敏度开关打到LO时，指示漏率范围从10-8cc/sec到10-5cc/sec，漏率范围的选择取决于SENTITIVITY开关档位的选择（HI或LO），旋钮RAMGE决定漏率数量级。
漏率显示上下端分别有OVER和UNDER发光二极管，如果漏率没有显示，下端UNDER发光二极管发亮，漏率指示应调整，使显示栏部分发光（没有氦或漏孔存在），如果上端OVER发光二极管亮，则应选择高数量级漏率。
2．用自带氦气漏孔调整
标准漏孔通常有两种功能：
①质谱管调零；②检漏仪校准。
这二种功能经常同时使用。
用自带氦室标准漏孔调零质谱管程序如下：
1）按下VENT按钮，将RESIDUALBACKGROUND开关打至RUN位置，按正常开机步骤打开检漏仪；
2）将标准漏孔接上检漏仪测试口并拧紧；
3）按下START按钮，能听到机械泵短暂排气声；
4）当测试口压力降压100millitorr时，TEST灯亮，测试口和质谱管保持真空连通；
5）观察漏率指示，可能比标准漏孔指示低，必要时调整RANGE开关得到最大读数，但不能使OVERSCAL指示灯亮；
6）关闭标准漏孔，漏率指示会下降；
7）必要时调整2ERO微调旋钮，得到一个零点漏率读数（有时也可用COARSEZERO粗调）；
8）重新打开标准漏孔观察漏率读数，必要时调整RANGE旋钮，使显示数值在1-9之间；
9）轻微调整FDCUS和ION旋钮，使漏率显示为最大峰值；
10）某一部分调节可能影响其它参数，因此有必安重复第6—9步，直到漏率读数稳定；
11）关闭标准漏孔，记录零点读数。
3．校准
1）完成调零操作步骤；
2）要校准检漏仪，或更灵敏地栓到更小的漏孔，需进一步调节漏率指示。
在这种情况下，打开标准漏孔（供氦）调节CAL旋钮，直到漏率读数和标准漏孔一致；
3）关闭标准漏孔，重新记录零点数值；
4）重复第一步和第二步；
5）按下VENT按钮，拆下标准漏孔。
七、离子源更换
更换离子源需拆开质谱管，换完之后要重新调整检漏仪。
图3
离子源及质谱管的拆装示意图
1）按质谱管拆卸要求拆下质谱管，并拆下离子源；
2）更换“O”圈，将新离子源定位销放在导向孔中间；
3）平行柠紧质谱管螺栓（1-8）；
4）将法兰帽（4、9、13）上的4个螺丝上紧、上平，接好质谱腔室；
5）打开栓漏仪，重新调整，校准检漏仪。
八、拆卸质谱管
1）揭开检漏仪上端盖板；
2）松开前级放大器和离子源；
3）松开质谱管KF法兰卡子；
4）轻轻摇动质谱管给真空系统放气；
5）把质谱管放在干净、无磁场的工作台上；
6）松开离子源法兰帽（4）四个螺栓（3）；
7）小心谨慎把离子源（5）和法兰帽（4）分开，记下“O”圈（6）型号并更换之；
8）从离子源腔室小心拆开出口狭缝板（7）；
9）
注意
以下步骤必须仔细记录离子源出口狭缝的位置，安装时必须精确保证其原位。
松开前级放大器（10）法兰帽（9）的四个螺栓（8）；
10）小心分开前级放大器（10）和法兰帽（9），记录“O”圈（11）型号并更换；
11）把前级放大器（10）放在干净布或无静电餐巾纸上；
12）松开磁偏转装置（14）法兰帽（13）的四个螺栓（12），更换“O”圈（15），放在干净布或无静电餐巾纸上，远离磁场并防止跌落以免改变其磁场特性；
13）标记磁偏转装置接地卡子的位置，轻轻移开，防止弄弯它；
14）千万不要移动质谱管边上两块增强型磁铁（16和17），如不慎使该磁铁裂开或破损，则需重新更换和调整；
15）松开方形KF法兰上的四个螺栓
（1），轻轻拿下该法兰和“O”圈
（2）。
九、清洗质谱管
1）
注意
用干净、无纤维屑的布擦拭新的“O”型密封圈，千万不要用水或其它溶剂清洗“O”圈，否则将使“O”圈的密封能力下降。
千万不要用裸手接触各真空配件。
千万不能用Alconox粉末清洗剂清洗铝配件，Alconox粉末清洗剂会对铝配件产生损害。
使用柔性研磨料或水砂纸去除质谱管上较硬的沉积物，出口狭缝最好能够更换，否则也必须仔细地研磨和清洁；
2）清洁质谱管的各个内表面，并用甲醇试剂反复冲洗；
3）检查前置放大器，清洁其开孔面，并用甲醇试剂反复冲洗；
4）仔细记下接地卡子的位置，清洁磁偏转装置，用小的硬毛刷清掉套桶上的沉积物，用干净的软布蘸甲醇清洁磁铁；
5）将所有部件在空气中自然风干。
十、组装质谱管
1）安装新的出口狭缝板，保证板上的叉接锁紧装置正确对位，使用“一”字螺丝刀调节狭缝方向与质谱管的侧壁呈90°，将狭缝板上的小孔与离子源上的导向孔小心对正（如图3之DetailA）；
2）更换“O”圈（6），并用干净布将“O”型圈（6）和密封面擦拭干净，装到离子源（5）上，并将离子源装到质谱管的孔洞中：
a）将定位销插到导向孔的中间；
b）将1-8的八只螺栓均匀地上好，确保其与质谱管的侧壁平行；
c）用4只螺丝将法兰（4）上紧；
3）更换“O”圈（11），并清洗“O”圈（11）和密封面，将前置放大器（10）装到质谱管的孔洞中，用4只螺丝将法兰（9）上紧；
4）更换“O”圈（15），并清洗“O”圈（15）和密封面，将磁偏转装置（14）装到质谱管的孔洞中，确保磁铁上的箭头方向与质谱管的侧壁垂直，用4只螺丝将法兰（13）上紧；
5）更换“O”圈
（2），并清洗“O”圈
（2）和密封面，一手持质谱管，用4只螺丝
（1）将方形KF法兰上紧，确保真空密封；
6）连接质谱管与检漏仪的真空系统；
7）将前置放大器和离子源的电器接线接到检漏仪上；
8）打开检漏仪，进行增强型磁铁的调节程序（十），调节氦峰，校准检漏仪。
十、增强型磁铁的更换调节程序：
当检漏仪对氦灵敏度降低、或更换离子源后，增强型磁铁应进行调节。
1）确保增强型磁铁上箭头方向和质谱管所标方向一致；
2）固定磁铁；
3）开栓漏仪，至少预热30分钟；
4）把检漏仪打到测试状态，接好标准漏孔，打开阀门，并调零；
5）放松一块磁铁轻微调整，漏率显示对磁铁位置反应相当灵敏，得到漏率峰值信号后，因定磁铁；
6）照以上步骤调整另一块磁铁；
7）盖好检漏仪上盖并校准。
十、清洗分子泵
1）准备一个干净的、足够大的（可以容纳整个分子泵，如图4）容器；
图4分子泵清洗示意图
2）将分子泵电源接头拆下来，然后拆卸连接系统与分子泵的高真空法兰；
3）小心地将分子泵倒置于容器中，在容器中添入适量氟里昂液体（推荐FreonTF或FreonTMC），液面高度应在不锈钢封套的边缘以下15-20mm，千万不能将氟里昂加得过多，否则会损坏分子泵的轴承；
4）轻轻地上下摇动分子泵，以去除分子泵刀口和叶片表面的污染物；
5）将分子泵从容器中取出，倒掉容器中的氟里昂；
6）重复步骤3-4，反复几次，每次均使用干净的氟里昂；
7）将分子泵翻过来，放在干净的表面让其自然干燥；
8）完全干燥后，将分子泵装回到系统上。
十一、电路部分调节内容
1）调节发射电流；
2）栓查离子源电压；
3）热偶规TC1校准；
4）漏率显示放大调节；
5）残佘本底检测。
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