[发明专利]四极质谱计相对灵敏度校准系统

说明书

技术领域

本发明涉及四极质谱计的相对灵敏度校准，属于校准领域。

技术背景

目前质谱计特别是四极质谱计广泛运用于残余气体分析，危险气体监 测、空间环境粒子分析等领域，但是由于四极质谱计自身的工作特性，在使 用过程中，其测量绝对灵敏度随时间变化较大，且无规律可循，导致四极质 谱计目前主要用于定性分析方面，定量分析方面用之较少，定量校准工作较 难开展或定量校准的结果不确定度大，无法满足用户的需求，特别是航天产 品研制方面的高可靠性要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、校准不确定度小、使用方便的四极 质谱计分压力校准系统

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明的四极质谱计相对灵敏度校准系统是由被校四极质谱计、质谱 室、高真空压力测量规、进样系统、高真空抽气系统、控制台和计算机组成。

被校四极质谱计如图1所示，通过标准CF35法兰连接到质谱室上，采 用带有RS232接口的数据线与计算机相连。被校四极质谱计可以是国际著名 制造商的产品，如Inficon、LeyBold、PFEFFIER等公司制造的各型号四极 质谱计。如果被校四极质谱计的接口形式不是标准CF35法兰接口，需根据 具体型号的要求加工过渡接头。

质谱室如图1所示，采用球形结构，用不锈钢材料制作，尺寸可根据具 体需要设计。在它的顶部留有高真空压力测量规标准KF25法兰接口，在底 部采用标准CF250法兰与插板阀相连，在球的赤道处对称留有被校四极质谱 计标准KF35法兰接口和进样管道标准KF16法兰接口。

高真空压力测量规如图1所示，通过标准KF25法兰与质谱室相连，规 的压力测量范围要求为：1×10^-1Pa～1×10^-7Pa，校准不确定度要求小于10％， 可选用国际著名厂商，如Inficon、LeyBold、PFEFFIER等公司制造的冷阴 极电离规或电容薄膜规。

进样系统如图1所示，它由散射球、进样管道、进样阀、进样接口和进 样抽空管道组成。散射球选用不锈钢材料制造，为直径φ10mm的球形结构， 表面均匀分布了128个直径φ1mm的小孔，采用焊接的方式与进样管道相连； 进样管道选用不锈钢材料制造，直径φ5mm，长度根据质谱室的尺寸确定， 安装方式为一端采用焊接结构与进样阀相连，另一端采用过渡法兰、通过焊 接的方式与散射球相连，过渡法兰上采用激光打孔的技术开一个10μm的小 孔；进样阀选用高精度真空压力调节阀，一端通过焊接的方式与进样管道相 连，另一端通过标准KF16法兰与进样接口相连；进样接口为不锈钢材料制 作的三通结构，一端通过标准KF16法兰与进样阀相连，一端通过标准KF25 法兰与进样抽空管道相连，一端用标准KF8法兰与进样气瓶相连；进样抽空 管道一端通过标准KF25法兰与进样接口相连，另一端通过标准KF25法兰与 质谱室抽空管道相连。

高真空抽气系统如图1所示，它由插板阀、分子泵1、质谱室抽空管道、 分子泵2和机械泵组成。插板阀通过标准CF250法兰分别和质谱室和分子泵 1连接；分子泵1的抽气速度为450l/s，入气口端通过标准CF250法兰和插 板阀相连，出气口端通过标准KF25法兰和质谱室抽空管道相连；质谱室抽 空管道选用不锈钢材料制作的三通结构，通过标准KF25法兰分别与分子泵 1、分子泵2和进样抽空管道相连；分子泵2的抽气速度为110l/s，入气口 端通过KF25法兰与质谱室抽空管道相连，出气口端通过标准KF25法兰与机 械泵相连；机械泵的抽气速度为4l/s，入气口端通过标准KF25法兰与分子 泵2相连。

控制台图1所示，由分子泵1控制电源、分子泵2控制电源、系统控制 柜组成。分子泵1控制电源通过螺钉固定安装在系统控制柜内；分子泵2控 制电源通过螺钉固定安装在系统控制柜内，并位于分子泵1控制电源的下 方；系统控制柜采用不锈钢材料制作，具体尺寸根据需要制定，其面板上放 安装了计算机和质谱室，内部安装了分子泵1控制电源、分子泵2控制电源、 插板阀、分子泵1、质谱室抽空管道、分子泵2和机械泵。

计算机如图1所示，选用通用的便携式电脑，要求具有RS232数据接口， 使用时需通过带有RS232接口的数据线与被校四极质谱计相连，校准前将被 校四极质谱计的分析软件安装在电脑上。