一种利用常规四级质谱仪准确测量氢、氘、氦分压的方法技术

本发明专利技术提出一种利用常规四级质谱仪准确测量氢、氘、氦分压的方法，通过选择低(15.4

【技术实现步骤摘要】
一种利用常规四级质谱仪准确测量氢、氘、氦分压的方法


[0001]本专利技术专利涉及真空测量领域，具体是利用常规的低分辨率四级质谱仪，通过对氢气、氘气和氦气在选定的两个电离能条件下的标定、测量以及数据处理分析，实现对氢气、氘气和氦气分压准确测量的方法。

技术介绍

[0002]在核聚变研究装置上，通常会使用氘气和氦气作为实验气体，而氢气是真空室内常规的参与气体，为了装置检漏、杂质清除等目的，需要准确测量氢气、氘气和氦气的气体压强。但是由于氘气(D2，质量数4.028)与氦气(He，质量数4.003)的质量数非常接近，而氢气(H2，质量数2.016)与氘原子(D，质量数2.014)的质量数也很接近，常规的四级质谱仪由于分辨率不够，无法直接分辨D
2+
和He
+
、以及H
2+
与D
+
，因此无法准确测量氢气、氘气和氦气的准确分压。
[0003]目前对氘气和氦气的质谱分辨主要是利用高分辨率质谱仪来实现，包括体积庞大的高分辨率四级质谱仪，以及离子回旋质谱仪等，这些高分辨率质谱仪通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用常规四级质谱仪准确测量氢、氘、氦分压的方法，其特征在于：选择两个预定的电离能，在纯氢气、纯氘气和纯氦气的宽范围真空环境下进行四级质谱仪的标定，获得在选定的两种电离能下各种气体压强与AMU2和AMU4的离子流的对应关系；在后续四级质谱仪测量中，同时扫描选定的两种电离能条件下的AMU2和AMU4的离子流，通过分析计算，获得氢气、氘气和氦气的准确分压，具体步骤包括：a)选择两个预定的电离能参数E1、E2，分别为低电离能和高电离能，选择的原则是：15.4<E1<24.5eV，E2>25.3eV；b)在四级质谱仪标定测试系统上，在四级质谱仪工作压强范围内，在选定的两个电离能条件下，分别在纯氢气、纯氘气和纯氦气环境下标定四级质谱仪，确定电离能、气体压强与AMU2和AMU4的离子流之间的关系；c)根据步骤b)的标定结果，在选定的两个电离能条件下纯氢气、纯氘气和纯氦气的气体压强与AMU2和AMU4的离子流之间的定量关系如下：I
E1_AMU2_H2
＝f1(P
H2
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)I
E1_AMU2_D
＝f2(P
D2
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)I
E1_AMU4_D2
＝f3(P
D2
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)I
E1_AMU4_He
＝f4(P
He
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)I
E2_AMU2_H2
＝g1(P
H2
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)I
E2_AMU2_D
＝g2(P
D2
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)I
E2_AMU4_D2
＝g3(P
D2
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)I
E2_AMU4_He
＝g4(P
He
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)其中P
H2
、P
D2
和P
He
分别是氢气、氘气和氦气的气压，单位为Pa；I
E1_AMU2_H2
、I
E1_AMU2_D
、I
E1_AMU4_D2
和I
E1_AMU4_He
分别是在电离能E1条件下H
2+
、D
+
、D
2+
和He
+
的离子流，I
E2_AMU2_H2
、I
E2_AMU2_D
、I
E2_AMU4_D2
和I
E2_AMU4_He
分别是在电离能E2条件下H
2+
、D
+
、D
2+
和He
+
的离子流；由于E1小于氘原子和氦分子的电离阈值，因此I
E1_AMU2_D
＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)I
E1_AMU4_He
...

【专利技术属性】
技术研发人员：余耀伟，陈跃，曹斌，王俊儒，左桂忠，胡建生，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
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