一种氢同位素产品测量用质谱计制造技术

本发明专利技术属于同位素丰度测量技术领域，具体涉及一种氢同位素产品测量用质谱计

【技术实现步骤摘要】
一种氢同位素产品测量用质谱计


[0001]本专利技术属于同位素丰度测量
，具体涉及一种氢同位素产品测量用质谱计
。

技术介绍

[0002]氢同位素是一种重要的核材料，氢以双原子分子的形式存在，形成六种同位素分子
:H2、HD、D2、HT、DT、T2。
现在多采用气体同位素质谱仪测量氢同位素丰度，离子源为电子轰击型
(EI)
，电子能量不足以使氢双原子结构破坏，电离产生六个氢同位素双原子分子离子：
H
2+
、HD
+
、D
2+
、HT
+
、DT
+
、T
2+
。
采用低分辨质谱计测量氢同位素丰度时，无法解决分子离子的干扰问题，比如
H
2+
会干扰
D
+
离子的测量，
HD
+
会干扰
T
+
离子的测量
。
需使用气相色谱的方法测定干扰分子离子的含量，然后进行校正；采用高分辨气体质谱仪时，虽可分辨分子离子，但大量的分子离子仍会造成测量过程复杂，同时现有的氢质谱仪均无法实现3He
+
和
T
+
的分辨
。
[0003]ECR
离子源广泛用于加速器领域，可通过在离子源中添加适当比例的支撑气体，以提高单原子离子的产生比例
。ECR
质谱仪测量氢同位素时，主要产生/>H
+
、D
+
、T
+
、C
+
、N
+
、O
+
的单原子离子，以避免现有质谱测量过程的复杂，即一次测量即可完成丰度测定又可实现杂质含量测定
。
质谱仪后端安装能量分析器可实现3He
+
和
T
+
的分辨
。

技术实现思路

[0004]本专利技术克服了现有技术中氢同位素丰度测量时分子离子干扰和无法分辨3He
+
和
T
+
的缺点，提出一种氢同位素产品测量用质谱计
。
在
ECR
离子源中添加支撑气体，可提高离子源的单电荷产生比例
。
磁分析器和多接收检测器设计可同时测定
H
+
、D
+
、T
+
、C
+
、N
+
、O
+
的六种离子信号
。
能量分析器可实现3He
+
和
T
+
的分辨
。
[0005]为达到上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：
[0006]一种氢同位素产品测量用质谱计，进样管
、
支撑气体管均与
ECR
离子源连接，
ECR
离子源引出的束流经磁分析器实现
H
+
、D
+
、T
+
、C
+
、N
+
、O
+
六种信号的同时分离，多接收检测器用于测量离子信号强度，不同离子穿过能量吸收膜后损失能量不同，通过能量探测器对不同能量的离子进行甄别
。
[0007]磁分析器由一个电磁铁构成
。
[0008]电磁铁电磁场强度在0‑
1T
之间连续可调
。
[0009]多接收检测器采用9路设计
。
[0010]多接收检测器采用法拉第杯类型的检测器
。
[0011]多接收检测器采用离子计数器类型的检测器
。
[0012]能量吸收膜
、
能量探测器用于3He
+
和
T
+
的分辨
。
[0013]ECR
离子源引出的束流在
1nA
‑
1mA
的范围内，并且连续可调
。
[0014]ECR
离子源的微波频率在2‑
20GHz
范围
。
[0015]支撑气体管引入支撑气体确保产生单原子离子
。
[0016]本专利技术所取得的有益效果为：
[0017](1)
离子源主要产生单原子离子，无需色谱
、
质谱联合测定，仪器结构简单；
[0018](2)
离子源电离效率高，无显著分馏效应影响，测量精度高；
[0019](3)
可同时测量氢同位素与杂质元素，适用于氢产品测量；
[0020](4)
质谱数据处理，计算简单；
[0021](5)
仪器设计
、
加工成本更低，适于商业生产；
[0022](6)
可以更小的成本，实现高分辨氢同位素质谱计同样甚至更好的效果
。
附图说明
[0023]图1为一种氢同位素产品测量用质谱计；
[0024]图中：1‑
进样管；2‑
支撑气体管；3‑
ECR
离子源；4‑
磁分析器；5‑
多接收检测器；6‑
能量吸收膜；7‑
能量探测器
。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明
。
[0026]本专利技术的氢同位素产品用质谱计主要由
ECR
离子源
、
磁分析器
、
多接收检测器和能量分析器四部分组成
。
[0027](1)
离子源采用
ECR
离子源设计，采用适当比例的支撑气体，确保产生且主要产生单原子离子；离子源引出的束流可在
1nA
‑
1mA
的范围内，并且连续可调，
ECR
离子源的微波频率在2‑
20GHz
范围
。
[0028](2)
质量分析器采用磁分析器设计，用于不同核素的分离
。
磁分析器由一个电磁铁构成，电磁场强度在0‑
1T
之间连续可调，磁场可实现
H
+
、D
+
、T
+
、C
+
、N
+
、O
+
六种信号的同时分离；
[0029](3)
多接收检测器用于测量离子信号强度
。
检测器采用9路设计，可采用法拉第杯
、
离子计数器等类型的检测器，实现
H
+
、D
+
、T
+
、C
+...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种氢同位素产品测量用质谱计，其特征在于：进样管
、
支撑气体管均与
ECR
离子源连接，
ECR
离子源引出的束流经磁分析器实现
H
+
、D
+
、T
+
、C
+
、N
+
、O
+
六种信号的同时分离，多接收检测器用于测量离子信号强度，不同离子穿过能量吸收膜后损失能量不同，通过能量探测器对不同能量的离子进行甄别
。2.
根据权利要求1所述的氢同位素产品测量用质谱计，其特征在于：磁分析器由一个电磁铁构成
。3.
根据权利要求2所述的氢同位素产品测量用质谱计，其特征在于：电磁铁电磁场强度在0‑
1T
之间连续可调
。4.
根据权利要求1所述的氢同位素产品测量用质谱计，其特征在于：多接收检测器采用9路设计
。5.
根据权利要求1所述的氢同位素产...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁正安，严煜，闫黎明，牛星星，代亚会，何海静，王跃龙，姜山，
申请(专利权)人：中核四零四有限公司，
类型：发明
国别省市：