机械泵对氦质谱检漏仪的灵敏度有一定影响。机械泵不能完全排除氦气分子,可能会导致检测结果出现误差,从而降低检测灵敏度。因此,在进行氦质谱检漏时,为了提高检测的精度和灵敏度,通常需要采用高真空泵或者涡旋分子泵等超高真空泵来配合使用,以更好地排除氦气分子,达到更高的检测灵敏度。
机械泵的主要作用是为涡轮分子泵的启动提供必要的前级真空。常用的机械泵主要包括涡旋干泵、隔膜泵和油密封机械泵。
隔膜泵抽速较低,但是体积小,一般用于小型的分子泵组。
油密封机械泵是过去用得最多的机械泵,特点是抽速大、极限真空好,缺点是普遍存在返油的情况,在超高真空系统中使用一般需要配备电磁阀(用于防止意外断电造成返油)和分子筛(吸附作用)。
近年来用得较多的是涡旋干泵,优点是使用相对简单,不会返油,但是抽速和极限真空要略差于油密封机械泵。
相比之下,分子泵可提供更高的真空度,能够将气体分子加速到高速,并使其在表面附着形成薄层,从而实现超高真空抽取。分子泵对于氦质谱检漏仪的检测精度提高很大,能够有效地排除氦气分子,减少检测误差。
分子泵的高转速使得它十分“脆弱”。一粒灰尘甚至气体本身都会对运转中的风扇造成巨大的伤害。所以分子泵只可以用来抽已经具有一定真空度的腔体,并且其出气端也要保证有较好的真空度防止气体倒灌伤害叶片。
涡轮分子泵是依靠高速旋转的叶片(通常在每分钟1000转左右)来实现气体的定向流动,泵的排气压力与进气压力之比称为压缩比。压缩比与泵的级数、转速和气体的种类有关,一般分子量大的气体压缩比较高。对氮的压缩比为 10∧8 ~10∧9;对氢为 10∧2 ~10∧4。涡轮分子泵的极限真空一般认为在 10∧-9到10∧-10 mbar。近年来随着分子泵技术的不断进步,极限真空有进一步提升。
由于涡轮分子泵的优势在分子流状态(气体分子的平均自由程远大于导管截面最大尺寸的流态)下才能体现,因此要求配有工作压力为 1~10∧-2Pa的前级真空泵。由于叶片高速旋转,如遭遇异物、抖动、撞击、共振或气体冲击,会造成分子泵的损伤或损坏。对初学者来说,最常见的损伤原因是操作失误造成的气体冲击。只有先用机械泵将腔体中的真空度抽至10Pa以下的时候,分子泵才可以启动。并且只要分子泵在启动状态,前级机械泵就要一致维持运转。启动和关闭都要严格遵循程序,否则就可能造成“机毁泵亡”哦。
机械泵引发共振也会导致分子泵的损坏。这种情况虽然比较少见,但因为较为隐蔽,不易发现,需要特别注意。
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