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氦质谱检漏仪的结构

氦质谱检漏仪的型号较多，但基本结构大同小异。它主要由质谱室、真空系统及电气部分组成。

（1）质谱室

不同类型的氦质谱检漏仪的质谱室结构大同小异，都是由离子源、分析器和收集器三部分组成，它们放在一个抽成高真空的质谱室外壳中

1）离子源

离子源的作用是使气体分子电离，形成一束具有一定能量的离子。它由灯丝（阴极）、离化室及离子加速极组成。

灯丝在真空中通电加热后发射电子，在离化室与灯丝之间的电场的作用下，电子加速穿过离化室顶部狭缝进入离化室，在离化室中与气体分子发生多次碰撞后损失能量，打到分子电离形成正离子，正离子在离化室与加速极之间的电原U（即离子加速电压）作用下，相继穿过离化室正面的矩形狭缝和加速极的矩形狭缝，由于加速电场对离子做的功转变为离子的动能，便形成具有一定能量的离子束。由于离子是由中性气体分子失去Z个带负电荷e的电子而形成的，所以离子电荷为正的Ze。由于各种气体的离子均受同一电场的加速，当它们的电荷量相等时，它们的能量相等，但由于质荷比不同，故运动速度也就不同。

分析器

分析器作用是使不同质荷比的离子按不同轨迹运动，从而将它们彼此分开，仅使氦离子通过其出口隙缝。分析器由一个外加均匀磁场及一个出口电极组成，如图4所示。磁场方向与离子束入射方向垂直。

由离子源出来的离子束射入它垂直的磁通密度为B的均匀磁场分析器中后，由于分析场中电场为零，所以离子仅受磁场的洛伦兹力作用而作半径为R的圆周运动。偏转半径R与质荷比M/Ze有关，当B及U一定时，相同质荷比的离子具有相同的运动半径，不同质荷比的离子将以不同的半径偏转而彼此分开。质荷比小的偏转半径小，质荷比大的偏转半径大。在偏转180°处，用一分析器出口电极将其他离子挡住，而使氦离子轨道对准出口电极上的狭缝，氦离子穿过狭缝到达离子收集极形成氦离子流。

收集极

收集极是对准出口电极狭缝安装的，其作用是收集穿过出口电极狭缝的氦离子并通过一个电阻输入到小电流放大器进行离子流的放大和测量。由于氦离子一般只有10-13~10-12A，要使小电流放大器一极输入信号电压足够大，则输入电阻必需很大（一般高于1010欧），一级放大用的静电计管必须要高度绝缘，所以把高阻及静电计管放在高真空的质谱室中。

真空系统

仪器的真空系统提供质谱正常工作所需要的真空条件，不同型号的检漏仪其真空系统有较大的差别。图5为常见的普通型氦质谱检漏仪真空系统。

质谱检漏仪通常选择氦气作示踪气体，主要原因如下：

（1）氦在空气中及真空系统残余气体中的含量少（在空气中约含5×10-6），在材料出气中也很少，因此本底压力小，输出的本底电流也小。正因为本底小，由某些原因引起本底的波动，亦即本底噪声也就小，因此微小漏率也就能反应出来，灵敏度高。

（2）氦的质量小（相对分子质量为4），易于穿过漏孔。这样，氦较除氢以外的其他气体通过同一漏孔的漏率就大，容易发现，灵敏度高。

（3）氦是惰性气体，不与被检件器壁起化学反应，不会污染被检件，使用安全。

（4）在氦两侧的离子是氢（质荷比为2）和双电荷原子碳（质荷比为6），质荷比都与氦相差较大。这样，它们在分析器中的偏转半径相差也大，容易分开，调氦峰时，不易受其他离子的干扰，因此就降低了对分析器制造精度的要求，易于加工。同时，分析器出口电极及离子源加速极的隙缝也可以加大，使更多的氦离子通过，提高了仪器灵敏度。

（5）氦在被检件及真空系统中不易被吸附，容易被抽走。这样检出一个漏孔可以使氦信号迅速消失以便继续进行检漏，提高了仪器的检漏效率。

氢气有些性能（如质量小、易通过漏孔）比氦还好，然而由于氢一方面有危险，另一方面在油扩散泵中，由于油受热裂解会产生大量的碳和氢，使氢本底极高且波动大，以致灵敏度大大降低，所以很少采用。