真空系統(tǒng)中的反擴(kuò)散和分壓測(cè)量

目前，真空獲得技術(shù)已由超高真空發(fā)展到10-10Pa—10-11Pa的極高真空階段。在超高真空和極高真空下，容器內(nèi)部的氣體組分和容器內(nèi)部的表面狀態(tài)關(guān)系十分密切。雅之雷德機(jī)電科技在研究這種條件下的真空物理和真空化學(xué)過程時(shí)，除了需要了解容器內(nèi)部的表面狀態(tài)外，還必須知道容器內(nèi)的氣體組分和相應(yīng)的分壓力。

超高真空系統(tǒng)的全壓力測(cè)量除了最早采用的B-A型超高真空規(guī)外，又發(fā)展了許多極高真空規(guī)，如冷陰極磁控規(guī)、抑制規(guī)和彎注規(guī)等。但對(duì)許多研究工作來說，僅靠全壓力數(shù)據(jù)是不夠的。例如真空系統(tǒng)中的吸附、凝結(jié)、脫附過程等，它涉及到容器表面和系統(tǒng)內(nèi)部物質(zhì)和殘余氣體分子的相互作用。這時(shí)獲得系統(tǒng)內(nèi)氣體組分和分壓力的數(shù)據(jù)比全壓力數(shù)據(jù)更能說明問題。

真空條件下的氣體分析和分壓力測(cè)量通常是由動(dòng)態(tài)質(zhì)譜計(jì)完成的。

第一個(gè)動(dòng)態(tài)質(zhì)譜計(jì)——射頻速度過濾器是于1926年提出的。其它的動(dòng)態(tài)質(zhì)譜計(jì)如射頻質(zhì)譜計(jì)、回旋質(zhì)譜計(jì)、飛行時(shí)間質(zhì)譜計(jì)和四極質(zhì)譜計(jì)都是于20世紀(jì)40年代末到50年代初提出的。早期的儀器主要用于同位素測(cè)量、帶電粒子的質(zhì)荷比測(cè)量。但當(dāng)耐正值真空技術(shù)處于向超高真空發(fā)展的重要階段，因此這些質(zhì)譜計(jì)出現(xiàn)不久就被作為專用的真空質(zhì)譜計(jì)了。

真空分析質(zhì)譜計(jì)按其能否進(jìn)行定量分析，可分為殘氣分析器和分壓力計(jì)。所謂分壓力計(jì)是指能滿足一定的定量分析精度要求的真空分析器。

在使用擴(kuò)散泵的真空系統(tǒng)中，還有一個(gè)反擴(kuò)散的問題。在擴(kuò)散泵中氣流不僅發(fā)生在抽氣方向上，而且有少量的氣體分子沿蒸氣流的反方向流動(dòng)，發(fā)生由低真空端向高真空端的擴(kuò)散，這種現(xiàn)象叫做反擴(kuò)散。反擴(kuò)散的程度與擴(kuò)散泵的壓縮比有關(guān)，壓縮比越大，反擴(kuò)散越小，而壓縮比又與氣體質(zhì)量有關(guān)。輕的氣體，壓縮比P 出/P入 要比重的氣體小得多。對(duì)四級(jí)擴(kuò)散泵P 出/P入 約為107-106對(duì)高真空系統(tǒng)來說，反擴(kuò)散的影響并不重要，但對(duì)超高真空系統(tǒng)就必須考慮反擴(kuò)散對(duì)極限真空的限制。如果采用擴(kuò)散泵獲得極高真空，就要將兩個(gè)擴(kuò)散泵串聯(lián)起來，這樣前級(jí)擴(kuò)散泵降低了主擴(kuò)散泵的出口壓力，因而降低了主泵的反擴(kuò)散。實(shí)驗(yàn)證明，用這種方法可以改善極限真空。