Анализ остаточных газов , присутствующих в вакуумных камерах , основанный на различиях в их теплотах адсорбции , называется термосорбционной масс-спектрометрией .
Для проведения анализа в камеру с
исследуемым газом , имеющую обычный манометрический преобразователь ,
необходимо поместить прогреваемую прямым пропусканием электрического тока
вольфрамовую нить , которая перед началом работы обезгаживается прогревом до
2500 К . После охлаждения на поверхности нити адсорбируются молекулы остаточных
газов . Степень покрытия поверхности молекулами остаточных газов при можно рассчитать по
формуле
(1) ,
где
– парциальное давление
– газа ;
– время установления
адсорбционного равновесия ;
;
;
среднее
время нахождения молекулы в адсорбционном состояние ; – теплота адсорбции
– газа .
Время выбирают достаточным
для того , чтобы экспонентой в выражение ( 1 )
можно было пренебречь .
Минимально необходимое время
определяют экспериментально . При увеличение выходной сигнал
сначала линейно возрастает , а затем при
:
.
При нагревании нити происходит
десорбция поглощенных газов . При этом в камере , внутри которой находится нить
и манометрический преобразователь ,
давление повысится на величину , где
– поверхность нити ;
– газа ;
Повышение давления для газов с различной
температурой адсорбции происходит при различных температурах нити , что и используется для определения
состава и количества остаточных газов .
Если адсорбирующую поверхность
предварительно охладить до температуры жидкого азота , то можно провести анализ
газов , имеющих малое значение теплоты адсорбции . На рис. 1 представлен пример
масс-спектра , полученного термодесорбционным
масс-спектрометром . Там же показано изменение температуры нити Т .
Существенное отличие этого масс спектра от получаемых на ионизационных
газоанализаторах состоит в том , что пики располагаются не в последовательности
возрастания массовых чисел , а в
порядке увеличения теплот адсорбции . Этим прибором хорошо разрешаются пики
газов и
, имеющих одинаковое
массовое число .
При расшифровке масс-спектров смеси газов следует учитывать наличие на поверхности адсорбционных центров с различной теплотой десорбции . При этом каждый газ может иметь несколько термособционных пиков . для повышения чувствительности прибора следует увеличивать адсорбирующую поверхность , например путем нанесения активных адсорбентов или травления .
400 |
300 |
200 |
25 |
50 |
75 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
|||||
![]() |
Л.Н. Розанов . Вакуумная техника .
Москва « Высшая школа » 1990 .
{ Slava KPSS }