一种大量程可调节移动式真空质谱测量设备的制作方法

本发明涉及一种测量设备，具体为一种大量程可调节移动式真空质谱测量设备，属于真空质谱测量设备应用技术领域。

背景技术：

在回旋加速器中，在电场与磁场的共同作用下，等离子体会发生定向偏转和加速，最终会通过输运线传输到治疗头。高真空的作用在于可以提高等离子体的平均自由程，减少等离子体在偏转和加速过程中与真空中其他粒子发生碰撞，从而导致偏离偏转方向。

现有的回旋加速器的加速腔内真空中，常常会有残余气体，残余气体成分主要来自于内部材料表面气体释放、真空泄漏、气体渗透等方式，残余气体会降低加速腔中的真空度，导致等离子体定向偏转的轨迹发生误差，降低了等离子体的治疗质量。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决现有的回旋加速器的加速腔内真空中，常常会有残余气体，残余气体会降低加速腔中的真空度，导致等离子体定向偏转的轨迹发生误差，降低了等离子体的治疗质量的问题，而提出一种大量程可调节移动式真空质谱测量设备。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种大量程可调节移动式真空质谱测量设备，包括差分真空室、抽气机组、差分真空规pkr251、进气口真空规、四级杆质谱计rga、cf100插板阀一、cf35插板阀二、vat590微调阀、kf40角阀和真空管路，所述差分真空室底部通过cf100插板阀一与抽气机组相连接，通过设计差分管路、差分真空室及抽气机组对主真空室气体采样分析，实现将四级杆质谱计的使用范围上限扩大到10⁵pa(常见的四级杆质谱计的使用范围在10^-2～10^-5pa)，实现质谱计量程有效覆盖加速器真空运行全过程，通过差分真空规可测得差分真空室内部压强变化，同时可将内部压强值反馈，通过软件判断实现对阀门开合度的控制，从而实现根据差分真空室内部压力变化自动调节采样比例，提高分析精度。摆脱固定式流导对测量精度的限制，差分真空室侧面有两个接口法兰，其中一个所述接口法兰通过三通分别与差分真空规pkr251和四级杆质谱计rga连接，另一个所述接口法兰通过三通分别与两条差分支路连接，两条所述差分支路通过一个三通和四通相连接,所述真空管路包括cf40波纹管一和cf16波纹管二，该测量设备可利用不锈钢铝型材做成移动式测量站，不需要固定式接在加速器上，可根据测量要求不同，调整接口位置。使应用环境更加灵活，该测量设备相对于传统氦质谱检漏仪在回旋加速器领域拥有更多判定依据。首先在泄漏类型上，可以清楚判定内外漏类型；其次在加速器高功率实验过程中，通过质谱检测可以判断出气类型；最后可以量化合腔前的壁处理效果是否满足要求，对壁条件提供更多判断依据。使应用领域更加广泛；

其中，cf35插板阀二所在支路通过cf40波纹管一连接；

vat590微调阀所在支路通过cf16波纹管二连接，所述四通上还连接有进气口真空规。

本发明的进一步技术改进在于：所述cf40波纹管一的内径为φ35mm，且所述cf16波纹管二的内径为φ16mm。

本发明的进一步技术改进在于：所述进气口真空规通过四通连接有kf40角阀，且进气口真空规设置在kf40角阀与cf35插板阀二之间。

本发明的进一步技术改进在于：所述差分真空室、cf35插板阀二、进气口真空规和kf40角阀内部之间相互连通。

本发明的进一步技术改进在于：所述cf35插板阀二通过四通连接有vat590微调阀。

本发明的进一步技术改进在于：所述vat590微调阀的控制精度极高，可实现0-100.000％开合度的动态有效变化，且变化时间较短。

本发明的进一步技术改进在于：所述进气口真空规与差分真空规将真空管路前后真空度反馈，通过软件判断后控制vat590微调阀与cf35插板阀的开合，实现在保证四级杆质谱计正常工作的情况下，提高采样率，进而实现测试精度的最优化。

该测量设备的工作方法具体包括以下步骤：

步骤一：将测量设备与主真空室连通之前，需要将设备的抽气机组运行，使内部差分真空室内部达到极限真空(～10^-5pa)，此时两条差分支路上阀门都处于关闭状态；

步骤二：将测量设备与主真空室连通，进气口真空规读取与主真空连接处真空，通过软件判断，实现阀门的开合，一般情况下阀门的工作范围如下：

a)在主真空处于低真空甚至是大气情况下(10⁵～10^-1pa)，通过软件控制vat590微调阀的开合度可以实现差分真空室内真空度动态维持在10^-2～10^-3pa。不仅保证质谱计正常工作，同时也使其一直处在分析精度最高的工作区间。

b)在主真空处于中真空甚至是高真空情况下(10^-2～10^-5pa)，此时即使微调阀完全打开也无法保证精度，需要通过软件控制cf35插板阀打开，以提高系统流导，获得更高的采样率。

质谱计的分析过程可以连续监测。阀门的控制也一直处于软件的动态调节中，软件的判断取自于进气口真空规与差分真空规的双重反馈。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该设备可以实现a大量程，相对于传统四级杆质谱计(工作范围：10^-2～10^-5pa)而言，该质谱测量设备可实现四级杆质谱计在10⁵～10^-5pa情况下正常工作，扩大了工作范围；b移动式，该测量设备可利用不锈钢铝型材做成移动式测量站，不需要固定式接在加速器上，可根据测量要求不同，调整接口位置，使用更加灵活；c自动调节采样率，通过差分真空规可测得差分真空室内部压强变化，同时可将内部压强值反馈，通过软件判断实现对阀门开合度的控制，从而实现根据差分真空室内部压力变化自动调节采样比例，提高分析精度；d气体成分分析多样性，可分析相对分子质量数在1-100的气态分子的气体分压与含量情况，分析结果相较检漏仪更加丰富。该设备能够有效地分析内真空中的残余气体成分有助于分析气体成分的主要来源，从而采取针对性措施提高真空度；该设备具有良好的社会效益，适合推广使用。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明整体结构连接示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，一种大量程可调节移动式真空质谱测量设备，包括差分真空室、抽气机组、差分真空规pkr251、进气口真空规、四级杆质谱计rga、cf100插板阀一、cf35插板阀二、vat590微调阀、kf40角阀和真空管路，所述差分真空室底部通过cf100插板阀一与抽气机组相连接，通过设计差分管路、差分真空室及抽气机组对主真空室气体采样分析，实现将四级杆质谱计的使用范围上限扩大到10⁵pa(常见的四级杆质谱计的使用范围在10^-2～10^-5pa)，实现质谱计量程有效覆盖加速器真空运行全过程，通过差分真空规可测得差分真空室内部压强变化，同时可将内部压强值反馈，通过软件判断实现对阀门开合度的控制，从而实现根据差分真空室内部压力变化自动调节采样比例，提高分析精度。摆脱固定式流导对测量精度的限制，差分真空室侧面有两个接口法兰，其中一个所述接口法兰通过三通分别与差分真空规pkr251和四级杆质谱计rga连接，另一个所述接口法兰通过三通分别与两条差分支路连接，两条所述差分支路通过一个三通和四通相连接,所述真空管路包括cf40波纹管一和cf16波纹管二，该测量设备可利用不锈钢铝型材做成移动式测量站，不需要固定式接在加速器上，可根据测量要求不同，调整接口位置。使应用环境更加灵活，该测量设备相对于传统氦质谱检漏仪在回旋加速器领域拥有更多判定依据。首先在泄漏类型上，可以清楚判定内外漏类型；其次在加速器高功率实验过程中，通过质谱检测可以判断出气类型；最后可以量化合腔前的壁处理效果是否满足要求，对壁条件提供更多判断依据。使应用领域更加广泛；

其中，cf35插板阀二所在支路通过cf40波纹管一连接；

vat590微调阀所在支路通过cf16波纹管二连接，所述四通上还连接有进气口真空规。

作为本发明的一种技术优化方案，所述cf40波纹管一的内径为φ35mm，且所述cf16波纹管二的内径为φ16mm。

作为本发明的一种技术优化方案，所述进气口真空规通过四通连接有kf40角阀，且进气口真空规设置在kf40角阀与cf35插板阀二之间。

作为本发明的一种技术优化方案，所述差分真空室、cf35插板阀二、进气口真空规和kf40角阀内部之间相互连通。

作为本发明的一种技术优化方案，所述cf35插板阀二通过四通连接有vat590微调阀。

该测量设备的工作方法具体包括以下步骤：

步骤一：将测量设备与主真空室连通之前，需要将设备的抽气机组运行，使内部差分真空室内部达到极限真空(～10^-5pa)，此时两条差分支路上阀门都处于关闭状态；

步骤二：将测量设备与主真空室连通，进气口真空规读取与主真空连接处真空，通过软件判断，实现阀门的开合，一般情况下阀门的工作范围如下：

a)在主真空处于低真空甚至是大气情况下(10⁵～10^-1pa)，通过软件控制vat590微调阀的开合度可以实现差分真空室内真空度动态维持在10^-2～10^-3pa。不仅保证质谱计正常工作，同时也使其一直处在分析精度最高的工作区间。

b)在主真空处于中真空甚至是高真空情况下(10^-2～10^-5pa)，此时即使微调阀完全打开也无法保证精度，需要通过软件控制cf35插板阀打开，以提高系统流导，获得更高的采样率。

质谱计的分析过程可以连续监测。阀门的控制也一直处于软件的动态调节中，软件的判断取自于进气口真空规与差分真空规的双重反馈。

本发明的有益效果是：该设备可以实现a大量程，b移动式，c自动调节采样率，d气体成分分析多样性，该设备能够有效地分析内真空中的残余气体成分有助于分析气体成分的主要来源，从而采取针对性措施提高真空度；该设备具有良好的社会效益，适合推广使用。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。