МИ-1201质谱计真空系统优化

程 栋

（中核陕西铀浓缩有限公司，陕西汉中 723312）

0 引言

铀同位素质量丰度是铀浓缩工厂产品质量控制中较为重要的指标。МИ-1201质谱计作为进口设备，主要用于工艺在线铀同位素丰度测定。由于维持高真空环境的离子泵在拆源维护后启动时需要一定的预真空环境，该部分真空由碳吸附泵完成。碳吸附泵的操作较为复杂，离子泵启动时间较长，不利于质谱计的及时恢复。对该型号质谱计使用分子泵机组替换碳吸附泵具有重要意义。

1 МИ-1201质谱计真空系统

МИ-1201质谱计的真空系统原理见图1。碳吸附泵组件由碳吸附泵 NS1，NS2，截止阀 VH1，VH2，放气阀 VP1，VP2，电阻规PT1以及真空管道组成。碳吸附泵为低温冷凝泵，通过截止阀VH6与质谱计高真空区域连接，为分析室钛泵NM1和离子源钛泵NM2提供预真空。通过VH4阀与放大器区域连接。碳吸附泵体中填充优质活性炭，泵体外壳套液氮即可对质谱计高真空区域抽空；在碳吸附泵抽空过程中，需反复对其泵体加热除气和冷冻，该部分耗时较长，操作维护繁琐。

2 真空系统优化改造

2.1 分子泵机组选型

碳吸附泵的主要作用是为钛泵启动提供预真空，综合考虑钛泵启动需要的前级真空、泵的抽速以及拆源维护时增加互换性，最终选用FJ-110分子泵机组作为碳吸附泵的替代泵。该分子泵机组能提供10-6Pa量级的预真空，满足离子泵的启动要求，且搭配有机械泵、分子泵、分子泵控制器、双路复合真空计（可同时测量机械泵口和分子泵口的真空），所有部件整体装配在机笼里，自带漏电断路器。其使用的机械泵、分子泵的标称抽速、极限真空满足使用要求；机笼底座安装4个万向轮，可以灵活移动。

2.2 接口设计

设计加工分子泵机组与质谱计连接的非标连接件，主要用来密封原碳吸附泵接口及将其转接，该非标连接件一端为非标螺纹，另一端为KF25标准接口。

2.3 分子泵机组安装调试

接口加工完成后将原有碳吸附泵拆除，然后连接加工好的非标连接件，配合KF25规格波纹管的使用，将FJ-110分子泵机组连接至质谱计真空系统。优化后的真空系统如图2所示。

图2 优化后的真空系统

3 性能测试

采用分子泵机组替代碳吸附泵优化改造后，对抽空能力进行测试，测试结果如表1所示。

表1 分子泵机组应用后性能测试结果

4 结语

МИ-1201型质谱计真空系统优化改进后，提高了离子泵启动预真空，减少离子泵启动时间，同时大大提高了放大器区域真空抽空效率，为相似进口专用分析仪器真空系统的优化改进提供参考。