用MAT253同位素质谱仪测定氕-氘混合气组分.pdfVIP

维普资讯 356 中国工程物理研究院科技年报 吸峰)。Wolfer认为，氦团簇演化为高压氦泡的过程中，氦泡分离出的自间隙原子在泡附近形成位错环，当 泡压达到一定压力时就会冲出位错环，最后逐渐形成位错网，贯穿至材料表面 。这发生在金属氚化物时效 约 1．5a(即He／Ti~12．O％)。因此该低温区的氦释放可归结为材料近表面的氦。 将获得各释放温度区间的氦释放份额列于表 1。从表 1可以看出，随着样品中氦含量的增加，越来越 多的氦集中于低温区释放。这种变化主要体现在He与Ti的摩尔比小于 10．O％的样品中。当样品中He与 Ti的摩尔比大于 10．O％，这种趋势减弱或基本保持不变。这表明，当He与Ti的摩尔比大于 10．O％，钛膜 中的孤立氦原子绝大部分已被氦泡和团簇所捕获。 表 1 各温区氦释放份额 采用Redhead分析模型，计算了各解吸峰活化能。将各解吸峰峰温和活化能随氦含量的变化关系示于 图3。由图3可以看出，随氦含量的增加，处于同一束缚状态氦的解吸活化能逐渐降低，特别是处于中温 区的第二、三解吸峰尤为明显。 { 蜒 图 3 解吸峰温、活化能与氦浓度的关系 根据以上分析，可 以发现采用磁控溅射法制备含氦钛膜中的氦至少存在4种束缚状态，不同温区释放 的氦可归结为氦的不同存在形式；THDS谱还获得了实验样品中氦的热解吸规律，即随着氦浓度的增加， 氦有集中于低温释放的趋势，其释放活化能逐渐降低 。 5—51 用 253同位素质谱仪测定氕一氘混合气组分 黄 刚 刘文科 龙兴贵 在氕一氘混合气体与贮氢金属反应的过程中，为了更好地进行氢同位素效应的研究，需要利用质谱分 析各阶段混合气体的百分组成。根据计算，需要分辨率为 1300以上的质谱才能将D和H2形成的质量重 叠峰分开。本工作采用的MAT253同位素质谱仪的分辨率仅为25，因此需要建立一种分析方法处理质量重 叠峰以达到分析氕一氘混合气的 目的。本实验在借鉴 已报道的同位素分析方法的基础上，采用氢分子离解 系数处理质量重叠峰，同时考查并优选了一些对氢分子离解系数产生影响的因素，在MAT253同位素质谱 仪上实现了不同组成的氕一氘混合气的定量分析。 MAT253质谱仪采用灯丝加高压产生的电子来轰击气体分子产生离子。由于灯丝有一定的寿命，所以 一 般灯丝都是在分析时才开启，在分子离解系数测定过程中，发现灯丝的工作状态与其加热时间有关，灯 丝刚开启时，其工作状态很不稳定，氕／氘分子离子强度随时间的变化下降很快，在 1．5h以后逐渐趋于平 维普资讯 化学与化工 357 衡。所以，分子离解系数和混合气体的峰强应该在灯丝开启 1．5h后测定才较为准确。 MAT253质谱仪采用贮样罐双路进样系统进样 ，每次进样时气体压力不同，这将造成分子离解系数的 差别。由测定的分子离解系数随贮样罐压力的变化曲线可知，随着贮样罐气体压力的增大，分子离解系数 呈一定的规律逐渐下降。所以，一种求解离解系数的方法是绘制分子离解系数工作曲线，每次实验时读取 贮样罐气体压力来计算分子离解系数；另一种方法是调节贮样罐体积来固定每次实验的进样压力，从而固 定分子离解系数。 测定每种质量数的离子强度有两种方法，一种是全谱扫描法，即对包含所需离子峰的某个磁场段进行 逐一扫描，将所需的几个离子峰逐一扫描出来，通过坐标确定离子强度；另一种是跳峰法，即在磁场控制 器里将磁场直接改变到所需的某个点，通过峰强显示器读取离子强度。实验测定发现，两种方法所得的系 数存在微小的差别。但只要系数测定方式和实验时测定方式相同，两种方式所得到的样 品组成结果都在相 对标准偏差范围以内。 综合考虑上述各种因素，选定贮样罐的压强为 5000Pa，分析器真空度为5．2×lO Pa时，采用全谱扫 描法测定离解系数等参数，方法验证和实验测定时以同样的条件进行