《真空技术+真空计+用于分压力测量的四极质谱仪特性gbz+42625-2023》详细解读

《真空技术真空计用于分压力测量的四极质谱仪特性gb/z42625-2023》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4符号和缩略语5不同应用状况下要求或推荐的特征参数5.1一般要求5.2QMS的一般特性5.3漏率测量与监测(氦气泄漏)contents目录5.4漏率监测(空气泄漏)5.5漏率监测(水泄漏)5.6残余气体分析5.7放气率测试6表征QMS的真空系统6.1一般要求6.2用于表征的单一气体真空系统6.3用于表征的混合气体真空系统7表征与校准程序contents目录7.1一般要求7.2质量分辨率7.3最小可检分压力(pMDPP)7.4最小可检浓度(CMDC)7.5动态范围7.6灵敏度与干扰效应比7.7线性响应范围7.8相对灵敏度系数7.9图形模式(裂解模式)contents目录7.10QMS的放气率7.11QMS的抽速8测量不确定度8.1一般要求8.2质量分辨率的不确定度8.3pMDPP的不确定度8.4最小可检浓度的不确定度(CMDC)8.5动态范围的不确定度8.6灵敏度的不确定度contents目录8.7线性响应范围的不确定度8.8相对灵敏度系数的不确定度8.9图形系数的不确定度8.10放气率和抽速的不确定度8.11QMS特性参数的长期稳定性9报告结果附录A(资料性)不同流动状态下,由泄漏元件前置存储容器内的已知气体混合物,估算测量室内的气体成分contents目录参考文献011范围本标准规定了用于分压力测量的四极质谱仪（以下简称质谱仪）的术语和定义、技术要求、测试方法、检验规则及标志、包装、运输和贮存。本标准适用于测量气体成分分压力的四极质谱仪，其它类型的质谱仪可参照使用。本标准不适用于有特殊要求的专用质谱仪。1范围022规范性引用文件详细列出所引用的国家标准、行业标准以及国际标准。确保所引用文件的时效性，及时更新并替换过时的引用文件。对引用文件进行归类整理，便于使用者查找和参考。2规范性引用文件033术语和定义四极质谱仪一种利用电场或磁场对气体离子进行质量分析的真空计量仪器，可测量分压力。分压力混合气体中某一组分所贡献的压力，通过四极质谱仪可独立测量。灵敏度四极质谱仪对特定质量数离子的响应程度，影响分压力的测量精度。3术语和定义044符号和缩略语P表示压力或分压力的符号，单位通常为帕斯卡（Pa）。V表示体积的符号，用于描述与压力相关的容器或空间大小。T表示温度的符号，常用于压力测量中的温度修正。4符号和缩略语055不同应用状况下要求或推荐的特征参数03稳定性在连续工作过程中，四极质谱仪应保持良好的稳定性，确保长时间分析结果的可靠性。01灵敏度四极质谱仪应具有高灵敏度，能够检测低浓度的气体成分，确保准确分析样品中的微量组分。02分辨率仪器应具备高分辨率，能够区分不同质量数的气体分子，提高气体分析的准确性。5不同应用状况下要求或推荐的特征参数065.1一般要求仪器结构与设计01四极质谱仪应符合相关标准和规范，确保机械结构的稳定性和可靠性。同时，应合理设计各部件，以便于安装、调试和维护。性能指标02四极质谱仪应具备优良的性能指标，包括分辨率、灵敏度、稳定性等。这些指标应满足国家标准或行业标准的要求，以确保测量结果的准确性和可靠性。安全防护03为确保操作人员的安全，四极质谱仪应配备相应的安全防护装置，如防护罩、接地线等。此外，使用前应详细阅读产品说明书，并严格遵守操作规程，防止意外事故的发生。5.1一般要求075.2QMS的一般特性123QMS（四极质谱仪）具有高灵敏度，能够测量非常低的分压力，这使得它在真空技术中具有重要的应用价值。可测量极低分压力由于QMS的高灵敏度，它能够准确地检测和识别不同的气体成分，提供精确的测量结果。准确度高高灵敏度确保了QMS在低分压力环境下的稳定性和可靠性，为真空系统的正常运行提供有力支持。可靠性强5.2QMS的一般特性085.3漏率测量与监测(氦气泄漏)质谱仪检测利用四极质谱仪对氦气分子进行高精度检测，通过测量氦气分子的分压力来确定泄漏情况。泄漏率计算根据检测到的氦气分压力变化，结合相关参数和公式，计算出泄漏率。灵敏度与准确性高灵敏度的质谱仪能够检测到微小的氦气泄漏，确保测量结果的准确性。5.3漏率测量与监测(氦气泄漏)095.4漏率监测(空气泄漏)利用四极质谱仪的高灵敏度，通过监测空气中特定气体的分压变化，从而确定系统的漏气情况。真空计测量法向被检系统充入氦气，通过四极质谱仪检测氦气浓度变化，以此判断漏孔位置和漏率大小。氦质谱检漏法在系统达到一定真空度后，关闭所有阀门，记录压力上升情况，通过计算得出漏率。累积法5.4漏率监测(空气泄漏)105.5漏率监测(水泄漏)氦质谱检漏法利用氦气作为示踪气体，通过质谱仪检测氦气浓度变化来确定漏孔位置和漏率大小，具有高灵敏度和准确性。红外热像法通过红外热像仪捕捉泄漏点周围温度场的变化，从而确定水泄漏的位置和程度，适用于难以接触或复杂结构的真空系统。压力变化法通过监测真空系统内压力的变化来判断是否有水泄漏，适用于较小漏率的情况。5.5漏率监测(水泄漏)115.6残余气体分析

5.6残余气体分析定义残余气体是指在真空系统中，除了被测气体外，由于各种因素（如漏气、脱附等）而存在的其他气体成分。影响系统真空度残余气体的存在会对系统的真空度造成影响，从而影响实验或生产工艺的准确性和稳定性。气体成分复杂残余气体可能包含多种气体成分，如氢气、氮气、氧气、水蒸气等，这些气体的性质和浓度可能对实验或生产产生影响。125.7放气率测试静态升压法在一定时间内对真空系统抽真空后关闭阀门，通过测量压力上升速率计算放气率。动态流量法在真空系统中连续抽气，通过测量稳定状态下的气体流量来计算放气率。气体累积法收集一段时间内从真空系统中放出的气体，通过测量其总体积来计算放气率。5.7放气率测试136表征QMS的真空系统提供高真空环境，保证QMS的正常运行和测量精度。真空室真空泵压力传感器抽取真空室中的气体，维持所需的真空度。实时监测真空室内的压力变化。0302016表征QMS的真空系统146.1一般要求四极质谱仪的设计应满足真空计的要求，确保其能够在真空环境中稳定工作，并提供准确的分压力测量数据。仪器设计仪器应具备一定的性能指标，包括分辨率、灵敏度、测量范围等，以保证在不同真空度条件下均能获得可靠的测量结果。性能参数四极质谱仪应具备完善的安全防护措施，确保操作人员在使用过程中的安全性，如防电击、防辐射等。安全防护6.1一般要求156.2用于表征的单一气体真空系统提供高真空环境，用于放置四极质谱仪及被测气体。真空室确保真空室内达到所需真空度，以排除其他气体干扰。真空泵精确控制被测单一气体进入真空室，保持稳定的分压。气体引入系统6.2用于表征的单一气体真空系统166.3用于表征的混合气体真空系统真空泵用于抽取真空室内的气体，以达到试验所需的真空度。气体源提供试验所需的各类气体，应具备稳定的流量控制和压力调节功能。真空室具有足够容积，以容纳试验所需的混合气体，并保持稳定的真空度。6.3用于表征的混合气体真空系统177表征与校准程序确定测量范围明确四极质谱仪的测量范围，包括可测量的最小分压力和最大分压力，以确保仪器的准确使用。分析测量准确性通过对比已知浓度的标准气体，评估四极质谱仪的测量准确性，确保其测量结果的可靠性。评估稳定性与重复性在连续工作条件下，观察四极质谱仪的测量结果是否稳定，并评估其测量结果的重复性，以判断仪器的性能稳定性。7表征与校准程序187.1一般要求设备结构与材质仪器应满足相关的电气安全要求，包括绝缘电阻、接地电阻、耐压等指标，以确保操作人员和设备的安全。电气安全电磁兼容性四极质谱仪应具有良好的电磁兼容性，能够抵抗外界电磁干扰，确保测量结果的准确性和稳定性。四极质谱仪应采用适当的结构和材料，以确保在真空环境中稳定工作，同时减少对测量结果的干扰。7.1一般要求197.2质量分辨率质量分辨率指四极质谱仪能够分辨相邻质荷比离子的能力。定义高质量分辨率可确保准确识别不同气体成分，提高分压测量的准确性。重要性质量分辨率受仪器设计、制造工艺及操作条件等多因素影响。影响因素7.2质量分辨率207.3最小可检分压力(pMDPP)010203定义及重要性最小可检分压力是指四极质谱仪能够检测到的最小分压力值，是衡量仪器灵敏度的重要指标，对于保证测量结果的准确性和可靠性具有重要意义。影响因素最小可检分压力受多种因素影响，包括质谱仪的本身性能、测量环境的干扰以及操作人员的技能水平等。因此，在使用四极质谱仪进行分压力测量时，需综合考虑各种因素，以获得最佳的测量结果。优化方法为提高最小可检分压力的测量效果，可采取一系列优化措施，如改进仪器结构设计、提高制造工艺水平、加强测量环境的屏蔽与接地以及提升操作人员的专业技能等。这些措施的实施将有助于降低测量误差，提升四极质谱仪在分压力测量领域的应用价值。7.3最小可检分压力(pMDPP)217.4最小可检浓度(CMDC)定义及重要性最小可检浓度是指四极质谱仪能够可靠检测到的最小气体浓度。这一指标对于评估仪器的灵敏度和性能至关重要，尤其在高纯度气体分析或微量气体检测等应用场景中。影响因素影响最小可检浓度的主要因素包括质谱仪的真空度、电离源强度、检测器效率以及信号处理技术等。这些因素共同决定了仪器对微量气体的检测能力。优化方法为了降低最小可检浓度，可以采取一系列优化措施，如提高真空系统的抽气速率和极限真空度，优化电离源结构和提高电离效率，采用高灵敏度的检测器以及改进信号处理技术等。这些措施有助于提高四极质谱仪对微量气体的检测灵敏度和准确性。7.4最小可检浓度(CMDC)227.5动态范围定义与说明动态范围是指四极质谱仪能够测量的最小分压力与最大分压力之间的比值。它反映了仪器在不同分压力条件下的测量能力。影响因素动态范围受多种因素影响，包括质谱仪的灵敏度、稳定性、分辨率以及信号处理技术等。这些因素共同决定了仪器在测量过程中对于不同分压力的响应和准确性。重要性及应用动态范围是评价四极质谱仪性能的重要指标之一。一个具有较宽动态范围的仪器能够更好地适应不同分压力环境下的测量需求，为科研、工业生产等领域提供更可靠的数据支持。7.5动态范围237.6灵敏度与干扰效应比7.6灵敏度与干扰效应比灵敏度定义指四极质谱仪在规定条件下，对待测气体分压力变化的响应能力。影响因素包括质谱仪的本身设计、制造工艺、检测器性能等。提高方法优化仪器结构，选用高性能检测器，提高信噪比等。247.7线性响应范围要点三定义与说明线性响应范围是指四极质谱仪在测量分压力时，其输出信号与输入压力之间呈线性关系的范围。在该范围内，仪器能够准确地测量和反映压力变化。0102影响因素线性响应范围受多种因素影响，包括仪器本身的灵敏度、稳定性、校准方法等。此外，被测气体的性质、压力范围以及测量环境的干扰等也会对线性响应范围产生影响。重要性及应用线性响应范围是评价四极质谱仪性能的重要指标之一。在真空技术领域，四极质谱仪被广泛用于分压力的精确测量。线性响应范围的确定有助于确保测量结果的准确性和可靠性，为科研实验、工业生产等领域提供有力支持。037.7线性响应范围257.8相对灵敏度系数描述不同气体组分对四极质谱仪响应程度的比值。用于比较不同气体在相同条件下的信号强度。是四极质谱仪重要的性能指标之一。7.8相对灵敏度系数267.9图形模式(裂解模式)与其他模式的区别与常规的扫描模式不同，裂解模式更注重于分子裂解过程的研究，能够提供更深入的样品组分信息。应用领域的特殊性裂解模式在材料科学、化学分析等领域具有广泛的应用，为科研人员提供了强有力的分析手段。描述质谱仪的特定工作方式裂解模式是指四极质谱仪在特定条件下，通过裂解样品分子来获得分压力测量数据的工作模式。7.9图形模式(裂解模式)277.10QMS的放气率指在规定条件下，四极质谱仪内部材料释放出的气体分子数占总气体分子数的比例。指在规定条件下，四极质谱仪在工作过程中，内部材料持续释放出的气体分子造成的分压变化。静态放气率动态放气率7.10QMS的放气率287.11QMS的抽速抽速定义QMS（四极质谱仪）的抽速是指在一定条件下，单位时间内从被测真空容器中抽出气体分子数量的能力。抽速重要性抽速是评价QMS性能的关键指标，直接影响真空系统的真空度和测量准确性。7.11QMS的抽速298测量不确定度测量不确定度是表征测量结果分散性的参数，反映了测量结果的可靠性。根据来源，测量不确定度可分为A类不确定度和B类不确定度。8测量不确定度分类定义308.1一般要求仪器应符合本标准的规定，并按照经规定程序批准的图样及设计文件制造。四极质谱仪的分压力测量范围应覆盖10^-10至1Pa，且测量准确度等级不应低于1.5级。仪器应具有稳定的抽气系统，以确保在测量过程中，测试腔内压力的稳定控制。同时，抽气系统应具有足够大的抽速，以便在短时间内将被测气体抽入测试腔，提高测量效率。8.1一般要求318.2质量分辨率的不确定度质量分辨率的不确定度是指测量结果中，质量分辨率的变动范围或误差范围。定义影响质量分辨率不确定度的因素包括质谱仪自身的稳定性、校准标准器的准确性、测量环境的干扰等。影响因素8.2质量分辨率的不确定度328.3pMDPP的不确定度由四极质谱仪自身电子噪声、离子源噪声等引起的测量误差。测量噪声校准过程中标准气体、校准曲线等因素引入的不确定度。校准误差环境温度、湿度、压力等变化对测量结果的影响。环境影响8.3pMDPP的不确定度338.4最小可检浓度的不确定度(CMDC)不确定度含义表示测量结果的可靠程度，反映了测量值的分散性。最小可检浓度定义指质谱仪能够检测到的最低气体浓度，是评价质谱仪灵敏度的重要指标。CMDC计算方法通过特定的测试程序和数据处理，得出最小可检浓度的不确定度。8.4最小可检浓度的不确定度(CMDC)348.5动态范围的不确定度不确定度是表征测量值分散性的参数，反映测量结果的可靠程度。定义不确定度可分为A类不确定度（随机误差引起）和B类不确定度（系统误差引起）。分类8.5动态范围的不确定度358.6灵敏度的不确定度不确定度的概念表示测量结果变动性的参数，即合理赋予被测量值的分散性。灵敏度不确定度的意义评估四极质谱仪在分压力测量过程中，灵敏度这一性能指标的稳定性和可靠性。8.6灵敏度的不确定度368.7线性响应范围的不确定度线性响应范围的不确定度描述了四极质谱仪在测量分压力时，其输出信号与真实分压力之间线性关系的稳定程度。它是评价四极质谱仪性能的重要指标之一。线性响应范围的不确定度受多种因素影响，包括质谱仪自身的稳定性、校准气体的纯度、测量环境的干扰等。这些因素可能导致测量结果的偏差，因此需要在使用过程中加以注意和控制。为了确定线性响应范围的不确定度，需要采用专业的测试与校准方法。通常包括使用已知分压力的标准气体进行校准，以及通过多次重复测量来评估测量结果的稳定性和可靠性。这些方法有助于确保四极质谱仪在测量分压力时具有足够的准确性和可信度。定义与意义影响因素测试与校准方法8.7线性响应范围的不确定度378.8相对灵敏度系数的不确定度123相对灵敏度系数是描述四极质谱仪性能的关键指标之一，它反映了仪器对不同气体分压测量的敏感程度。通过相对灵敏度系数，可以评估仪器在测量过程中的准确性和可靠性，为科研和工业生产提供有力支持。了解相对灵敏度系数的不确定度，有助于用户更加全面地掌握仪器的性能，从而在实际应用中发挥出最佳效果。8.8相对灵敏度系数的不确定度388.9图形系数的不确定度描述测量结果变化程度的一个参数，即合理赋予被测量值的分散性。图形系数不确定度不确定度反映的是整个测量过程的分散性，误差则是测量值与真值之间的差异。不确定度与误差的区别分为A类评定（统计分析法）和B类评定（非统计分析法）。不确定度的评定方法8.9图形系数的不确定度398.10放气率和抽速的不确定度测量过程中的环境干扰如温度、湿度等环境因素的变化，会对放气率的测量结果产生影响，从而引入不确定度。测量设备的精度限制放气率的测量设备自身存在一定的精度限制，这也是放气率不确定度的一个重要来源。材料本身的不均匀性和不稳定性不同材料、不同工艺制作的真空系统，其放气率会有较大的差异，这种差异会导致放气率测量值的不确定度。8.10放气率和抽速的不确定度408.11