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氦質(zhì)譜檢漏儀的發(fā)展史必須追溯到上個(gè)世紀(jì)初。早在1918年期間,歐洲國(guó)家因和的需要就開(kāi)始接觸檢漏,并開(kāi)始對(duì)檢漏手段的提升做了大量的基礎(chǔ)研究工作,直到1941年,當(dāng)時(shí),科學(xué)家獲知德國(guó)正在研制一種新型。這種的原理就是基于剛剛發(fā)現(xiàn)的鈾的同位素的裂變現(xiàn)象。羅斯福認(rèn)為必須搶先達(dá)到此目的,加之第二年的珍珠港事件加速誕生了“曼哈頓”計(jì)劃。這個(gè)計(jì)劃的兩個(gè)目標(biāo)之一就是研制(即)。為此,必須研制超高靈敏的檢漏儀。其原因還得從的濃縮談起。
天然鈾中含有鈾238和兩種同位素。能夠發(fā)生裂變反應(yīng)的同位素是,是的主要原料??墒翘烊烩欀械暮?jī)H0.7%。為此,科學(xué)家只能采用氣體擴(kuò)散法,從鈾238中把含量甚微的分離出來(lái)。氣體擴(kuò)散法分離時(shí)鈾238的原理是這樣的:若有一個(gè)極其微小的孔隙, 部分氣體分子通過(guò)這個(gè)微孔的速率取決于它們的分子量。分子量小的氣體分子能夠較快的通過(guò)這些微孔。如果讓混合氣體通過(guò)由多孔膜形成的長(zhǎng)管,就可以成功地把兩種氣體分離。
新型檢漏裝置的示蹤氣體必須滿足三個(gè)要求
(1)系統(tǒng)的殘余氣體的質(zhì)潛中沒(méi)有它的譜線。即便儀器處于大氣環(huán)境,這種氣體在儀器中也幾乎不存在。
(2)能夠在試驗(yàn)狀態(tài)下很容易地把它從系統(tǒng)中抽出, 所用的示蹤氣體不會(huì)污染系統(tǒng)。
(3)分子量低、粘度低、購(gòu)置方便。顯然,氦氣是滿足這三個(gè)要求的理想的氣體。
橡樹(shù)嶺的擴(kuò)散工廠主要是由大型圓柱形容器構(gòu)成。容器與油罐車上的油罐的大小相當(dāng)。廠內(nèi)的大型容器數(shù)以百計(jì),一個(gè)又一個(gè)的聯(lián)結(jié)在一起。其內(nèi)部有可以有效分離出鈾的含有微孔的長(zhǎng)管。為了防止泄漏,必須對(duì)所有容器的器壁進(jìn)行嚴(yán)格而認(rèn)真的檢漏。
初用于橡樹(shù)嶺擴(kuò)散工廠的氦質(zhì)譜檢漏儀封裝在玻殼中。其零部件和管道也是玻璃制成的。抽氣裝置又用的是玻璃式擴(kuò)散泵。當(dāng)這些由玻璃封裝的檢漏儀進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后損壞很大。玻璃系統(tǒng)經(jīng)常破碎,不得不請(qǐng)?jiān)S多玻璃工進(jìn)行維修。在當(dāng)時(shí), 熟練的玻璃工實(shí)在太少了。后來(lái)參加調(diào)試的人員出通諜:如果檢漏儀不能作成實(shí)用型,他們將拒絕使用。尼爾博士在十分困難的情況下,終于研制成功了金屬的質(zhì)譜計(jì)和金屬式的真空系統(tǒng)。這也是現(xiàn)代氦質(zhì)譜檢漏儀的雛形。金屬式氦質(zhì)譜檢漏儀的研制成功終于適應(yīng)了擴(kuò)散工廠對(duì)檢漏的嚴(yán)格的要求。檢漏儀的研制成功為后來(lái)的研制成功作出了歷史性的貢獻(xiàn)。
氦質(zhì)譜檢漏真空系統(tǒng)電氣部分
除了主機(jī)供電部件和主機(jī)控制部件,還有幾組主要電路:
1)離子源電源。為離子源提供加速、聚焦、拒斥電壓。
2)發(fā)射電流穩(wěn)定電路。穩(wěn)定和調(diào)節(jié)發(fā)射電流。
3)離子流放大器和音響報(bào)警器。將離子流進(jìn)行放大并將輸出信號(hào)送入輸出儀表或顯示器和音響報(bào)警器。
4)真空測(cè)量電路。一般用熱偶計(jì)測(cè)量低真空,用冷陰極磁控入電真空計(jì)測(cè)量高真室。
5)燈絲保護(hù)電路。當(dāng)質(zhì)譜室正常工作壓力被破壞后,立即切斷燈絲供電回路,以保護(hù)燈絲。
6)其他電路。不同型號(hào)的檢漏儀所具有的功能不盡相同,所以電路也有不少差加,這在各自的說(shuō)明書(shū)中都有說(shuō)明,這里不同贅述。