程 棟

（中核陜西鈾濃縮有限公司，陜西漢中 723312）

0 引言

鈾同位素質(zhì)量豐度是鈾濃縮工廠產(chǎn)品質(zhì)量控制中較為重要的指標(biāo)。МИ-1201 質(zhì)譜計(jì)作為進(jìn)口設(shè)備，主要用于工藝在線鈾同位素豐度測(cè)定。由于維持高真空環(huán)境的離子泵在拆源維護(hù)后啟動(dòng)時(shí)需要一定的預(yù)真空環(huán)境，該部分真空由碳吸附泵完成。碳吸附泵的操作較為復(fù)雜，離子泵啟動(dòng)時(shí)間較長，不利于質(zhì)譜計(jì)的及時(shí)恢復(fù)。對(duì)該型號(hào)質(zhì)譜計(jì)使用分子泵機(jī)組替換碳吸附泵具有重要意義。

1 МИ-1201 質(zhì)譜計(jì)真空系統(tǒng)

МИ-1201 質(zhì)譜計(jì)的真空系統(tǒng)原理見圖1。碳吸附泵組件由碳吸附泵NS1，NS2，截止閥VH1，VH2，放氣閥VP1，VP2，電阻規(guī)PT1 以及真空管道組成。碳吸附泵為低溫冷凝泵，通過截止閥VH6 與質(zhì)譜計(jì)高真空區(qū)域連接，為分析室鈦泵NM1 和離子源鈦泵NM2 提供預(yù)真空。通過VH4 閥與放大器區(qū)域連接。碳吸附泵體中填充優(yōu)質(zhì)活性炭，泵體外殼套液氮即可對(duì)質(zhì)譜計(jì)高真空區(qū)域抽空；在碳吸附泵抽空過程中，需反復(fù)對(duì)其泵體加熱除氣和冷凍，該部分耗時(shí)較長，操作維護(hù)繁瑣。

圖1 МИ-1201 質(zhì)譜計(jì)真空系統(tǒng)

2 真空系統(tǒng)優(yōu)化改造

2.1 分子泵機(jī)組選型

碳吸附泵的主要作用是為鈦泵啟動(dòng)提供預(yù)真空，綜合考慮鈦泵啟動(dòng)需要的前級(jí)真空、泵的抽速以及拆源維護(hù)時(shí)增加互換性，最終選用FJ-110 分子泵機(jī)組作為碳吸附泵的替代泵。該分子泵機(jī)組能提供10-6Pa 量級(jí)的預(yù)真空，滿足離子泵的啟動(dòng)要求，且搭配有機(jī)械泵、分子泵、分子泵控制器、雙路復(fù)合真空計(jì)（可同時(shí)測(cè)量機(jī)械泵口和分子泵口的真空），所有部件整體裝配在機(jī)籠里，自帶漏電斷路器。其使用的機(jī)械泵、分子泵的標(biāo)稱抽速、極限真空滿足使用要求；機(jī)籠底座安裝4 個(gè)萬向輪，可以靈活移動(dòng)。

2.2 接口設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)加工分子泵機(jī)組與質(zhì)譜計(jì)連接的非標(biāo)連接件，主要用來密封原碳吸附泵接口及將其轉(zhuǎn)接，該非標(biāo)連接件一端為非標(biāo)螺紋，另一端為KF25 標(biāo)準(zhǔn)接口。

2.3 分子泵機(jī)組安裝調(diào)試

接口加工完成后將原有碳吸附泵拆除，然后連接加工好的非標(biāo)連接件，配合KF25 規(guī)格波紋管的使用，將FJ-110 分子泵機(jī)組連接至質(zhì)譜計(jì)真空系統(tǒng)。優(yōu)化后的真空系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 優(yōu)化后的真空系統(tǒng)

3 性能測(cè)試

采用分子泵機(jī)組替代碳吸附泵優(yōu)化改造后，對(duì)抽空能力進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1 所示。

表1 分子泵機(jī)組應(yīng)用后性能測(cè)試結(jié)果

4 結(jié)語

МИ-1201 型質(zhì)譜計(jì)真空系統(tǒng)優(yōu)化改進(jìn)后，提高了離子泵啟動(dòng)預(yù)真空，減少離子泵啟動(dòng)時(shí)間，同時(shí)大大提高了放大器區(qū)域真空抽空效率，為相似進(jìn)口專用分析儀器真空系統(tǒng)的優(yōu)化改進(jìn)提供參考。