Praktikum z vakuové fyziky
Úloha 4: Měření parciálních tlaků plynů
Úvod
Tato úloha se zabývá základy hmotnostní spektrometrie, měřením parciálních tlaků plynů a využitím této měřící metody ve vakuové fyzice. Aparatura je sestavena z pracovní komory ke které je připojen čerpací stojan s tur-bomelekulární vývevou a membránovou vývěvou, kombinovaný manometr -ionizační manometr se žhavenou katodou + Pirani manometr, jehlový ventil pro napouštění plynu a malý hmotnostní spektrometr. Spektrometr má kvadrupólový separátor iontů, jeho maximální rozsah je 100 Da a je řízen pomocí počítače.
Kontrolní otázky
• Na jakém principu pracuje kvadrupólový separátor?
• Proč nemůže tento spektrometr pracovat při atmosférickém tlaku?
• Proč u argonu pozorujeme ve spektru dva píky 20 Da a 40 Da?
• Jaké typy iontových zdrojů se používají u hmotnostních spektrometrů?
Úkoly a pracovní postup
• Prohlédněte si zapojení vakuových prvků na této úloze a seznamte se s ovládáním čerpacího stojanu, manometru a hmotnostního spektrometru.
i
• Změřte hmotnostní spektrum při mezním tlaku vakuové aparatury.
• Zvyšte tlak ve vakuové aparatuře na 1 x 10~3 Pa a změřte hmotnostní spektrum.
• Změřte hmotnostní spektrum neznámého plynu napouštěného pomocí balónku do vakuové aparatury a určete o jaký plyn se jedná.
• Změřte hmotnostní spektrum neznámé těkavé kapaliny a určete o jakou kapalinu se jedná.
• Naměřená hmotnostní spektra vyneste do grafů a popište hlavní píky ve spektrech.
• V závěru prodiskutujte proč se hmotnostní spektrum při mezním tlaku vakuové aparatury liší od spektra při tlaku 1 x 10~3 Pa .
2