高分辨四极质谱计在HL-2A 装置上的应用

高分辨四极质谱计在HL-2A 装置上的应用

黄向玫 曹 曾 许正华 蔡 潇

(核工业西南物理研究院 成都 610041)

　　摘要：当托卡马克装置进展到氘氚放电运行实验阶段，丰富氢同位素氛围下的氦检测十分重要，国际上研制了一种工作在Mathieu 方程第二稳定区的高分辨四极质谱计，一定程度上实现了He(4.0026u)和D2(4.0282u)的分辨。

　　本文将高分辨四极质谱计安装在HL-2A 装置上进行测量，对高分辨四极质谱计在托卡马克装置中的应用展开初步探索。

　　首先向真空室中同时送入氦气和氘气，固定氦气压力，调节氘气流量。当真空室中的氦气和氘气的比值小于某一值时，质谱图上观察到两个明显可辨的He+峰和D2+峰，高分辨四极质谱计一定程度上实现氦氘的分辨。

　　其次对装置真空室在放电辉光清洗前后、不同等离子体放电次数的残余气体成分进行测量，观察到不同工况下真空室的残余气体成分有所区别。由H₂ 产生的谱峰H+,H2+在四种工况下变化不大;由D2产生的谱峰D+,HD+,D2+随着等离子体实验的进行而累积增加，在实验结束后随着抽气时间增加而减小，分压值在10^-6 Pa 量级;He 只在辉光放电清洗过程中引入，实验前本底分压在10^-7 Pa 量级，由于实验过程一直维持真空室抽气，很快又降到1×10^-7 Pa 以下。

　　最后向真空室中送入定量的氘气，分别由分子泵和低温泵抽气，比较质谱情况。低温泵抽气时真空室压强及氢同位素谱峰分压小于分子泵抽气，说明低温泵对氘气的抽速大于分子泵。

　　关键词 高分辨四极质谱计 HL-2A 托卡马克 氘气 峰值比

　　基金项目：国家磁约束核聚变能研究专项资助(2010GB102001，2010GB108002)