[发明专利]一种用于六氟化铀气体样品的同位素分析和其杂质含量测量的装置和方法

权利要求书

1.一种用于六氟化铀气体样品的同位素分析和杂质含量测量的装置，其特征在于，所述的装置包括依次设置的进样器、离化区、反射式质量分析器、微通道板探测器、前置放大器、数据采集卡以及电脑终端和尾气处理；

所述的进样器为直接毛细管进样器或混合载气进样池毛细管进样器，所述的混合载气进样池毛细管进样器是将待测气进行混合升压后再流入毛细管，通过流量计控制进样，所述的进样器中包括前级进样区和自由飞行区；所述的离化区为双层腔体离子源的靶区。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的进样器中前级进样区真空度小于1×10^-3Pa，所述自由飞行区的真空度小于2×10^-4Pa；所述的进样器中毛细管长度为40～100厘米，内径为10～50微米。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的离化区离化包括紫外Kr灯离化和激光离化。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的双层腔体离子源通过四级极片将离子加速引出，所述的极片孔径为1mm～3mm、间距为5mm～15mm和电压为0～100V。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的装置中还包括级联的分子泵和机械泵。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的微通道板探测器内有特殊材料镀层，微通道板探测器工作真空为小于2×10^-4Pa，所述的特殊材料镀层为ALD沉积氧化铝镀层。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置的尾气处理部分分为吸附和收集，吸附是通过化学捕集器进行，收集是利用水和残留的、易溶于水的有毒物质进行反应进行。

8.一种用于六氟化铀气体样品的同位素分析和其杂质含量测量的装置使用方法，其特征在于，所述的方法具体包括如下步骤：

S1：准备待测样品

S2：仪器开启

将所述装置的真空抽至前级进样区真空度小于5×10^-5Pa，所述自由飞行区的真空度抽至小于1×10^-4Pa，开启反射式质量分析器的供电模块和双层腔体离子源的离化光源；

S3：测量系统的标定

利用离子的飞行时间正比于质荷比的二次根式的关系，使用已知质荷比的气体样品进行离化的飞行时间作为标准进行定标，将离子飞行时间转换为质荷比，完成质谱图进行标定；

S4：通入六氟化铀样品

将取样容器接入毛细管进样器，并对进样器和气路进行加热，通过质量流量计控制六氟化铀样品从毛细管进样器一端进入双层腔体离子源的靶区的量，确保前级进样区真空度小于1×10^-3Pa，所述自由飞行区的真空度小于2×10^-4Pa；

S5:采集

样品分子经光源离化，离子打在微通道板探测器上形成电信号并输出，电信号经前置放大器、数据采集卡以及电脑终端采集形成质谱图；

S6:数据分析

对于样品中目标物浓度ppm以上的可实现小于1min的在线快速分析，对于ppm以下至ppb浓度的目标物可实现小于5min的累计分析。

9.如权利要求8所述的装置使用方法，其特征在于，S1所述的样品若为工厂的生产线或待测环境，则直接将进样器接入待测样区；S1所述的样品若需要则制作取样容器，需对取样容器进行钝化。

10.如权利要求9所述的装置使用方法，其特征在于，所述的取样容器的钝化是使用气态的六氟化铀。