更新时间：作者：小小条
基于四极杆质谱技术开发的电池检漏设备（俗成RGA电池检漏设备）会用到若干个泵，而这些泵的名字和功能也各不相同，这会给很多初次涉足开发此类检漏设备的集成商客户造成一些困扰：分子泵在哪个部位、它起什么作用？前级泵在哪个部位、它的用途是什么？测试泵又在哪个部位，它又有什么功能？这几个泵的功能能不能用一个泵来全部覆盖呢？......本文小篇将对RGA电池检漏设备上的用到的各类泵的问题进行梳理和解答。
仅为示意图，具体以实际配置为准
在RGA电池检漏设备的真空系统中，前级泵、测试泵（通常指与辅助真空或检漏相关的泵）和分子泵分工明确、协同作业，共同为四极杆质谱分析仪营造满足电池漏液分析需求的高真空环境。这是四极杆质谱仪实现离子产生、传输、分离和检测的核心前提，因为真空不足会致使离子与空气分子碰撞，造成信号损失、分辨率降低，甚至损坏仪器。
以下分别梳理出三种泵的作用、工作原理及协同逻辑：
● 前级泵：真空系统的“基础建设者”
前级泵是真空系统的第一级泵，核心作用是为分子泵提供“预真空”或“粗真空”，同时辅助排出部分易冷凝或大分子污染物，是分子泵启动和稳定运行的前提。
其核心功能是：
1. 建立预真空，保障分子泵启动：分子泵（属于高真空泵）无法在大气压下直接启动（高速旋转的转子会与空气分子剧烈碰撞，导致过热、磨损甚至烧毁）。前级泵需先将真空腔体内的压力从大气压（≈1×10⁵Pa）降至粗真空范围（通常为100Pa） ，为分子泵创造可启动的低压环境。
2. 辅助排出“难抽气体”：四极杆质谱分析中可能遇到易冷凝气体（如溶剂蒸汽、水蒸气）或大分子污染物，这类气体难以被分子泵高效捕获。前级泵（尤其是油旋片泵、干泵）可直接将其从系统中抽出，避免其在分子泵内冷凝堆积，影响分子泵寿命和真空度。
3. 维持分子泵的“背压稳定”：分子泵工作时，其“排气端”（背压端）需要维持较低压力（依赖前级泵持续抽排）。若前级泵抽速不足，分子泵背压过高会导致其抽速急剧下降，甚至触发保护停机。
● 分子泵：质谱仪内部的“高真空核心”
分子泵是四极杆质谱仪高真空的核心来源，安装在仪器内部（靠近离子源、四极杆分析器的真空腔附近），负责将前级泵建立的粗真空进一步提升至高真空/ 超高真空（1×10⁻³ ~ 1×10⁻⁸ Pa） —— 这是离子传输和分离的关键压力范围（此压力下，离子与空气分子的碰撞概率极低，可保证离子传输效率和质谱分辨率）。
核心功能是：
1. 提供高真空环境，保障离子分析：四极杆分析器需要在高真空下工作，离子源产生的离子（如EI 电子轰击离子、 ESI 电喷雾离子）需在低碰撞环境中稳定传输至分析器。
2. 确保离子在四极杆电场（即质量分析器）中有序运行：四极杆通过高频电场筛选特定质荷比（m/z）的离子时，真空不足会导致离子“偏离轨道”，无法被检测器捕获，直接影响分析灵敏度和准确性。
3. 高效抽排轻气体：分子泵通过高速旋转的转子（转速可达1.2~1.5×10³ Hz）对气体分子产生 “拖拽力”，尤其对 H₂、He 等轻气体的抽排效率远高于前级泵，可有效降低轻气体对离子信号的干扰。
分子泵的工作特点如下：
1. 依赖前级泵的预真空：必须在前级泵将压力降至100Pa 时才能启动；
2. 无油污染：转子与定子间无接触，无需润滑油，适合对洁净度要求高的质谱分析（如生物样品、半导体杂质检测）
● 测试泵：真空系统的“辅助与诊断工具”
质谱仪中并无标准定义的“测试泵”，通常指辅助真空泵或检漏专用泵，核心作用是辅助真空系统维护、检漏或满足特定模块的低真空需求，并非分析过程中的“核心工作泵”。
其常用功能与使用场景如下：
1. 辅助检漏（Leak Detection）：质谱仪真空系统若存在泄漏（如密封圈老化、接口松动），会导致真空度无法达标，需定期检漏。测试泵先将质谱仪连接的腔体、管路抽至目标真空度，形成封闭负压环境；若系统存在泄漏，外界空气或示踪气体会渗入；质谱仪通过离子源将渗入气体电离，经四极杆筛选后，检测特定质荷比（m/z）气体的信号强度，超过阈值即判定“泄漏”。
2. 为辅助模块提供高真空：部分质谱仪的辅助模块（气路模块，仪器进样的电磁阀等）需构建高真空，高真空范围需在（≈1~10Pa）即可工作，此时高真空油泵或罗茨泵作为“测试泵”，为这些模块单独提供高真空，为质谱仪检测时气体进样做保障。
3. 维护时的辅助抽排：当质谱仪需要拆解维护（如更换离子源、清洁四极杆）后，重新组装时需先排除腔体内的空气，此时可先用“测试泵” 进行初步抽排，再启动前级泵和分子泵，缩短整体真空建立时间。
4. 四极杆质谱仪的真空体系，直接决定仪器的分析性能和稳定性。
文/George Gan
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