为了研究适用于托卡马克氦质谱检漏的选择性抽氢技术，设计了一套氘氦分离装置进行氦气和氘气的低温冷凝效应研究。本文介绍了装置的结构设计，搭建实验平台对装置的真空性能进行测试，并初步探索了有效冷凝氘气的工作温度、抽气容量以及4He /D2混合气体对冷凝效应的相互影响。实验结果表明，装置有效冷凝氘气的工作温度范围为6 ～ 12 K，抽氘气容量约为10 - 3 Pa·m3 ; 并且6 K 时4He /D2混合气体中微流量的氦气不会被氘气裹挟吸附。氘氦分离装置符合设计目标。
核聚变装置以氢同位素作为实验气体，氦质谱检漏法采用氦气作为示踪气体，由于氦原子( 4.0026 amu) 与氘分子( 4. 0282 amu) 的质量数十分相近，使用氦质谱检漏仪进行真空检漏时将受到真空室壁释放出的氢同位素的严重干扰。为此，需采用选择性抽气泵来抽除氢同位素，抑制氘本底以提高氦质谱检漏系统的灵敏度。国外对一些能用于氦检漏仪的氢选择抽气新技术进行了研究，包括超级渗透金属薄膜，非蒸散吸气剂泵和约10 K 裸低温屏等。其中，10 K 低温泵具有易维护的特点，被国际热核聚变实验堆(ITER) 检漏技术采用。
低温泵是利用低温表面将被抽空间的气体冷凝、吸附、捕集等来达到抽气目的。目前，商用低温泵多采用吸附剂来实现对不可凝气体( He、H2、Ne)的抽除，认为这种泵对氦气也有一定抽速，不能实现氘气和氦气的分离。为了研究低温泵的选择性抽氢性能，研制一套不带吸附剂的低温冷凝装置———氘氦分离装置，开展氦气和氘气的冷凝实验研究，这对托卡马克装置真空检漏有着重要的意义。
用低温介质将表面冷却，低温表面就能大量冷凝沸点温度比其温度高的气体。由于各种气体沸点温度不同，调节低温表面的温度可以实现不同气体的抽除。氘氦分离装置采用了制冷机低温泵的设计方案，制冷机低温泵结构具有小型、自动化、抽速大等特点。装置结构如图1 所示，由壳体、低温冷凝板、辐射屏蔽板、制冷机和温控仪组成。制冷机冷头、低温冷凝板和辐射屏蔽板封装在壳体内。制冷机是两级制冷，低温冷凝板与制冷机的二级冷头相连，作为主要抽气部件; 辐射屏、障板与**冷头相连，避免冷凝板受到外界的直接热辐射。
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