氦質(zhì)譜檢漏儀的基本原理與結(jié)構(gòu)

隨著科技的迅猛發(fā)展，氦質(zhì)譜檢儀及其應(yīng)用技術(shù)也在不斷發(fā)展和究善。各國的設(shè)備廠商相繼推出了多種類烈的氦質(zhì)譜檢涮儀，廣泛應(yīng)用丁航空航天，電力電子，汽車等各個行業(yè)，綜觀較新氦質(zhì)譜檢漏儀的性能特點發(fā)現(xiàn)，氦質(zhì)譜檢漏儀正向著高靈敏度、自動化、寬程、等先進方向發(fā)展，這些特點很好地滿足了當(dāng)前檢漏應(yīng)用的需求，也極大的推動了氮質(zhì)譜檢漏技術(shù)的不斷發(fā)展。氦質(zhì)譜檢漏儀的基本原理與結(jié)構(gòu)氦質(zhì)譜檢漏儀一般由質(zhì)譜管，真空系統(tǒng)和電子系統(tǒng)組成。其中質(zhì)譜管包括離子源，質(zhì)量分析器和離子檢測器; 真空系統(tǒng)一般由分子泵、機械泵、電磁閥和真空計組成。（3）電子行業(yè)微波發(fā)射管、電子管、晶體管、集成電路、密封繼電器、各類傳感器、心臟起博器。離子源的作用是將原子電離成帶電離子并聚焦成束，以一定能量注入質(zhì)分析器，

目前常用的電子轟擊型離子源有尼爾型和震蕩型兩種形式。質(zhì)分析器的作用起將各類離子按其質(zhì)荷比的不同實現(xiàn)分離。

離子檢測器的作用是手機質(zhì)量分析器所選定的氦離子流并加以放大，再通過比對運算，得出泄漏率

真空系統(tǒng)的作用是獲取質(zhì)譜過程所需的真空，同時完成被檢件的抽空和氦氣的引入。真空系統(tǒng)一般由分子泵、機械泵、電磁閥和真空計組成組成。按照真空系統(tǒng)的不同結(jié)構(gòu)，檢漏儀分為常規(guī)系統(tǒng)和逆擴散兩種。常規(guī)系統(tǒng)多用于早期的氦質(zhì)譜檢漏儀，該種檢漏儀的被檢件與高真空部分直接相通，由被檢件泄入的氮氣首先到達質(zhì)譜管被檢到，因而具有較高的靈敏度，但是會對質(zhì)譜管有污染。逆擴散系統(tǒng)檢漏儀與常規(guī)系統(tǒng)相比，被檢件只與低真空相通，因此只需將被檢工件抽至低真空就能進行檢漏，氦氣是逆擴散到質(zhì)譜管，不會對系統(tǒng)有污染，因此被廣泛采用，已成為市場的主流的產(chǎn)品。它們在光路中分別實現(xiàn)連接、能量衰減、反向隔離、分路或合路、信號調(diào)制、濾波等功能。

機械泵的工作方式不一樣，分為干泵檢漏儀和油泵檢漏儀，油泵工作會有油霧排出，污染工作環(huán)境，干泵沒有油霧排出對工作環(huán)境沒有影響。在半導(dǎo)體潔凈車間都是使用干泵檢漏儀。

氦質(zhì)譜檢漏儀的注意事項

檢漏儀的響應(yīng)時間會影響檢漏工作的速度，正常運行的儀器響應(yīng)時間不大于3s。筆者實測時，在漏點處噴射氦氣5～10s后，檢漏儀就發(fā)生響應(yīng)，對于如此龐大的真空系統(tǒng)，其反應(yīng)是相當(dāng)?shù)撵`敏。

檢漏時噴槍在漏孔處停留的時間應(yīng)為儀器響應(yīng)時間的3倍，該時間再加上氦氣在真空系統(tǒng)中的傳遞時間，即為兩次噴氦的較小間隔時間，當(dāng)然真空系統(tǒng)越龐大，該間隔時間也越長。筆者根據(jù)實測經(jīng)驗，兩次噴氦的較小間隔時間控制在30s左右，即如果次噴氦后30s內(nèi)檢漏儀還沒有反應(yīng),則可進行第二次噴氦。然后取出被檢產(chǎn)品，將表面的殘余氦氣吹除后再將被檢產(chǎn)品放入與檢漏儀相連的真空容器內(nèi)，被檢產(chǎn)品內(nèi)部密封腔內(nèi)的氦氣會通過漏孔泄漏到真空容器，再進入氦質(zhì)譜檢漏儀，從而實現(xiàn)被檢產(chǎn)品總漏率測量。

清除時間在理論上與響應(yīng)時間相同，但由于儀器零件對氦的吸附和脫附作用的影響,清除時間一般要更長些。筆者測算，在測試到數(shù)量級為10-9P a ?m3/s的微漏漏點時，清除時間約須1分鐘；在測試到數(shù)量級為10-8P a ? m3/s的中漏漏點時，清除時間約須2分鐘；氦質(zhì)譜檢漏儀能為不同的需求提供不同的測量方法氦質(zhì)譜檢漏儀原理的氦質(zhì)譜檢漏儀特點：1。在測試到數(shù)量級為10-7Pa?m3/s的大漏漏點時，清除時間在3分鐘左右。

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氦質(zhì)譜檢漏用氦氣的選擇

氦氣是一種無色、無味的隋性氣體。相對分子質(zhì)量為4.003，分子直徑為2.18×10-10m，分子的質(zhì)量為3.65×10-27kg，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為0.1769kg/m3，臨界溫度為5.25K，臨界壓力為2.26×105Pa，1atm壓力下的沸點為4.214K，熔點為0.9K，三相點溫度為2.186K，三相點壓力為51.1×10-2Pa，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的熱導(dǎo)率為510.79J/(m·h·K)，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的定壓比熱為5233J/(kg·K)，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的動力粘度系數(shù)為1.86×10-5Pa·s，1L液氦氣化為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氦氣體積為700L。這樣，氦較除氫以外的其他氣體通過同一漏孔的漏率就大，容易發(fā)現(xiàn)，靈敏度高。

國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的瓶裝氦氣按純度高低分別為工業(yè)用氦、純氦、高純氦三種。

1、工業(yè)用氦：氦含量≥99%，露1點≤43℃.

2、純氦分三級：優(yōu)等品氦含量≥99.995%；一等品氦含量≥99.993%；合格品氦含量≥99.99%。

3、高純氦分為三級：優(yōu)等品氦含量≥99.9996%；一等品氦含量≥99.9993%；合格品氦含量≥99.999%。

氦氣在氦質(zhì)譜檢漏儀檢漏中作為示蹤氣體使用，純度要求不高，一般選用工業(yè)用氦，即氦含量≥99%，露1點≤43℃。

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