氦質(zhì)譜檢漏原理

氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)是以無色、無味的惰性氣體氦氣為示蹤介質(zhì)、以磁質(zhì)譜分析儀為檢測(cè)儀器，用于檢漏的一種檢測(cè)技術(shù)，它的檢漏靈敏度可達(dá)10-14～10-15Pa?m3/s，可以準(zhǔn)確確定漏孔位置和漏率。氦質(zhì)譜檢漏儀主要由質(zhì)譜室、真空系統(tǒng)組件和電子學(xué)控制元件三大部分組成。質(zhì)譜室接在分子泵的高真空端，入口接在分子泵和機(jī)械泵之間，利用分子泵對(duì)不同氣體具有不同壓縮比的特點(diǎn)，氦氣逆著分子泵的抽氣方向進(jìn)入質(zhì)譜室。檢漏儀在質(zhì)譜室中將氣體電離,這些離子在加速電場(chǎng)的作用下進(jìn)入磁場(chǎng)，在洛倫茲力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn),由于不同荷質(zhì)比的離子具有不同的電磁學(xué)特性，偏轉(zhuǎn)半徑各不相同，在擋板的作用下，氦檢漏儀的收集板只允許帶正電的氦離子被接收到，單位時(shí)間到達(dá)收集板的氦離子對(duì)應(yīng)于一個(gè)電流信號(hào)，這個(gè)電流信號(hào)正比于進(jìn)入到達(dá)收集板氦離子的數(shù)量，電流信號(hào)經(jīng)過放大后顯示在質(zhì)譜儀的顯示面板上，其大小反映了泄漏點(diǎn)的漏率，通過泄漏率大小來確定該位置泄漏程度的大小。氦質(zhì)譜檢漏儀主要由質(zhì)譜室、真空系統(tǒng)組件和電子學(xué)控制元件三大部分組成。

氦質(zhì)譜檢漏儀的示蹤氣體選用氦氣,是因?yàn)楹饩哂幸韵聝?yōu)良特性：

①氦氣在空氣中的含量少，體積含量為5.24×10-6，如果氦氣在環(huán)境中的含量超過標(biāo)準(zhǔn)，可以比較容易地探測(cè)到極微量的氦氣；

②氦分子小、質(zhì)量輕、易擴(kuò)散、易穿越漏孔、易于檢測(cè)也易于清除；

③氦離子荷質(zhì)比小，易于進(jìn)行質(zhì)譜分析；

④氦氣是惰性氣體，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不會(huì)腐蝕和損傷任何設(shè)備；

⑤氦氣無毒，不凝結(jié)，極難容于水。

今天科儀小編和大家分享的是氦質(zhì)譜檢漏的工作原理，希望對(duì)您有所幫助！

氦質(zhì)譜檢漏儀的環(huán)境條件

氦質(zhì)譜檢漏儀是現(xiàn)在比較常用的儀器，今天科儀的小編就和大家來說一下，氦質(zhì)譜檢漏儀的使用環(huán)境條件有哪些，希望對(duì)您有所幫助！

校準(zhǔn)環(huán)境溫度為(23 ± 5) ℃ ，校準(zhǔn)過程中室溫變化不超過± 1℃ ，環(huán)境相對(duì)濕度不大于80% 。

校準(zhǔn)設(shè)備周圍應(yīng)無明顯的溫差、氣流和強(qiáng)電磁場(chǎng)等外部干擾。

環(huán)境溫度較好控制在23℃ 附近，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)漏孔的出廠標(biāo)稱漏率對(duì)應(yīng)的環(huán)境溫度一般為23℃ 。

用氦氣作為氦質(zhì)譜檢漏氣體的原因

選擇示漏氣體(示蹤氣體）的原則是：它在空氣中及真空系統(tǒng)中的含量低；檢漏儀對(duì)示漏氣體的靈敏度高；它不會(huì)對(duì)人員、環(huán)境、被檢件及檢漏儀造成污染、傷害和安全隱患；價(jià)格低。

質(zhì)譜檢漏儀通常選擇氦氣作示蹤氣體，主要原因如下：

1、氦在空氣中及真空系統(tǒng)殘余氣體中的含量極1少（在空氣中約含5.2ppm），在材料出氣中也很少，因此本底壓力小，輸出的本底電流也小。正因?yàn)楸镜仔。赡承┰蛞鸨镜椎牟▌?dòng)，亦即本底噪聲也就小，因此微小漏率也就能反應(yīng)出來，靈敏度高。

2、氦的質(zhì)量小（相對(duì)分子質(zhì)量為4），易于穿過漏孔。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。

3、氦是惰性氣體，不與被檢件器壁起化學(xué)反應(yīng)，不會(huì)污染被檢件，使用安全。

4、在氦兩側(cè)的是氫（質(zhì)荷比為2）和雙電荷原子碳（質(zhì)荷比為6），質(zhì)荷比都與氦相差較大。這樣，它們?cè)诜治銎髦械钠D(zhuǎn)半徑相差也大，容易分開，定標(biāo)找氦峰時(shí)，不易受其他離子的干擾，因此就降低了對(duì)分析器制造精度的要求，易于加工。同時(shí)，分析器出口電極及離子源加速極的隙縫也可以加大，使更多的氦離子通過，提高了儀器靈敏度。正壓法氦質(zhì)譜檢漏采用正壓法檢漏時(shí)，需對(duì)被檢產(chǎn)品內(nèi)部密封室充入高于一個(gè)大氣壓力的氦氣，當(dāng)被檢產(chǎn)品表面有漏孔時(shí)，氦氣就會(huì)通孔漏孔進(jìn)入被檢外表面的周圍大氣環(huán)境中，再采用吸槍的方式檢測(cè)被檢產(chǎn)品周圍大氣環(huán)境中的氦氣濃度增量，從而實(shí)現(xiàn)被檢產(chǎn)品泄漏測(cè)量。

5、氦在被檢件及真空系統(tǒng)中不易被吸附。這樣檢出一個(gè)漏孔可以使氦信號(hào)迅速消失以便繼續(xù)進(jìn)行檢漏，提高了儀器的檢漏效率。

6.氫氣有些性能（如質(zhì)量小、易通過漏孔）比氦還好，然而由于氫一方面有易1爆危險(xiǎn)，另一方面在油擴(kuò)散泵中，由于油受熱裂解會(huì)產(chǎn)生大量的碳和氫，使氫本底極高且波動(dòng)大，以致靈敏度大大降低，所以很少采用。

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氦質(zhì)譜檢漏儀故障與處理

(1)內(nèi)部的密封結(jié)構(gòu)

當(dāng)檢漏儀內(nèi)部存在泄漏時(shí)，會(huì)對(duì)檢漏工作造成較大干擾，容易造成誤檢、誤判。 檢漏儀內(nèi)部主要的密封部位在檢漏儀的后側(cè)(見圖2)，位于隔熱板的上方：①檢漏儀測(cè)試口與閥門組塊的連接部位，密封方式采用膠灌密封，檢漏儀在運(yùn)輸過程中如遇到強(qiáng)烈震動(dòng)，此處容易造成密封膠開裂。②各電磁閥與閥門組件間的連接部位。密封方式采用氟橡膠圈或金屬墊片密封，橡膠圈的密封壽命有限，使用5 年以上時(shí)，有可能會(huì)存在密封失效的問題。③各零部件接口處的密封部位。如放大器與質(zhì)譜室、離子源與質(zhì)譜室、分子泵與質(zhì)譜室、標(biāo)準(zhǔn)漏孔與閥門組件、真空計(jì)與閥門組件等接口間的金屬墊片密封或橡膠圈密封。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(dòng)力粘度系數(shù)為1。

(2)定位方法

采用噴吹法對(duì)各密封部位的氣密性進(jìn)行檢測(cè)，因檢漏儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊，各密封結(jié)構(gòu)間的距離很近，檢測(cè)時(shí)定位難度較大。經(jīng)摸索，在檢測(cè)時(shí)采用以下技巧，可提高定位的能力：①查漏前，先將分子泵風(fēng)扇的電源斷開，避免風(fēng)扇將氦源吹散至各個(gè)密封環(huán)節(jié)，造成定位不準(zhǔn)確。②噴吹時(shí)，要嚴(yán)格控制氦源的流量，盡量采用噴槍咀流量小的噴槍，提高定位的能力。③儀器的反應(yīng)時(shí)間小于1 s，所以在一個(gè)部位噴吹的時(shí)間約3 s，再等待約3 s 后觀測(cè)信號(hào)有無變化。所以氦質(zhì)譜檢漏儀在許多領(lǐng)域里得到廣泛的應(yīng)用,例如,在航空航天領(lǐng)域里宇宙飛船、航天飛機(jī)、火箭、飛機(jī)等這些都要用到真空檢漏技術(shù)。

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