氦气检漏仪

氦气检漏仪是氦质谱检漏仪((Helium Mass Spectrometer Leak Detector)的俗称，运用质谱原理制成的仪器称为质谱计或质谱仪。质谱仪通过其核心部件质谱室，使不同质量的气体变成离子并在某种场中运动后，不同质荷比的离子在场中彼此分开，而相同质荷比的离子在场中汇聚在一起，如果在适当位置安置接收1器接收所有这些离子，就会得到按照质荷比大小依次分开排列的质谱图，这就是质谱。氦质谱检漏仪主要特点：前级泵配备抽速高达15m3/h旋片泵，对氦气抽速可达2。

用于检漏的质谱仪称为质谱检漏仪。测量气体分压力的所有质谱计，如四极质谱计、射频质谱计、飞行时间质谱计、回旋质谱计等都可以用于检漏。

专门设计的以氦气作示踪气体进行检漏的质谱仪称为氦质谱检漏仪。这种仪器除灵敏度高外，还具有适应范围广、定位定量准确、无毒、安全、反应速度快等优点。氦质谱检漏仪中用得较多的是90°和180°的磁偏转型质谱仪。

众所周知，当一个带电质点（正离子）以速度v进入均匀磁场的分析器中，如果速度v的方向和磁场H的方向相垂直，则它的运动轨迹为圆，如图1所示。当磁场的磁通密度一定时，不同质荷比（m/e）的离子在磁场中都有相应的运输半径，也就是都有相应的圆轨迹，这样，不同质荷比的带电粒子在磁场分析器中运动后就会彼此分开。如果在离大运动的路径中安置一块档板将其他离子档掉，而在对应的氦离子运动半径位置的档板上开一狭缝，狭缝后安置离子接收极，这样的只有氦离子才能通过狭缝而被接收极接收形成氦离子流，并经放大器放大后由测量仪表指示出来。检漏时，如果用氦气喷吹漏孔，氦气便通过漏孔进入检漏仪的质谱室中，使检漏仪的测量仪表立即灵敏地反应出来，达到了检漏的目的。按照收集氦气方式的不同，又可以将正压法分为正压吸枪法和正压累积法。

氦质谱检漏仪能为不同的需求提供不同的测量方法

氦质谱检漏仪原理的氦质谱检漏仪特点：

1.检测时间和周期非常短，可以达到5s以内；

2.检测的介质比较常用，仅需压缩空气即可；

3.不会受到主观因素判断的影响；

4.检测的数据精准；

5.自动生成数据保存，可追溯数据来源。

氦质谱检漏仪进展的集中体现在如下几个方面：

（1）便携式：zui近各国推出的小型便携式检漏仪不仅灵敏度高，而且便于携带，给野外作业和高空作业提供了比较大的方便。

（2）高压强下检漏：检漏口压强可高达数百帕左右，对检测大系统和有大漏的工件很有益。

（3）自动化程度高：自动校准氦峰，自动调节零点，量程自动转换，自动数据处理，可外接打印机。整机由微机控制，菜单的选择功能，一个按钮即可完成一次的全检漏过程。

（4）全无油的干式检漏：有些国家生产的检漏仪，可采用干式泵，达到无油蒸气的效果，为无油系统及芯片等半导体器件的检漏，提供了有利条件。

（5）检漏范围宽：现今生产的四极检漏仪，质量范围很宽，不仅可检测氦气，而且能检测其它气体。

氦质谱检漏仪能为不同的应用提供广泛的测试方法，含有涡轮分子泵、内置机械泵、外置机械泵、光谱、仪管、阀组、检漏仪电子元件和操作页面，以及可选功能组件。氦质谱检漏仪在许多领域里得到广泛的应用,例如,在航空航天领域里宇宙飞船、航天飞机、火箭、飞机等这些都要用到真空检漏技术。氦质谱检漏仪的应用拓展氦质谱检漏仪的应用已从科学院、大专院校、实验室及少数科研机构走向工矿企业，甚至乡镇企业、个体企业，可以说应用领域极其宽广。

用氦气作为氦质谱检漏气体的原因

选择示漏气体(示踪气体）的原则是：它在空气中及真空系统中的含量低；检漏仪对示漏气体的灵敏度高；它不会对人员、环境、被检件及检漏仪造成污染、伤害和安全隐患；价格低。

质谱检漏仪通常选择氦气作示踪气体，主要原因如下：

1、氦在空气中及真空系统残余气体中的含量极1少（在空气中约含5.2ppm），在材料出气中也很少，因此本底压力小，输出的本底电流也小。正因为本底小，由某些原因引起本底的波动，亦即本底噪声也就小，因此微小漏率也就能反应出来，灵敏度高。

2、氦的质量小（相对分子质量为4），易于穿过漏孔。这样，氦较除氢以外的其他气体通过同一漏孔的漏率就大，容易发现，灵敏度高。

3、氦是惰性气体，不与被检件器壁起化学反应，不会污染被检件，使用安全。

4、在氦两侧的是氢（质荷比为2）和双电荷原子碳（质荷比为6），质荷比都与氦相差较大。离子检测器的作用是手机质量分析器所选定的氦离子流并加以放大，再通过比对运算，得出泄漏率真空系统的作用是获取质谱过程所需的真空，同时完成被检件的抽空和氦气的引入。这样，它们在分析器中的偏转半径相差也大，容易分开，定标找氦峰时，不易受其他离子的干扰，因此就降低了对分析器制造精度的要求，易于加工。同时，分析器出口电极及离子源加速极的隙缝也可以加大，使更多的氦离子通过，提高了仪器灵敏度。

5、氦在被检件及真空系统中不易被吸附。这样检出一个漏孔可以使氦信号迅速消失以便继续进行检漏，提高了仪器的检漏效率。

6.氢气有些性能（如质量小、易通过漏孔）比氦还好，然而由于氢一方面有易1爆危险，另一方面在油扩散泵中，由于油受热裂解会产生大量的碳和氢，使氢本底极高且波动大，以致灵敏度大大降低，所以很少采用。

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氦质谱检漏用氦气的选择

氦气是一种无色、无味的隋性气体。耐压要求：对产品加压到实验压力，保压一段时间，降到常压，经检查无泄漏和异常变形。相对分子质量为4.003，分子直径为2.18×10-10m，分子的质量为3.65×10-27kg，在标准状态下的密度为0.1769kg/m3，临界温度为5.25K，临界压力为2.26×105Pa，1atm压力下的沸点为4.214K，熔点为0.9K，三相点温度为2.186K，三相点压力为51.1×10-2Pa，在标准状态下的热导率为510.79J/(m·h·K)，在标准状态下的定压比热为5233J/(kg·K)，在标准状态下的动力粘度系数为1.86×10-5Pa·s，1L液氦气化为标准状态下的氦气体积为700L。

国家标准规定的瓶装氦气按纯度高低分别为工业用氦、纯氦、高纯氦三种。

1、工业用氦：氦含量≥99%，露1点≤43℃.

2、纯氦分三级：优等品氦含量≥99.995%；一等品氦含量≥99.993%；合格品氦含量≥99.99%。

3、高纯氦分为三级：优等品氦含量≥99.9996%；一等品氦含量≥99.9993%；合格品氦含量≥99.999%。

氦气在氦质谱检漏仪检漏中作为示踪气体使用，纯度要求不高，一般选用工业用氦，即氦含量≥99%，露1点≤43℃。

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