氦质谱检漏仪的校准方法

(1) 漏率校准① 校准系统的组成

校准系统由标准漏孔、截止阀及需校准的氦质谱检漏仪组成。

②示值误差

通电预热，待氦质谱检漏仪启动完成后，采用标准漏孔对氦质谱检漏仪进行校准，将一经过校准的标准漏孔接入氦质谱检漏仪系统，运行氦质谱检漏仪，待漏率示值稳定后，可以读出标准漏孔漏率的氦质谱检漏仪示值，同一标准漏孔测量三次，计算氦质谱检漏仪示值平均值，从而得到标准漏孔漏率与氦质谱检漏仪示值平均值的示值误差。2）氧化锌避雷器，是根据电压高低要求，采用不同截面积、不同厚度和不同数量的氧化锌片，装在瓷套中，充入氮气后密封。结束后，将其他量级的标准漏孔依次按此方法接入氦质谱检漏仪系统进行测试，得到氦质谱检漏仪在每一量级下漏率的示值误差。

如果测试结果有较大编差，可以考虑氦质谱检漏仪的自校功能，待完成后，再用标准漏孔进行测试。

③ 重复性

测量重复性是用实验标准偏差表征的，本校准方法采用极差法来表征重复性。在示值误差测量中，每一标准漏孔用氦质谱检漏仪重复测量三次，可用公式(2)计算氦质谱检漏仪在该漏率下的重复性。

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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。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。其基本工作原理是采集被检件中的气体样品并将其电离，根据不同种类气体离子质荷比不同的特点，利用磁偏转分离原理将其区分开来。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。

航空航天高科技工业

1）例如火箭发动机及姿态发动机，过去是打压刷肥皂水检漏，现在重新改进工艺用氦质谱检漏仪检漏，采用正压吸枪与氦罩法结合，使检漏灵敏度大大提高，从而保证了发动机质量。火箭箭体的检漏采用正压吸枪、氦罩法、累集法等几种方法的结合。校准环境温度为(23±5)℃，校准过程中室温变化不超过±1℃，环境相对湿度不大于80%。由于检漏技术的应用，提高了检漏灵敏度，弥补了吸入法检漏时仪器灵敏度低的不足。

2）KM6空间环模装置设备庞大，主真空室直径12m、高22m，另外有辅助真空室和载人舱等。容积3500m3，分系统多，结构复杂，各种接口焊缝相加有几千米长，采用氦质谱检漏仪负压检漏，每条焊缝由检漏盒密封，配以铺助抽气系统将盒内抽低真空后，充入一定压力氦气，关闭预抽阀，开启检漏阀。为适应检漏口压强的变化和对灵敏度要求的不同，分子泵一般采用多级构造和几种不同的转速。由于盒内氦浓度较高，相对检漏仪又有一定压力，因此有效提高了检漏灵敏度。

3）航天工业中，卫1星、各类阀门、电子元器件，传感器等等都在广泛应用氦质谱检漏仪及其检漏技术。

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氦质谱检漏仪的结构和工作原理

　　氦质谱检漏仪是180°磁偏转型的质谱分析计，其基本原理是根据离子在磁场中运动时，不同质荷比的离子具有不同的偏转半径来实现不同种类离子的分离。检漏仪主要由质谱室、真空系统及电气控制部分组成。（3）电子行业微波发射管、电子管、晶体管、集成电路、密封继电器、各类传感器、心脏起博器。检漏工作时先打开抽空阀前级泵对检漏接口抽真空，当真空度P1 优于200 Pa 时，打开入口阀1、2，关闭抽空阀，氦气将逆着分子泵的抽气方向进入质谱室中被检测出来，此时检漏仪的较小可检漏率为10- 10 Pa·m3/s。前级泵继续对检漏接口抽真空，当P1降至20 Pa 时，入口阀2 关闭，入口阀3 打开，分子泵的高抽速用于抽空试件，检漏仪的反应时间缩短，此时检漏仪的较小可检漏率为10- 12 Pa·m3/s。

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