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。氦质谱检漏仪氦质谱检漏技术是真空检漏领域里不可缺少的一种技术,由于检漏效率高,简便易操作,仪器反应灵敏,精度高,不易受其他气体的干扰,在电阻炉检漏中得到了广泛应用。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。
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。质谱室接在分子泵的高真空端,入口接在分子泵和机械泵之间,利用分子泵对不同气体具有不同压缩比的特点,氦气逆着分子泵的抽气方向进入质谱室。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。
氦质谱检漏仪的应用拓展三
(1)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。
(2)真空行业,仪器、仪表行业
管道、接头、阀门、波纹管、各种真空泵、各类排气机组、电镜、质谱仪、电子束离子速暴光机、激光轴分离器、高能加1速器、加1速器、辐照加1速器、镀膜机、薄膜真空计。
(3)核工业
铀分离装置、存储装置、核发电装置。
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氦质谱检漏仪常用检漏方法及标准
氦质谱检漏法是利用氦质谱检漏仪的氦分压力测量原理,实现被检件的氦泄漏量测量。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。当被检件密封面上存在漏孔时,示漏气体氦气及其它成分的气体均会从漏孔泄出,泄漏出来的气体进入氦质谱检漏仪后,由于氦质谱检漏仪的选择性识别能力,仅给出气体中的氦气分压力信号值。在获得氦气信号值的基础上,通过标准漏孔比对的方法就可以获得漏孔对氦泄漏量。
根据检漏过程中的示漏气体存贮位置与被检件的关系不同,可以将氦质谱检漏法分为真空法、正压法、真空压力法和背压法,下面分别总结了这四种氦质谱检漏法的检测原理、优缺点及检测的标准。
真空法氦质谱检漏
采用真空法检漏时,需要利用辅助真空泵或检漏仪对被检产品内部密封室抽真空,采用氦罩或喷吹的方法在被检产品外表面施氦气,当被检产品表面有漏孔时,氦气就会通过漏孔进入被检产品内部,再进入氦质谱检漏仪,从而实现被检产品泄漏量测量。笔者测算,在测试到数量级为10-9Pa?m3/s的微漏漏点时,清除时间约须1分钟。按照施漏气体方法的不同,又可以将真空法分为真空喷吹法和真空氦罩法。其中真空喷吹法采用喷枪的方式向被检产品外表面喷吹氦气,可以实现漏孔的准确定位; 真空氦罩法采用有一定密闭功能的氦罩将被检产品全部罩起来,在罩内充满一定浓度的氦气,可以实现被检产品总漏率的测量。
检漏仪使用中注意事项
检漏仪在使用过程中需特别注意以下几点:
①使用的电源电压要在额定的电压范围之内,电压过低仪器启动困难,且性能不稳定,电压过高会烧坏电源,严重时还会烧毁母板的电路板和分子泵,应连接稳压电源(UPS)。
②仪器在运行过程中不能移动。涡轮分子泵处于高速运转中,若搬动检漏仪,容易使分子泵内的叶片与转子的筒体相碰撞。
③检漏仪应按照说明书的要求定期进行保养,保养的项目有更换机械泵油、更换过滤网、更换过滤器。
本文介绍了5 种检漏仪常见故障的分析与处理方法,其中仪器内部存在泄漏环节是一个易被忽视却又易产生故障的环节,当检漏部位的复检结果不一致时,就需检测仪器内部是否有漏。检漏仪内部结构紧凑,定位难度大,本文采用切断分子泵风扇电源和使用小流量喷枪的方式,提高了密封部位定位的能力。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。检漏仪是检漏工作的核心部件,在使用过程中应严格按照说明书的操作要求进行使用。文中以上出现的故障、现象的处理方式是本单位在多年使用过程中的一个总结和归纳。对检漏工作者具有一定的参考价值。
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