氦质谱检漏仪的基本原理与结构

随着科技的迅猛发展，氦质谱检仪及其应用技术也在不断发展和究善。各国的设备厂商相继推出了多种类烈的氦质谱检涮仪，广泛应用丁航空航天，电力电子，汽车等各个行业，综观较新氦质谱检漏仪的性能特点发现，氦质谱检漏仪正向着高灵敏度、自动化、宽程、等先进方向发展，这些特点很好地满足了当前检漏应用的需求，也极大的推动了氮质谱检漏技术的不断发展。氦质谱检漏仪的基本原理与结构氦质谱检漏仪一般由质谱管，真空系统和电子系统组成。氦质谱检漏仪是根据质谱学原理，用氦气作示漏气体制成的气密性检测仪器。其中质谱管包括离子源，质量分析器和离子检测器; 真空系统一般由分子泵、机械泵、电磁阀和真空计组成。离子源的作用是将原子电离成带电离子并聚焦成束，以一定能量注入质分析器，

目前常用的电子轰击型离子源有尼尔型和震荡型两种形式。质分析器的作用起将各类离子按其质荷比的不同实现分离。

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。真空系统一般由分子泵、机械泵、电磁阀和真空计组成组成。按照真空系统的不同结构，检漏仪分为常规系统和逆扩散两种。由离子源、分析器、收集器、冷阴极电离规组成的质谱室和抽气系统及电气部分等组成。常规系统多用于早期的氦质谱检漏仪，该种检漏仪的被检件与高真空部分直接相通，由被检件泄入的氮气首先到达质谱管被检到，因而具有较高的灵敏度，但是会对质谱管有污染。逆扩散系统检漏仪与常规系统相比，被检件只与低真空相通，因此只需将被检工件抽至低真空就能进行检漏，氦气是逆扩散到质谱管，不会对系统有污染，因此被广泛采用，已成为市场的主流的产品。

机械泵的工作方式不一样，分为干泵检漏仪和油泵检漏仪，油泵工作会有油雾排出，污染工作环境，干泵没有油雾排出对工作环境没有影响。在半导体洁净车间都是使用干泵检漏仪。

氦质谱检漏仪光无源器件检漏

光无源器件是不含光能源的光能器件的总称。光无源器件在光路中都要消耗能量，插入损耗是其主要性能指标。光无源器件有光纤连接器、光开关、光衰减器、光纤耦合器、波分复用器、光调制器、光滤波器、光隔离器、光环行器等。一般采用检漏盒或氦罩法，即把被检件抽真空，然后向罩内充入氦气，等待一定时间，确定总漏率的大小。它们在光路中分别实现连接、能量衰减、反向隔离、分路或合路、信号调制、滤波等功能。本文主要介绍氦质谱检漏仪在无源器件中的检漏应用。

光无源器件是不含光能源的光功能器件的总称。光无源器件在光路中都要消耗能量，插入损耗是其主要性能指标。光无源器件有光纤连接器、光开关、光衰减器、光纤耦合器、波分复用器、光调制器、光滤波器、光隔离器、光环行器等。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。它们在光路中分别实现连接、能量衰减、反向隔离、分路或合路、信号调制、滤波等功能。本文主要介绍氦质谱检漏仪在无源器件中的检漏应用。

无源器件检漏原因：光无源器件是光纤通信设备的重要组成部分，也是其它光纤应用领域不可缺少的元器件。具有高回波损耗、低插入损耗、高可靠性等特点。光无源器件对密封性的要求极高，如果存在泄漏会影响其使用性能和精度，光通信行业的漏率标准是小于 5×10-8  mbar.l/s，因此需要进行泄漏检测。（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。氦质谱检漏法利用氦气作为示踪气体可准确定位，定量漏点，替代传统泡沫检漏和压差检漏，目前已广泛应用于光无源器件的检漏。

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。不仅灵敏度高，而且操作方便，能够双灯丝自动切换、自动调零、自动校准和自动量程切换。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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真空箱法氦质谱检漏的原理与系统特点

真空箱法氦质谱检漏的充气回收检漏系统

1．配置与气路控制

真空箱：一般为双工位，两个不锈钢真空箱，开门装置可采用液压方式，或加配重的手动方式。

工件抽空系统：低真空泵及阀门，低真空测量充氮与回收系统：氦气储存罐(高压罐)，氦气回收取罐(低压罐)，主压缩机，辅压缩机，过滤器以及一些高压阀和真空阀门等。

真空箱抽气系统：为自动控制型，由面板、PLC系统(可编程逻辑控制器)，充氦回收系统，真空箱抽气系统的电路部分以及为自动检漏过程提供参考信号的压力传感器和热偶计，同时，实施对整个系统的工作控制，对检漏过程和结果显示。

2.系统检测过程

1)、通过v1、V4，泵系统对工件和真空箱抽真空，如果限定的时间内抽到限定的真空度，此时，电气控制系统关闭V1，打开V2

2)、充氦系统通过V2对工件进行充氦至核定的压力，稳定，关闭V2

3)、关闭V4，打开V3、V5，处在正常工作状态待命的氦质谱检漏仪进行检漏，如果不漏，电气控制系统指挥关断V3、V5，打开V2对氦气进行回收。

4)、关闭V2打开V6对真空箱放气，开启真空箱更换工件。

5)、如果第三点检漏仪检测到超过设定值(漏率)的工件，检漏仪声光报警，将：工作内的氦气回收,对真空箱和管道巾的氦气通过清洁泵抽除，免得影响检漏仪的检测效果和不污染检漏仪。

6)、维持泵有一定的氦分流作用,不宜过大(不超过41),清洁泵也同样。

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