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。氦质谱检漏仪主要由质谱室、真空系统组件和电子学控制元件三大部分组成。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。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。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。5MPa压力，如果钢瓶有漏（钢瓶自身的焊缝，阀门处）的话，尤其是小漏时，这时就会出现很大的隐患，所以在出厂前，生产商要做严格的检漏工序，用以避免在运输或存放时的泄露隐患。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。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。当在清洁、纯净空气中报警或不稳定时，应更换探头，具体探头步骤是如下：（1）确认本仪器处于关闭状态（2）逆时针旋下旧探头（3）顺时针旋上包装箱中提供的备用探头。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。

氦质谱检漏仪热管检漏

热管

热管 (Heat Pipe) 是利用热传导原理与致冷介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。测试方法，使用氦质谱检漏仪的正压法，先将灭火器内冲入氦气，然后放在密闭腔体内，腔体与氦质谱检漏仪相连，工作时先将腔体内抽真空，到达一定的真空度后开始检漏，测试漏率在10-5mbar。热管技术目前广泛应用于计算机、各类电器等设备散热，常见的形状有圆管状，板块状 (VC 单体) 等。

热管需要检漏原因：

热管内部填充特殊液体用来增强热传导性能，如果热管本身存在漏点，首先会影响热管的导热性能；其次由于热管都是安装在设备内部，如果发生泄漏，里面封装的液体就会流出，严重污染和影响设备的正常运转，所以热管生产企业，都会采用 氦质谱检漏仪对热管进行检漏。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。

热管检漏客户案例：某电子股份公司，是世界 IT 产业 500 强之一，分公司及营业处遍及美国、日本、欧洲、苏格兰、新加坡等地，全球员工近 90000人。该企业是全球较大的电源供应器制造商，市场占有率达 25% 以上。

热管检漏方法：

该企业热管出厂前标准漏率合格线是 E-8 mbarl/s，使用氦质谱检漏仪检漏时，设定 E-8 为报警值，当漏率低于该值时产品是合格的，当漏率高于此值，检漏仪发出声光警报，说明产品有漏。

热管采用检漏仪的真空检漏模式，因为产品没有抽真空的标准接口，上海伯东根据客户实际情况定制真空夹具，一头连接检漏仪，一头连接产品，具体做法如下：

1.启动氦质谱检漏仪，装上夹具

2.将热管插入夹具，并用真空封泥封堵

3.按下检漏仪启动键，开始抽真空

4.在产品周围喷氦气，以 E-8 mbarl/s 为合格线

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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。（3）其它据日本有关文章介绍，日本汽车制造业，已有30多种零部件在使用氦质谱检漏仪检漏，解决密封问题。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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