氦质谱检漏原理

氦质谱检漏技术是以无色、无味的惰性气体氦气为示踪介质、以磁质谱分析仪为检测仪器，用于检漏的一种检测技术，它的检漏灵敏度可达10-14～10-15Pa?m3/s，可以准确确定漏孔位置和漏率。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。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。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。检漏仪在质谱室中将气体电离,这些离子在加速电场的作用下进入磁场，在洛伦兹力作用下发生偏转,由于不同荷质比的离子具有不同的电磁学特性，偏转半径各不相同，在挡板的作用下，氦检漏仪的收集板只允许带正电的氦离子被接收到，单位时间到达收集板的氦离子对应于一个电流信号，这个电流信号正比于进入到达收集板氦离子的数量，电流信号经过放大后显示在质谱仪的显示面板上，其大小反映了泄漏点的漏率，通过泄漏率大小来确定该位置泄漏程度的大小。

氦质谱检漏仪的示踪气体选用氦气,是因为氦气具有以下优良特性：

①氦气在空气中的含量少，体积含量为5.24×10-6，如果氦气在环境中的含量超过标准，可以比较容易地探测到极微量的氦气；

②氦分子小、质量轻、易扩散、易穿越漏孔、易于检测也易于清除；

③氦离子荷质比小，易于进行质谱分析；

④氦气是惰性气体，化学性质稳定，不会腐蚀和损伤任何设备；

⑤氦气无毒，不凝结，极难容于水。

今天科仪创新小编和大家分享的是氦质谱检漏的工作原理，希望对您有所帮助！

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）航天工业中、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。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。氦质谱检漏仪的应用拓展一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。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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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。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。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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