氦质谱检漏仪的进展
经过近半个世纪的努力,今天的氦质谱检漏仪已告别了四十年代初期的情形。
集中体现在如下几个方面:
(1)便携式:近各国推出的小型便携式检漏仪不仅灵敏度高,而且便于携带,给野外作业和高空作业提供了比较大的方便。
(2)高压强下检漏:检漏口压强可高达数百帕左右,对检测大系统和有大漏的工件很有益。
(3)自动化程度高:自动校准氦峰,自动调节零点,量程自动转换,自动数据处理,可外接打印机。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。
(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。
(5)检漏范围宽:现今生产的四极检漏仪,质量范围很宽,不仅可检测氦气,而且能检测其它气体。
分子泵排气系统取代扩散泵排气系统,不仅解决了油蒸气对质谱室的污染问题,而且对快速启动仪器和快速停机做出了很大贡献。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。
例如:瑞士、日本采用改变分子泵转速来达到此目的,且提高检漏灵敏度。
另外,逆扩散检漏方式,实现了高压强下检漏,也为正压吸枪检漏提供了良好的条件。
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。86×10-5Pa·s,1L液氦气化为标准状态下的氦气体积为700L。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。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。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。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。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。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。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。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。
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。清除时间在理论上与响应时间相同,但由于仪器零件对氦的吸附和脱附作用的影响,清除时间一般要更长些。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。逆扩散检漏是把被检件接在分子泵出气口一端,漏入的氦气由分子泵出气口逆着泵的排气方向进入安装在泵的进气口端的质谱管内而被检测。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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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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