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。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。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。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。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。背压法的缺点是不能进行大型密封容器的漏，否则由于密封腔体容积太大，导致加压时间太长。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！

氦质谱检漏仪测量数据处理

漏率的温度修正

标准漏孔漏率易受温度变化影响，温度对标准漏孔漏率的影响一般为3%/℃ ，所以如果实际环境温度和标准漏孔证书中温度不一致，需要将标准漏孔证书中漏率和标准漏孔漏率的氦质谱检漏仪示值修正至同一环境温度下来计算，并在测试结果中加以说明，修正方法如下:

方法一: 将标准漏孔证书中的漏率修正至实际环境温度下，用标准漏孔证书中的漏率加上或减去温度对标准漏孔漏率的影响系数计算值；

方法二: 将标准漏孔漏率的氦质谱检漏仪示值平均值修正至标准漏孔证书中环境温度下，用标准漏孔漏率的氦质谱检漏仪示值平均值加上或减去温度对标准漏孔漏率的影响系数计算值。

氦质谱检漏仪故障与处理

(1)内部的密封结构

当检漏仪内部存在泄漏时，会对检漏工作造成较大干扰，容易造成误检、误判。 检漏仪内部主要的密封部位在检漏仪的后侧(见图2)，位于隔热板的上方：①检漏仪测试口与阀门组块的连接部位，密封方式采用胶灌密封，检漏仪在运输过程中如遇到强烈震动，此处容易造成密封胶开裂。②各电磁阀与阀门组件间的连接部位。4、如果探头本身也脏，可浸入像酒精等温和清洗剂几秒钟，然后用压缩空气或工业毛巾清洁，严禁用像矿物油等溶剂，这样易降低仪器灵敏度。密封方式采用氟橡胶圈或金属垫片密封，橡胶圈的密封寿命有限，使用5 年以上时，有可能会存在密封失效的问题。③各零部件接口处的密封部位。如放大器与质谱室、离子源与质谱室、分子泵与质谱室、标准漏孔与阀门组件、真空计与阀门组件等接口间的金属垫片密封或橡胶圈密封。

(2)定位方法

采用喷吹法对各密封部位的气密性进行检测，因检漏仪内部结构紧凑，各密封结构间的距离很近，检测时定位难度较大。经摸索，在检测时采用以下技巧，可提高定位的能力：①查漏前，先将分子泵风扇的电源断开，避免风扇将氦源吹散至各个密封环节，造成定位不准确。②喷吹时，要严格控制氦源的流量，尽量采用喷枪咀流量小的喷枪，提高定位的能力。③仪器的反应时间小于1 s，所以在一个部位喷吹的时间约3 s，再等待约3 s 后观测信号有无变化。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。

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