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。氦质谱检漏方法在真空检漏技术领域里已经得到广泛的应用,这种方法的优点是:检漏灵敏度高,可以检漏到10-11Pam3/s数量级,仪器响应快,氦分子在仪器高真空的环境中扩散的速度很高。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。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。其基本工作原理是采集被检件中的气体样品并将其电离，根据不同种类气体离子质荷比不同的特点，利用磁偏转分离原理将其区分开来。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。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。氦质谱检漏仪氦质谱检漏仪（HeliumMassSpectrometerLeakDetector）为气体工业名词术语，用氦气或者氢气作示漏气体，以气体分析仪检测氦气而进行检漏的质谱仪。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。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。

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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检漏仪的优点

1、多种语言和计量单位选择，可选中文界面。

2、135o 电离偏转 (自然聚焦点)的全新质谱技术，金属密封结构。

3、新的电子线路及信号处理设计。

4、小可检漏率高、灵敏度覆盖范围可达12个量程。

5、快速清氦和快速响应。

6、测试口耐压高，可实现大漏检漏。

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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。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。（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。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。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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