氦質譜檢漏儀
氦質譜檢漏儀 Helium Mass SpectrometerLeakDetector
氦質譜檢漏儀就是用氦氣作示漏氣體，以氣體分析儀檢測氦氣而進行檢漏的質譜儀。氦氣的本底噪聲低，分子量及粘滯系數小，因而易通過漏孔并易擴散；另外，氦系惰性氣體，不腐蝕設備，故常用氦作示漏氣體。將這種氣體噴到接有氣體分析儀（調整到僅對氦起反應的工作狀態）的被檢容器上，若容器有漏孔，則分析儀即有所反應，從而可知漏孔所在及漏氣量大小。
氦質譜檢漏儀通常由真空閥系統、質譜室及測量電路組成, 其中核心為質譜室。質譜室又由離子源、分析器、收集器三部分組成。其一般的原理是將進入質譜室中的混合氣體進行電離, 形成具有一定能量的離子, 這些離子由于質荷比的不同, 在分析器中將按不同軌跡運動從而彼此分開, 僅使氦離子在收集極上收集并最終放大顯示。因此, 氦質譜檢漏儀在本質上講可以看成是氦氣原子的計數器。其無論輸出顯示的是電壓值還是漏率值, 雖然表現形式不一樣, 但這些顯示值必將都與進入質譜室中的氦氣原子的摩爾數是線性正比的。在一般的氦質譜檢漏儀中, 被檢件接在檢漏儀的高真空側( 即檢漏儀的質譜室) , 當被檢件漏氣或出氣較大時, 質譜室中的壓力將超過儀器的最高工作壓力, 此時檢漏儀就無法進行工作了, 因此, 實際工程中往往采用逆流檢漏儀。逆流檢漏儀是利用高真空泵Vacuum Pump的壓縮比與被抽氣體質量有關的原理來工作的。氣體的質量越小, 壓縮比也就越小, 因此逆擴散的示漏氣體的分子數就越多, 這些逆擴散的分子進入質譜室,最終形成了檢漏儀的輸出讀數。現在工程實際中所使用的檢漏儀幾乎全是逆流檢漏儀。
氦質譜背壓檢漏的特點
美國試驗與材料學會標準ASTM E 493 及我國航天行業標準QJ 3212 又增加了預充氦( by prefilling )處理法, 并統稱為氦質譜儀背壓檢漏方法( Test Methods for Leaks Using the Mass Spectrometer Leak Detector in the Inside Out Testing Mode) 。該方法顯示的測量漏率不僅與漏孔的標準漏率有關, 而且與內腔容積、壓氦壓力、加壓時間、候檢時間有關, 因此, 必須研究確定測量漏率與等效標準漏率的關系。
氦質譜背壓檢漏的特點之一是無法獲得由測量漏率求等效標準漏率的解析表達式, 為此, 國際電工委員會標準IEC 68-2-17 及我國國家標準GB/T2423.23 引入了嚴酷等級的概念, 當壓氦壓力、加壓時間、候檢時間均保持不變時, 要求的嚴酷等級與單位體積的測量漏率間存在明確的對應關系。而我國國家軍用標準GJB 128A、GJB 360A 及GJB 548B則采用固定法和靈活法, 按內腔容積分檔, 固定法規定一、兩種壓氦壓力及對應的加壓時間、候檢時間以及測量漏率的拒收極限, 如果實際測量漏率大于該極限值則產品被拒收; 靈活法規定等效標準漏率的拒收規范值, 并根據靈活選擇的壓氦壓力、加壓時間、候檢時間, 由公式計算出測量漏率的極限值, 如果實際測量漏率大于該極限值則產品被拒收。
氦質譜背壓檢漏的特點之二在內腔容積、壓氦壓力、加壓時間、候檢時間都相同的情況下, 具有相同測量漏率的兩個密閉器件的等效標準漏率可能差別非常大, 即等效標準漏率具有雙值。對于壓氦背壓法而言, 其中可能存在的大漏孔多半已超出分子流范圍, 因此可用粗檢法鑒別。粗檢法鑒別應在氦質譜背壓檢漏之后進行, 以防粗檢過程中將小漏堵死。對于預充氦背壓法而言, 由于候檢時間往往相當長, 其中的大漏孔很可能仍在分子流范圍, 粗檢法已不能鑒別。
