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2021-06-18
氦氣檢漏儀
氦氣檢漏儀是氦質(zhì)譜檢漏儀((Helium Mass Spectrometer Leak Detector)的俗稱，運用質(zhì)譜原理制成的儀器稱為質(zhì)譜計或質(zhì)譜儀。檢漏時噴槍在漏孔處停留的時間應(yīng)為儀器響應(yīng)時間的3倍，該時間再加上氦氣在真空系統(tǒng)中的傳遞時間，即為兩次噴氦的較小間隔時間，當(dāng)然真空系統(tǒng)越龐大，該間隔時間也越長。質(zhì)譜儀通過其核心部件質(zhì)譜室，使不同質(zhì)量的氣體變成離子并在某種場中運動后，不同質(zhì)荷比的離子在場中彼此分開，而相同質(zhì)荷比的離子在場中匯聚在一起，如果在適當(dāng)位置安置接收1器接收所有這些離子，就會得到按照質(zhì)荷比大小依次分開排列的質(zhì)譜圖，這就是質(zhì)譜。
用于檢漏的質(zhì)譜儀稱為質(zhì)譜檢漏儀。測量氣體分壓力的所有質(zhì)譜計，如四極質(zhì)譜計、射頻質(zhì)譜計、飛行時間質(zhì)譜計、回旋質(zhì)譜計等都可以用于檢漏。
專門設(shè)計的以氦氣作示蹤氣體進行檢漏的質(zhì)譜儀稱為氦質(zhì)譜檢漏儀。這種儀器除靈敏度高外，還具有適應(yīng)范圍廣、定位定量準確、無毒、安全、反應(yīng)速度快等優(yōu)點。氦質(zhì)譜檢漏儀中用得較多的是90°和180°的磁偏轉(zhuǎn)型質(zhì)譜儀。
眾所周知，當(dāng)一個帶電質(zhì)點（正離子）以速度v進入均勻磁場的分析器中，如果速度v的方向和磁場H的方向相垂直，則它的運動軌跡為圓，如圖1所示。如果在離大運動的路徑中安置一塊檔板將其他離子檔掉，而在對應(yīng)的氦離子運動半徑位置的檔板上開一狹縫，狹縫后安置離子接收極，這樣的只有氦離子才能通過狹縫而被接收極接收形成氦離子流，并經(jīng)放大器放大后由測量儀表指示出來。當(dāng)磁場的磁通密度一定時，不同質(zhì)荷比（m/e）的離子在磁場中都有相應(yīng)的運輸半徑，也就是都有相應(yīng)的圓軌跡，這樣，不同質(zhì)荷比的帶電粒子在磁場分析器中運動后就會彼此分開。如果在離大運動的路徑中安置一塊檔板將其他離子檔掉，而在對應(yīng)的氦離子運動半徑位置的檔板上開一狹縫，狹縫后安置離子接收極，這樣的只有氦離子才能通過狹縫而被接收極接收形成氦離子流，并經(jīng)放大器放大后由測量儀表指示出來。檢漏時，如果用氦氣噴吹漏孔，氦氣便通過漏孔進入檢漏儀的質(zhì)譜室中，使檢漏儀的測量儀表立即靈敏地反應(yīng)出來，達到了檢漏的目的。
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用氦氣作為氦質(zhì)譜檢漏氣體的原因
選擇示漏氣體(示蹤氣體）的原則是：它在空氣中及真空系統(tǒng)中的含量低；檢漏儀對示漏氣體的靈敏度高；它不會對人員、環(huán)境、被檢件及檢漏儀造成污染、傷害和安全隱患；價格低。
質(zhì)譜檢漏儀通常選擇氦氣作示蹤氣體，主要原因如下：
1、氦在空氣中及真空系統(tǒng)殘余氣體中的含量極1少（在空氣中約含5.2ppm），在材料出氣中也很少，因此本底壓力小，輸出的本底電流也小。正因為本底小，由某些原因引起本底的波動，亦即本底噪聲也就小，因此微小漏率也就能反應(yīng)出來，靈敏度高。
2、氦的質(zhì)量小（相對分子質(zhì)量為4），易于穿過漏孔。這樣，氦較除氫以外的其他氣體通過同一漏孔的漏率就大，容易發(fā)現(xiàn)，靈敏度高。
3、氦是惰性氣體，不與被檢件器壁起化學(xué)反應(yīng)，不會污染被檢件，使用安全。
4、在氦兩側(cè)的是氫（質(zhì)荷比為2）和雙電荷原子碳（質(zhì)荷比為6），質(zhì)荷比都與氦相差較大。儀創(chuàng)新產(chǎn)品主要有：薄膜制備設(shè)備，真空冶金設(shè)備，檢漏設(shè)備，真空系統(tǒng)等非標真空產(chǎn)品。這樣，它們在分析器中的偏轉(zhuǎn)半徑相差也大，容易分開，定標找氦峰時，不易受其他離子的干擾，因此就降低了對分析器制造精度的要求，易于加工。同時，分析器出口電極及離子源加速極的隙縫也可以加大，使更多的氦離子通過，提高了儀器靈敏度。
5、氦在被檢件及真空系統(tǒng)中不易被吸附。這樣檢出一個漏孔可以使氦信號迅速消失以便繼續(xù)進行檢漏，提高了儀器的檢漏效率。
6.氫氣有些性能（如質(zhì)量小、易通過漏孔）比氦還好，然而由于氫一方面有易1爆危險，另一方面在油擴散泵中，由于油受熱裂解會產(chǎn)生大量的碳和氫，使氫本底極高且波動大，以致靈敏度大大降低，所以很少采用。
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真空箱法氦質(zhì)譜檢漏的原理與系統(tǒng)特點
真空箱法氦質(zhì)譜檢漏的充氣回收檢漏系統(tǒng)
1．配置與氣路控制
真空箱：一般為雙工位，兩個不銹鋼真空箱，開門裝置可采用液壓方式，或加配重的手動方式。
工件抽空系統(tǒng)：低真空泵及閥門，低真空測量充氮與回收系統(tǒng)：氦氣儲存罐(高壓罐)，氦氣回收取罐(低壓罐)，主壓縮機，輔壓縮機，過濾器以及一些高壓閥和真空閥門等。
真空箱抽氣系統(tǒng)：為自動控制型，由面板、PLC系統(tǒng)(可編程邏輯控制器)，充氦回收系統(tǒng)，真空箱抽氣系統(tǒng)的電路部分以及為自動檢漏過程提供參考信號的壓力傳感器和熱偶計，同時，實施對整個系統(tǒng)的工作控制，對檢漏過程和結(jié)果顯示。
2.系統(tǒng)檢測過程
1)、通過v1、V4，泵系統(tǒng)對工件和真空箱抽真空，如果限定的時間內(nèi)抽到限定的真空度，此時，電氣控制系統(tǒng)關(guān)閉V1，打開V2
2)、充氦系統(tǒng)通過V2對工件進行充氦至核定的壓力，穩(wěn)定，關(guān)閉V2
3)、關(guān)閉V4，打開V3、V5，處在正常工作狀態(tài)待命的氦質(zhì)譜檢漏儀進行檢漏，如果不漏，電氣控制系統(tǒng)指揮關(guān)斷V3、V5，打開V2對氦氣進行回收。
4)、關(guān)閉V2打開V6對真空箱放氣，開啟真空箱更換工件。
5)、如果第三點檢漏儀檢測到超過設(shè)定值(漏率)的工件，檢漏儀聲光報警，將：工作內(nèi)的氦氣回收,對真空箱和管道巾的氦氣通過清潔泵抽除，免得影響檢漏儀的檢測效果和不污染檢漏儀。
6)、維持泵有一定的氦分流作用,不宜過大(不超過41),清潔泵也同樣。
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