燃料電池冷卻水套氦檢漏設(shè)備的行業(yè)須知「在線咨詢」
2021-06-18
氦質(zhì)譜檢漏原理
氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)是以無色、無味的惰性氣體氦氣為示蹤介質(zhì)、以磁質(zhì)譜分析儀為檢測(cè)儀器，用于檢漏的一種檢測(cè)技術(shù)，它的檢漏靈敏度可達(dá)10-14～10-15Pa?m3/s，可以準(zhǔn)確確定漏孔位置和漏率。氦質(zhì)譜檢漏儀主要由質(zhì)譜室、真空系統(tǒng)組件和電子學(xué)控制元件三大部分組成。整機(jī)由微機(jī)控制，菜單的選擇功能，一個(gè)按鈕即可完成一次的全檢漏過程。質(zhì)譜室接在分子泵的高真空端，入口接在分子泵和機(jī)械泵之間，利用分子泵對(duì)不同氣體具有不同壓縮比的特點(diǎn)，氦氣逆著分子泵的抽氣方向進(jìn)入質(zhì)譜室。檢漏儀在質(zhì)譜室中將氣體電離,這些離子在加速電場(chǎng)的作用下進(jìn)入磁場(chǎng)，在洛倫茲力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn),由于不同荷質(zhì)比的離子具有不同的電磁學(xué)特性，偏轉(zhuǎn)半徑各不相同，在擋板的作用下，氦檢漏儀的收集板只允許帶正電的氦離子被接收到，單位時(shí)間到達(dá)收集板的氦離子對(duì)應(yīng)于一個(gè)電流信號(hào)，這個(gè)電流信號(hào)正比于進(jìn)入到達(dá)收集板氦離子的數(shù)量，電流信號(hào)經(jīng)過放大后顯示在質(zhì)譜儀的顯示面板上，其大小反映了泄漏點(diǎn)的漏率，通過泄漏率大小來確定該位置泄漏程度的大小。
氦質(zhì)譜檢漏儀的示蹤氣體選用氦氣,是因?yàn)楹饩哂幸韵聝?yōu)良特性：
①氦氣在空氣中的含量少，體積含量為5.24×10-6，如果氦氣在環(huán)境中的含量超過標(biāo)準(zhǔn)，可以比較容易地探測(cè)到極微量的氦氣；
②氦分子小、質(zhì)量輕、易擴(kuò)散、易穿越漏孔、易于檢測(cè)也易于清除；
③氦離子荷質(zhì)比小，易于進(jìn)行質(zhì)譜分析；
④氦氣是惰性氣體，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不會(huì)腐蝕和損傷任何設(shè)備；
⑤氦氣無毒，不凝結(jié)，極難容于水。
今天科儀創(chuàng)新小編和大家分享的是氦質(zhì)譜檢漏的工作原理，希望對(duì)您有所幫助！
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(duì)示漏氣體的靈敏度高；它不會(huì)對(duì)人員、環(huán)境、被檢件及檢漏儀造成污染、傷害和安全隱患；價(jià)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?yàn)楸镜仔?，由某些原因引起本底的波?dòng)，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?。ㄏ鄬?duì)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(huì)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。這樣，它們?cè)诜治銎髦械钠D(zhuǎn)半徑相差也大，容易分開，定標(biāo)找氦峰時(shí)，不易受其他離子的干擾，因此就降低了對(duì)分析器制造精度的要求，易于加工。3）航天工業(yè)中、各類閥門、電子元器件，傳感器等等都在廣泛應(yīng)用氦質(zhì)譜檢漏儀及其檢漏技術(shù)。同時(shí)，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(gè)漏孔可以使氦信號(hào)迅速消失以便繼續(xù)進(jìn)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(xiǎn)，另一方面在油擴(kuò)散泵中，由于油受熱裂解會(huì)產(chǎn)生大量的碳和氫，使氫本底極高且波動(dòng)大，以致靈敏度大大降低，所以很少采用。
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氦質(zhì)譜檢漏用氦氣的選擇
氦氣是一種無色、無味的隋性氣體。氦質(zhì)譜檢漏儀的應(yīng)用拓展一航空航天高科技工業(yè)1）例如火箭發(fā)動(dòng)機(jī)及姿態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)，過去是打壓刷肥皂水檢漏，現(xiàn)在重新改進(jìn)工藝用氦質(zhì)譜檢漏儀檢漏，采用正壓吸槍與氦罩法結(jié)合，使檢漏靈敏度大大提高，從而保證了發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量。相對(duì)分子質(zhì)量為4.003，分子直徑為2.18×10-10m，分子的質(zhì)量為3.65×10-27kg，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為0.1769kg/m3，臨界溫度為5.25K，臨界壓力為2.26×105Pa，1atm壓力下的沸點(diǎn)為4.214K，熔點(diǎn)為0.9K，三相點(diǎn)溫度為2.186K，三相點(diǎn)壓力為51.1×10-2Pa，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的熱導(dǎo)率為510.79J/(m·h·K)，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的定壓比熱為5233J/(kg·K)，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的動(dòng)力粘度系數(shù)為1.86×10-5Pa·s，1L液氦氣化為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氦氣體積為700L。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的瓶裝氦氣按純度高低分別為工業(yè)用氦、純氦、高純氦三種。
1、工業(yè)用氦：氦含量≥99%，露1點(diǎn)≤43℃.
2、純氦分三級(jí)：優(yōu)等品氦含量≥99.995%；一等品氦含量≥99.993%；合格品氦含量≥99.99%。
3、高純氦分為三級(jí)：優(yōu)等品氦含量≥99.9996%；一等品氦含量≥99.9993%；合格品氦含量≥99.999%。
氦氣在氦質(zhì)譜檢漏儀檢漏中作為示蹤氣體使用，純度要求不高，一般選用工業(yè)用氦，即氦含量≥99%，露1點(diǎn)≤43℃。
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氦質(zhì)譜檢漏儀的結(jié)構(gòu)和工作原理
氦質(zhì)譜檢漏儀是180°磁偏轉(zhuǎn)型的質(zhì)譜分析計(jì)，其基本原理是根據(jù)離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，不同質(zhì)荷比的離子具有不同的偏轉(zhuǎn)半徑來實(shí)現(xiàn)不同種類離子的分離。檢漏儀主要由質(zhì)譜室、真空系統(tǒng)及電氣控制部分組成。5MPa壓力，如果鋼瓶有漏（鋼瓶自身的焊縫，閥門處）的話，尤其是小漏時(shí)，這時(shí)就會(huì)出現(xiàn)很大的隱患，所以在出廠前，生產(chǎn)商要做嚴(yán)格的檢漏工序，用以避免在運(yùn)輸或存放時(shí)的泄露隱患。檢漏工作時(shí)先打開抽空閥前級(jí)泵對(duì)檢漏接口抽真空，當(dāng)真空度P1 優(yōu)于200 Pa 時(shí)，打開入口閥1、2，關(guān)閉抽空閥，氦氣將逆著分子泵的抽氣方向進(jìn)入質(zhì)譜室中被檢測(cè)出來，此時(shí)檢漏儀的較小可檢漏率為10- 10 Pa·m3/s。前級(jí)泵繼續(xù)對(duì)檢漏接口抽真空，當(dāng)P1降至20 Pa 時(shí)，入口閥2 關(guān)閉，入口閥3 打開，分子泵的高抽速用于抽空試件，檢漏儀的反應(yīng)時(shí)間縮短，此時(shí)檢漏儀的較小可檢漏率為10- 12 Pa·m3/s。
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