




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。筆者實測時,在漏點處噴射氦氣5~10s后,檢漏儀就發(fā)生響應(yīng),對于如此龐大的真空系統(tǒng),其反應(yīng)是相當(dāng)?shù)撵`敏。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(jìn)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(zhǔn)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(jìn)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。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。正壓法的優(yōu)點是不需要輔助的真空系統(tǒng),可以準(zhǔn)確定位,實現(xiàn)任何工作壓力下的檢測。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(jìn)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(dá)到了檢漏的目的。
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)譜分析儀為檢測儀器,用于檢漏的一種檢測技術(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。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,利用分子泵對不同氣體具有不同壓縮比的特點,氦氣逆著分子泵的抽氣方向進(jìn)入質(zhì)譜室。氦質(zhì)譜檢漏儀的特點北京科儀創(chuàng)新真空技術(shù)有限公司(簡稱:科儀創(chuàng)新)出資成立,創(chuàng)建于2015年,注冊資金500萬。檢漏儀在質(zhì)譜室中將氣體電離,這些離子在加速電場的作用下進(jìn)入磁場,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,單位時間到達(dá)收集板的氦離子對應(yīng)于一個電流信號,這個電流信號正比于進(jìn)入到達(dá)收集板氦離子的數(shù)量,電流信號經(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,是因為氦氣具有以下優(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。
今天科儀小編和大家分享的是氦質(zhì)譜檢漏的工作原理,希望對您有所幫助!
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?。ㄏ鄬Ψ肿淤|(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。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(biāo)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。這一檢漏方式是基于分子泵對不同質(zhì)量的氣體具有不同壓縮比(氣體在分子泵出氣口壓強(qiáng)與進(jìn)氣口壓強(qiáng)之比)即利用不同氣體的逆擴(kuò)散程度不同程度而設(shè)計的。
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(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,另一方面在油擴(kuò)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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