氦質(zhì)譜檢漏儀的原理

運用質(zhì)譜原理制成的儀器稱為質(zhì)譜計或質(zhì)譜儀。氦質(zhì)譜檢漏儀——檢漏方法介紹氦檢是通過氦穿過漏孔來檢漏的，所以焊縫表面若存有油污、焊渣以及設(shè)備內(nèi)部的積水、污垢等都會使泄漏孔暫時阻塞而影響檢測結(jié)果，因此，測試前必須設(shè)備內(nèi)部清理干凈及焊縫表面并用熱風(fēng)裝置將設(shè)備內(nèi)部干燥。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。

氦質(zhì)譜檢漏儀的結(jié)構(gòu)組成

氦質(zhì)譜檢漏儀——質(zhì)譜室

不同類型的氦質(zhì)譜檢漏儀的質(zhì)譜室結(jié)構(gòu)大同小異，都是由離子源、分析器和收集器三部分組成，它們放在一個抽成高真空的質(zhì)譜室外殼中。 

1）離子源

離子源的作用是使氣體分子電離，形成一束具有一定能量的離子。它由燈絲（陰極）、離化室及離子加速極組成。

燈絲在真空中通電加熱后發(fā)射電子，在離化室與燈絲之間的電場的作用下，電子加速穿過離化室頂部狹縫進入離化室，在離化室中與氣體分子發(fā)生多次碰撞后損失能量，然后打到分子電離形成正離子，正離子在離化室與加速極之間的電原U（即離子加速電壓）作用下，相繼穿過離化室正面的矩形狹縫和加速極的矩形狹縫，由于加速電場對離子做的功轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子的動能，便形成具有一定能量的離子束。由于離子是由中性氣體分子失去Z個帶負電荷e的電子而形成的，所以離子電荷為正的Ze。氦檢方法基本上可分為用氦氣內(nèi)部加壓法和設(shè)備內(nèi)部抽真空外部施氦這兩種，由于后者需將設(shè)備完全抽成真空狀態(tài)，往往會增加測試用設(shè)備(如高、低壓真空泵、真空閥等)和設(shè)備工裝(如外壓加強圈)而使造價提高，所以該方法通常用于容積小而厚壁的設(shè)備。由于各種氣體的離子均受同一電場的加速，當(dāng)它們的電荷量相等時，它們的能量相等，但由于質(zhì)荷比不同，故運動速度也就不同。 

2）分析器

分析器作用是使不同質(zhì)荷比的離子按不同軌跡運動，從而將它們彼此分開，僅使氦離子通過其出口隙縫。分析器由一個外加均勻磁場及一個出口電極組成。磁場方向與離子束入射方向垂直。

3）收集極

收集極是對準(zhǔn)出口電極狹縫安裝的，其作用是收集穿過出口電極狹縫的氦離子并通過一個電阻輸入到小電流放大器進行離子流的放大和測量。性能高：采用了進口檢漏儀儀專用分了泵與性能較高的質(zhì)譜系統(tǒng)，靈敏度度高，檢測壓強高，響應(yīng)時間快。由于氦離子一般只有10-13~10-12A，要使小電流放大器輸入信號電壓足夠大，則輸入電阻必需很大（一般高于1010歐），放大用的靜電計管必須要高度絕緣，所以把高阻及靜電計管放在高真空的質(zhì)譜室中。

氦質(zhì)譜檢漏儀的應(yīng)用

氦質(zhì)譜檢漏儀行業(yè)應(yīng)用氦質(zhì)譜檢漏儀的應(yīng)用已從科學(xué)院、大專院校、實驗室及少數(shù)科研機構(gòu)走向工礦企業(yè)，甚至鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、個體企業(yè)，可以說應(yīng)用領(lǐng)域極其寬廣。

航空航天高科技工業(yè)

（1）例如火箭發(fā)動機及姿態(tài)發(fā)動機，過去是打壓刷肥皂水檢漏，現(xiàn)在重新改進工藝用氦質(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)動機質(zhì)量?；鸺w的檢漏采用正壓吸槍、氦罩法、累集法等幾種方法的結(jié)合。氦質(zhì)譜檢漏儀——應(yīng)用介紹（1）電子行業(yè)微波發(fā)射管、電子管、晶體管、集成電路、密封繼電器、各類傳感器、心臟起博器。由于檢漏技術(shù)的應(yīng)用，提高了檢漏靈敏度，彌補了吸入法檢漏時儀器靈敏度低的不足。

（2）KM6空間環(huán)模裝置設(shè)備龐大，主真空室直徑12m、高22m，另外有輔助真空室和載人艙等。容積3500m3，分系統(tǒng)多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各種接口焊縫相加有幾千米長，采用氦質(zhì)譜檢漏儀負壓檢漏，每條焊縫由檢漏盒密封，配以鋪助抽氣系統(tǒng)將盒內(nèi)抽低真空后，充入一定壓力氦氣，關(guān)閉預(yù)抽閥，開啟檢漏閥。該產(chǎn)品既可在真空中進行低壓檢測，也可利用吸槍線進行本地高壓檢測，廣泛適用于鋰電，制冷，電力，汽車空調(diào)等行業(yè)多種檢測要求。由于盒內(nèi)氦濃度較高，相對檢漏儀又有一定壓力，因此有效提高了檢漏靈敏度。

（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)。

氦質(zhì)譜檢漏儀的整體結(jié)構(gòu)

一、質(zhì)譜室

形象的說，質(zhì)譜室是氦質(zhì)譜檢漏儀的心臟，由離子源、分析器和電氣系統(tǒng)三個部分組成，并將冷陰極磁控規(guī)也放在其內(nèi)，共用其磁場。為了有利于微小的粒子流放大，將一級放大用高阻及靜電計管也放在質(zhì)譜室之內(nèi)。（6）如果檢漏地點不固定，需要經(jīng)常搬運儀器時，就要選擇小型便攜式儀器。質(zhì)譜室殼由非磁性材料制成，內(nèi)部抽空，而外部設(shè)置成磁鐵形成磁分析器的磁場。

二、真空系統(tǒng)

真空系統(tǒng)是提供質(zhì)譜室正常工作的條件。由于鎢陰極正常工作時需要具備0.001-0.01Pa的真空度，同時保證氦離子在分析器中的運動有較高的傳輸率，因此建立一個高真空系統(tǒng)是必要的。不同型號的檢漏儀所具有的功能不盡相同，所以電路也有不少差加，這在各自的說明書中都有說明，這里不同贅述。系統(tǒng)中的節(jié)能閥則是為了滿足質(zhì)譜室工作壓力的調(diào)節(jié)，該閥全開時檢漏靈敏度較高，因此在條件允許情況下開啟大些為宜。檢漏時為了校準(zhǔn)檢漏靈敏度，系統(tǒng)中設(shè)置了標(biāo)準(zhǔn)漏孔。

三、電氣系統(tǒng)

氦質(zhì)譜儀電氣部分的核心是質(zhì)譜室的供電和測量，其他部分包括真空系統(tǒng)的電源與控制部分，操縱面板及輸出儀表等。主要含有小電流放大器及輸出裝置、低頻發(fā)生器、高壓整流器及發(fā)射電流穩(wěn)定裝置、高壓整流器供給冷陰極磁控規(guī)電源。

四、輔助真空系統(tǒng)的配置

在氦質(zhì)譜儀檢漏技術(shù)中，根據(jù)被檢件的結(jié)構(gòu)，尺寸要求和具體的檢漏條件，設(shè)置具有預(yù)抽被檢件、保證檢漏儀工作真空度、進行的氣體分流、縮短反應(yīng)時間和清除時間、降低對靈敏度的不良影響等功能的輔助真空系統(tǒng)，在某些條件下是非常必要的。