氦質(zhì)譜檢漏原理

氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)是以無(wú)色、無(wú)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。為適應(yīng)檢漏口壓強(qiáng)的變化和對(duì)靈敏度要求的不同，分子泵一般采用多級(jí)構(gòu)造和幾種不同的轉(zhuǎn)速。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(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(guò)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(guò)泄漏率大小來(lái)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(guò)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(wú)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！

氦質(zhì)譜檢漏儀的注意事項(xiàng)

檢漏儀的響應(yīng)時(shí)間會(huì)影響檢漏工作的速度，正常運(yùn)行的儀器響應(yīng)時(shí)間不大于3s。筆者實(shí)測(cè)時(shí)，在漏點(diǎn)處噴射氦氣5～10s后，檢漏儀就發(fā)生響應(yīng)，對(duì)于如此龐大的真空系統(tǒng)，其反應(yīng)是相當(dāng)?shù)撵`敏。

檢漏時(shí)噴槍在漏孔處停留的時(shí)間應(yīng)為儀器響應(yīng)時(shí)間的3倍，該時(shí)間再加上氦氣在真空系統(tǒng)中的傳遞時(shí)間，即為兩次噴氦的較小間隔時(shí)間，當(dāng)然真空系統(tǒng)越龐大，該間隔時(shí)間也越長(zhǎng)。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。筆者根據(jù)實(shí)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，兩次噴氦的較小間隔時(shí)間控制在30s左右，即如果次噴氦后30s內(nèi)檢漏儀還沒(méi)有反應(yīng),則可進(jìn)行第二次噴氦。

清除時(shí)間在理論上與響應(yīng)時(shí)間相同，但由于儀器零件對(duì)氦的吸附和脫附作用的影響,清除時(shí)間一般要更長(zhǎng)些。氦質(zhì)譜檢漏儀的進(jìn)展（1）便攜式：zui近各國(guó)推出的小型便攜式檢漏儀不僅靈敏度高，而且便于攜帶，給野外作業(yè)和高空作業(yè)提供了比較大的方便。筆者測(cè)算，在測(cè)試到數(shù)量級(jí)為10-9P a ?m3/s的微漏漏點(diǎn)時(shí)，清除時(shí)間約須1分鐘；在測(cè)試到數(shù)量級(jí)為10-8P a ? m3/s的中漏漏點(diǎn)時(shí)，清除時(shí)間約須2分鐘；在測(cè)試到數(shù)量級(jí)為10-7Pa?m3/s的大漏漏點(diǎn)時(shí)，清除時(shí)間在3分鐘左右。

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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(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(lái)，靈敏度高。

2、氦的質(zhì)量?。ㄏ鄬?duì)分子質(zhì)量為4），易于穿過(guò)漏孔。這樣，氦較除氫以外的其他氣體通過(guò)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。當(dāng)磁場(chǎng)的磁通密度一定時(shí)，不同質(zhì)荷比（m/e）的離子在磁場(chǎng)中都有相應(yīng)的運(yùn)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(chǎng)分析器中運(yùn)動(dòng)后就會(huì)彼此分開。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。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(guò)，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(guò)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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