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檢漏范圍寬:現(xiàn)今生產(chǎn)的四極檢漏儀,質(zhì)量范圍很寬,不僅可檢測氦氣,而且能檢測其它氣體。分子泵排氣系統(tǒng)取代擴散泵排氣系統(tǒng),不僅解決了油蒸氣對質(zhì)譜室的污染問題,而且對快速啟動儀器和快速停機做出了很大貢獻。為適應(yīng)檢漏口壓強的變化和對靈敏度要求的不同,分子泵一般采用多級構(gòu)造和幾種不同的轉(zhuǎn)速。例如可通過采用改變分子泵轉(zhuǎn)速來達到此目的,且提高檢漏靈敏度。另外,逆擴散檢漏方式,實現(xiàn)了高壓強下檢漏,也為正壓吸檢漏提供了良好的條件。
02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。
(1)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、氦罩法、累集法等幾種方法的結(jié)合。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(fù)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。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)
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)殘余氣體中的含量少(在空氣中約含5×10-6),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)的離子是氫(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,調(diào)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,容易被抽走。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。
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。
氦質(zhì)譜檢漏儀的選擇
選擇氦質(zhì)譜檢漏儀時主要考慮以下問題:
(1)儀器的功能能滿足檢漏的要求。如有些儀器沒有逆流檢漏功能,就不適合吸法檢漏;有些儀器沒有報廢漏率的設(shè)置功能,不宜作為批量產(chǎn)品篩選檢漏用;流水線上要求一定的檢漏速度,此時應(yīng)選擇有多工位的檢漏儀。
(2)儀器的靈敏度能滿足檢漏的要求。國內(nèi)外生產(chǎn)的不同類型的氦質(zhì)譜檢漏儀的靈敏度是不一樣的,如果檢漏要求的靈敏度較高,就要認(rèn)真選擇。
(3)被檢件如果害怕油的污染,就應(yīng)選擇無油真空系統(tǒng)的檢漏儀。
(4)被檢件容積如果較大,必須選用預(yù)抽泵抽速大的檢漏儀,否則就要外加預(yù)抽泵。
(5)如果被檢對象不固定,體積時大時小,靈敏度要求時高時低,就要選擇功能較全、靈敏度較高、檢漏范圍寬的檢漏儀。
(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。
(7)在滿足上述檢漏基本要求的基礎(chǔ)上,還要綜合考慮儀器的價格是否低、操作是否簡易、維修是否方便等方面的問題。
正壓漏孔的校準(zhǔn)
正壓漏孔校準(zhǔn)裝置一般采用定容法和恒壓法兩種工作原理。在此基礎(chǔ)上又研究了累積比較法、標(biāo)準(zhǔn)氣體法、流量比較法、壓力比較法、質(zhì)譜計法等各種方法,但都以定容法和恒壓法為基礎(chǔ)。1997年美國材料和測試學(xué)會“校準(zhǔn)氣體參考漏孔的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范”。該規(guī)范毛細(xì)管—水柱位移法為恒壓法,氣體累積法為定容法。歐洲標(biāo)準(zhǔn)化1995年(CENTC138WFG/6n3rev3)也采用類似毛細(xì)管—水柱位移法。瑞士Balzers公司在1995年建立了基于恒壓法的正壓漏孔的校準(zhǔn)系統(tǒng)。我國是采用恒壓法測量,測量范圍10-7—10-5Pam3/s。我們采用質(zhì)譜比較法校準(zhǔn),準(zhǔn)確數(shù)據(jù)由510所科委計量站提供。
真空漏孔用于正壓時,該漏孔的標(biāo)定值要改變。正壓檢測漏率范圍10-3—10-8Pam3/s是過渡流。過渡流的計算較復(fù)雜,如用真空漏孔替代正壓條件進行換算,工程應(yīng)用上較為不便,因此必須正壓檢漏時用正壓標(biāo)準(zhǔn)漏孔做比較準(zhǔn)。正壓漏孔在使用時,其供氣壓力氦氣濃度應(yīng)一致。正壓漏孔的研究國內(nèi)外起步均比較晚,但它已在大型燃料貯箱、運載火箭氫氧系統(tǒng)成功應(yīng)用。但是正壓漏孔的制作、校準(zhǔn)、應(yīng)用與其氣流特性均需在實踐中進一步完善發(fā)展。