氦质谱检漏仪的工作原理

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)第二炮兵工程学院 作者:孙开磊

     氦质谱检漏方法在真空检漏技术领域里已经得到广泛的应用,这种方法的优点是:检漏灵敏度高,可以检漏到10-11Pam3/s 数量级,仪器响应快,氦分子在仪器高真空的环境中扩散的速度很高;所以氦质谱检漏仪在许多领域里得到广泛的应用,例如,在航空航天领域里宇宙飞船、航天飞机、火箭、卫星、飞机等这些都要用到真空检漏技术。在一般工业领域里原子能、发电厂、配电站、合成氨的氮肥生产厂、汽车制造业、造船工业、制冷工业、冶金工业、输气管道、气罐、油罐、锅炉快餐食品包装等都离不开检漏问题,同样在导弹武器装备中也离不开检漏,导弹弹体、燃料储备罐、燃料运输管道、弹头、特殊部件的密封性都要用到氦质谱检漏,本文主要真对氦质谱检漏原理及方法进行综述。

氦质谱检漏仪工作原理

       图1是一个典型质谱室的剖面图,灯丝电离出来的电子经加速进入电离室,在电离室内与残余气体分子和经被检件漏孔进入电离室的氦气相互碰撞,使氦分子发生电离,He→He++e 。

质谱室工作原理 

图1  质谱室工作原理

  这些离子在加速电场的作用下进入磁场,由洛伦兹力使得氦离子发生偏转,形成圆弧形轨道,半径公式为:

       式中,R为离子偏转轨道半径;B为磁场强度;M/Z为离子的质量与电荷之比;U为离子的加速电压。由此可见,当R,B为固定值时,改变加速电压,可使不同质量的离子通过磁场和接收缝到达接收极而被检测到。如果电离室内的成分是干燥大气,在图1的出口缝处测得的离子流强度的理论峰值如图2(根据干燥大气成分绘制)所示,图中峰值的高度代表离子流强度,它与气体在电离室的分压成正比;氦质谱检漏仪就是利用这一原理,实际上把加速电压设在氦峰值上,如图3所示,接收极在挡板的作用下只能接收到氦离子,氦离子电流经过放大后用作指示漏率

 

图2  氦峰示意图

 

图3  实际所选用的氦峰示意图

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