密封器件氦质谱细检漏的等效标准漏率上限

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)兰州空间技术物理研究所真空低温技术与物理国家级重点 作者:薛大同

密封器件氦质谱细检漏的等效标准漏率上限

薛大同 肖祥正

(兰州空间技术物理研究所真空低温技术与物理国家级重点实验室)

  摘要:密封器件氦质谱细检漏技术所对应的气流状态为分子流。目前好的粗检法可以检出100 Pa×cm3/s 或更小的漏率。为了与粗检方法相衔接,我们取密封器件氦质谱细检漏的等效标准漏率上限为1.4 Pa×cm3/s。

  本文分析了这一上限的合理性。本文将漏孔简化为长径比相当大的圆管,按照Dushman 的近似理论,将漏孔看作是由一个孔眼与一根长管串联组成,利用传统的分子流、黏滞流流导公式,对21 世纪多篇文献报导的微型管道流导~进气口压力关系曲线进行了分析,证明:

  (1)在出气口压力远低于进气口压力的前提下,当进气口压力低到一定程度表现为分子流时,若用粘滞流流导公式计算,得到的流导值就会低于实际值;而当进气口压力高到一定程度表现为黏滞流时,若用分子流流导公式计算,得到的流导值也会低于实际值;

  (2)随着进气口压力不断增高,一旦流导开始增加,就认为气流状态已偏离分子流,即从流导角度判断偏离分子流是非常敏感的;而从流量角度,仅当流量的增加明显偏离线性时,才认为气流状态已偏离分子流,即从流量角度判断偏离分子流是非常不敏感的。考虑到密封器件氦质谱细检漏的漏率测量并不精密,情况更是这样。因此可以认为等效标准漏率不超过1.4 Pa×cm3/s 的漏孔在进气口压力不超过1*105 Pa 时基本处于分子流状态;

  (3)对于任务允许的最大标准漏率远低于1.4 Pa×cm3/s 的密封器件(例如空气严酷等级要求高的军品密封器件),即使在压氦法的压氦过程中,漏率合格的产品从流量角度也不会处于黏滞流状态,而漏率不合格的产品只要保证候检时间不超过最长候检时间,就可以通过测量漏率报警或粗检剔除。这里并不直接涉及接近1.4 Pa×cm3/s 的标准漏率是否偏离分子流状态的问题;

  (4)仅当任务允许的最大标准漏率接近1.4 Pa×cm3/s,且密封器件的等效标准漏率也接近1.4 Pa×cm3/s 时,在压氦法的压氦过程中,由于压氦压力一般在2*105 Pa 以上,从流量角度会处于黏滞流状态。与按照分子流状态的计算值相比,流量偏大,因而压氦结束后密封器件内部的氦分压也会偏大,导至测量漏率偏大,即偏保守;

  (5)在压氦法的候检期间和氦质谱检测期间,密封器件内部的氦分压通常明显低于1*105 Pa,因而等效标准漏率不超过1.4 Pa×cm3/s 的产品从漏率角度处于分子流状态;

  (6)对于预充氦法而言,密封器件内部的氦分压通常低于1*105 Pa,因而等效标准漏率不超过1.4 Pa×cm3/s 的产品从漏率角度可以认为处于分子流状态。

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