氦质谱检漏技术与仪器的相关技术指标

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中国电子科技集团公司第四十研究所 作者:赵锐敏

氦质谱检漏仪的工作原理

  氦质谱检漏仪是一种用来检漏的对比仪器。它是一种质谱分析仪,检漏时以氦气作为示踪介质,当氦气与其它气体一同进入仪器内部时即被电离,并在质谱室的电磁场中作圆周运动;由于各种气体的质量不一样,因而形成许多束圆半径不一样的电子流,其中只有氦子流可被接收,经放大后在仪器的输出表上显示一个电量,进入的氦气越多,显示的电量越大。工件检漏时,可以用不同的方式将工件与检漏仪连接在一起,使氦气通过工件漏孔并进入检漏仪。检漏仪上只有电量显示,但相应的电量相当于多大的漏率还不知道。为此,可以用一支已知漏率的漏孔(习惯上称作标准漏孔) ,将它与检漏仪连接在一起,使通过标准漏孔的氦气也在检漏仪上有一电量显示。以标准漏孔显示的电量作为基准,与工件检漏时在检漏仪上显示的电量作比对,再参照其它因素,按一定的公式即可算出工件的漏率。这是确定工件漏率的基本方法。但有一点应特别强调,被检工件的漏孔所处的检漏条件应与标准漏孔所处的检漏条件相同,这样它们在检漏仪上显示的电量才好进行比对,以计算工件漏率的大小。

检漏技术与仪器的相关技术指标

  随着航天技术的发展,检漏技术也在不断取得进步。目前比较成熟的检漏方法有喷吹法、氦罩法、充压法、吸枪法、探漏盒法、累积检漏法、背压法及四极质谱检漏法。各种方法都有其特点及适用条件。

  在检漏实践中,由于我们所遇到的被检器件的结构、大小、要求等各不相同,如何根据这些特定的条件选择检漏方法,这是检漏工作人员必须解决的首要问题。因此,了解各种检漏方法及其特点,熟练地运用它们来满足被检器件的检漏要求,这对于检漏工作人员来说是十分必要的。另外许多检漏方法与仪器的一些技术指标密切相关,对此我们应有一定的了解。本文主要介绍喷吹法和背压法检漏技术。

  在氦质谱检漏中,与检漏方法密切相关的仪器技术指标主要有以下几项:

  ①最小可检漏率:当存在本底噪声时,将仪器调到“最佳”工作状态,纯示漏气体通过漏孔时,仪器所能检出的最小漏率(也就是以前所说的仪器灵敏度) 。最小可检漏率是氦质谱检漏仪最核心的技术指标。

  ②有效最小可检漏率:当存在本底噪声时,仪器及外部检漏系统调到某一检漏工作状态(可能有分流) ,当纯示漏气体通过漏孔时,部分或全部示漏气体进入检漏仪,在此情况下所能检出的最小漏率(也就是以前所说的检漏灵敏度) 。

  ③反应时间:从示漏气体施加到漏孔进气端开始,到检漏仪净偏转值达到最大漏气信号的63%所经历的时间。

  ④清除时间:从漏孔进气端停止施加示漏气体开始,到检漏仪净偏转值下降到最大漏气信号的37%所经历的时间。

  在检漏实践中,仪器的最小可检漏率与有效最小可检漏率应小于工件的最大允许漏率,通常选择高于被检工件最大允许漏率1~2数量级。在背压法检漏中明确有最小可检漏率限制;同时还有最大可检漏率限制。在喷吹法检漏中,反应时间与喷吹时间密切相关,直接影响检测结果。在一些具有漏率直读功能的检漏仪使用过程中,当用户在调试检漏仪时,打开标准漏孔,仪器会有一漏率显示值,若显示的漏率数值与标准漏孔的标称值不符,可以调整检漏仪上的某些参数,使其相符,则检漏仪就具备了所谓的直读功能。这就带来一个问题:为了调整到数值相同,往往要牺牲检漏仪的最小可检漏率,比如一台检漏仪的最小可检漏率在各项参数调到最佳状态时可达1 ×10- 12 Pa·m3/s,当为了调整仪器的某些参数使其可以直读时,其最小可检漏率可能就增大到1 ×10- 10 Pa ·m3/s了,其灵敏度降低。当然,对于漏率指标比较大的工件,并不受影响;但当工件漏率要求很小时,就可能影响检漏的进行,遇到这种情况,就应将检漏仪的各项参数调到最佳位置,充分发挥其灵敏度,不要拘泥于检漏仪还能不能直读。

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