氦質(zhì)譜檢漏儀
氦質(zhì)譜檢漏儀 Helium Mass SpectrometerLeakDetector
氦質(zhì)譜檢漏儀就是用氦氣作示漏氣體，以氣體分析儀檢測(cè)氦氣而進(jìn)行檢漏的質(zhì)譜儀。氦氣的本底噪聲低，分子量及粘滯系數(shù)小，因而易通過(guò)漏孔并易擴(kuò)散；另外，氦系惰性氣體，不腐蝕設(shè)備，故常用氦作示漏氣體。將這種氣體噴到接有氣體分析儀（調(diào)整到僅對(duì)氦起反應(yīng)的工作狀態(tài)）的被檢容器上，若容器有漏孔，則分析儀即有所反應(yīng)，從而可知漏孔所在及漏氣量大小。
氦質(zhì)譜檢漏儀通常由真空閥系統(tǒng)、質(zhì)譜室及測(cè)量電路組成, 其中核心為質(zhì)譜室。質(zhì)譜室又由離子源、分析器、收集器三部分組成。其一般的原理是將進(jìn)入質(zhì)譜室中的混合氣體進(jìn)行電離, 形成具有一定能量的離子, 這些離子由于質(zhì)荷比的不同, 在分析器中將按不同軌跡運(yùn)動(dòng)從而彼此分開(kāi), 僅使氦離子在收集極上收集并最終放大顯示。因此, 氦質(zhì)譜檢漏儀在本質(zhì)上講可以看成是氦氣原子的計(jì)數(shù)器。其無(wú)論輸出顯示的是電壓值還是漏率值, 雖然表現(xiàn)形式不一樣, 但這些顯示值必將都與進(jìn)入質(zhì)譜室中的氦氣原子的摩爾數(shù)是線性正比的。在一般的氦質(zhì)譜檢漏儀中, 被檢件接在檢漏儀的高真空側(cè)( 即檢漏儀的質(zhì)譜室) , 當(dāng)被檢件漏氣或出氣較大時(shí), 質(zhì)譜室中的壓力將超過(guò)儀器的最高工作壓力, 此時(shí)檢漏儀就無(wú)法進(jìn)行工作了, 因此, 實(shí)際工程中往往采用逆流檢漏儀。逆流檢漏儀是利用高真空泵Vacuum Pump的壓縮比與被抽氣體質(zhì)量有關(guān)的原理來(lái)工作的。氣體的質(zhì)量越小, 壓縮比也就越小, 因此逆擴(kuò)散的示漏氣體的分子數(shù)就越多, 這些逆擴(kuò)散的分子進(jìn)入質(zhì)譜室,最終形成了檢漏儀的輸出讀數(shù)。現(xiàn)在工程實(shí)際中所使用的檢漏儀幾乎全是逆流檢漏儀。
氦質(zhì)譜背壓檢漏的特點(diǎn)
美國(guó)試驗(yàn)與材料學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ASTM E 493 及我國(guó)航天行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QJ 3212 又增加了預(yù)充氦( by prefilling )處理法, 并統(tǒng)稱為氦質(zhì)譜儀背壓檢漏方法( Test Methods for Leaks Using the Mass Spectrometer Leak Detector in the Inside Out Testing Mode) 。該方法顯示的測(cè)量漏率不僅與漏孔的標(biāo)準(zhǔn)漏率有關(guān), 而且與內(nèi)腔容積、壓氦壓力、加壓時(shí)間、候檢時(shí)間有關(guān), 因此, 必須研究確定測(cè)量漏率與等效標(biāo)準(zhǔn)漏率的關(guān)系。
氦質(zhì)譜背壓檢漏的特點(diǎn)之一是無(wú)法獲得由測(cè)量漏率求等效標(biāo)準(zhǔn)漏率的解析表達(dá)式, 為此, 國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IEC 68-2-17 及我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2423.23 引入了嚴(yán)酷等級(jí)的概念, 當(dāng)壓氦壓力、加壓時(shí)間、候檢時(shí)間均保持不變時(shí), 要求的嚴(yán)酷等級(jí)與單位體積的測(cè)量漏率間存在明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系。而我國(guó)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB 128A、GJB 360A 及GJB 548B則采用固定法和靈活法, 按內(nèi)腔容積分檔, 固定法規(guī)定一、兩種壓氦壓力及對(duì)應(yīng)的加壓時(shí)間、候檢時(shí)間以及測(cè)量漏率的拒收極限, 如果實(shí)際測(cè)量漏率大于該極限值則產(chǎn)品被拒收; 靈活法規(guī)定等效標(biāo)準(zhǔn)漏率的拒收規(guī)范值, 并根據(jù)靈活選擇的壓氦壓力、加壓時(shí)間、候檢時(shí)間, 由公式計(jì)算出測(cè)量漏率的極限值, 如果實(shí)際測(cè)量漏率大于該極限值則產(chǎn)品被拒收。
氦質(zhì)譜背壓檢漏的特點(diǎn)之二在內(nèi)腔容積、壓氦壓力、加壓時(shí)間、候檢時(shí)間都相同的情況下, 具有相同測(cè)量漏率的兩個(gè)密閉器件的等效標(biāo)準(zhǔn)漏率可能差別非常大, 即等效標(biāo)準(zhǔn)漏率具有雙值。對(duì)于壓氦背壓法而言, 其中可能存在的大漏孔多半已超出分子流范圍, 因此可用粗檢法鑒別。粗檢法鑒別應(yīng)在氦質(zhì)譜背壓檢漏之后進(jìn)行, 以防粗檢過(guò)程中將小漏堵死。對(duì)于預(yù)充氦背壓法而言, 由于候檢時(shí)間往往相當(dāng)長(zhǎng), 其中的大漏孔很可能仍在分子流范圍, 粗檢法已不能鑒別。
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