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氦質譜檢漏儀使用方法
發布時間:2018-12-12   點擊次數:1709次

氦質譜檢漏儀利用磁偏轉原理制成的、對示漏氣體氦反應靈敏的、用于檢漏的質譜儀。

氦質譜檢漏儀氣體工業名詞術語,用氦氣作示漏氣體,以氣體分析儀檢測氦氣而進行檢漏的質譜儀。氦氣的本底噪聲低,分子量及粘滯系數小,因而易通過漏孔并易擴散;另外,氦系惰性氣體,不腐蝕設備,故常用氦作示漏氣體。將這種氣體噴到接有氣體分析儀(調整到僅對氦起反應的工作狀態)的被檢容器上,若容器有漏孔,則分析儀即有所反應,從而可知漏孔所在及漏氣量大小。

為什么要檢漏?

很多情況下,我們需要密封住一定的空間,防止氣體或液體在壓力作用下,流進或流出這個空間,如真空設備(真空鍍膜機,液晶注入機,PVD,半導體外延等等),需要在真空條件下工作,要求在工作時,空氣不能漏進工作腔體,否則生產不能進行,或者產生次品,浪費人力物力。另外裝液體或氣體的容器(液壓氣瓶,氧氣瓶,空調冰箱的雪種容器等等),要求在容器內外存在壓差的情況下,不能有氣體或液體漏出。如果有漏,后果嚴重,一般會造成有效物資的浪費,如有毒物資、腐蝕性氣體漏出,甚至會釀成事故。

 

這些對密封性有要求的產品或設備,在投入使用前,就要先進行檢漏,使用過程中也要定期利用氦質譜檢漏儀進行檢漏檢查。

漏氣體的選擇及特性分析

氦質譜檢漏儀對示漏氣體的要求及選擇一般應從以下幾方面考慮:

 

(1)無害,不能對人體或環境造成傷害;

(2)質量輕,惰性氣體,穿透能力強,能穿透微小細縫;

(3)化學性質穩定,不會引起化學反應和易燃易爆;

(4)在空氣環境中含量盡可能少且組分基本恒定的氣體,滿足檢漏靈敏度方面的要求,減少本底干擾檢測的準確性。

 

氫和氦都是比較理想的示蹤氣體,空氣中的含量少,質量輕,運動速度快,分子直徑小,同等條件下,直線運動距離長。在實際使用中,也相對比較容易獲取,可以大量使用。由于He具有無色、無臭、無活性、不可燃的特性,因此一般檢漏都采用氦氣(He)作為示漏氣體,但也有用氫氣(H)作為示漏氣體的,考慮到它的化學性質及危險性,在應用中較少使用,所以實際大部分檢漏使用的都是氦氣。

 

氦分子在質譜檢漏儀器高真空的環境中擴散的速度很高,用氦氣作示漏氣體其本底噪聲低,分子質量及粘滯系數小,因而極易通過漏孔并易擴散;另外,氦系惰性氣體是無破壞性、無毒、無危險,不腐蝕設備,故常用氦作示漏氣體。將這種氣體噴到接有氦質譜檢漏儀(調整到僅對氦起反應的工作狀態)的被檢容器上,若容器某一部位有漏孔,則氦質譜檢漏儀立即有所反應,從而可知漏孔所在位置及檢測到漏氣量大小。

泄漏程度的量化

泄漏和密封是相對而言的,氦質譜檢漏儀檢測被檢容器的泄漏程度的量化一般用漏率來表示,其計算方法原理如下:

容器泄漏程度的量化,用泄漏率來表示。漏率的定義

 

其中:

△P 為壓強的變化量

V為容器的體積

△t為時間的變化量

因此漏率可簡單理解為:單位時間內,單位體積容器,壓強的變化。

氦質譜檢漏儀的檢漏方式

氦質譜檢漏儀的檢漏方式通常有兩種,一種為常規檢漏,另一種為逆擴散檢漏。

 

逆擴散檢漏是把被檢件接在分子泵出氣口一端,漏入的氦氣由分子泵出氣口逆著泵的排氣方向進入安裝在泵的進氣口端的質譜管內而被檢測。這一檢漏方式是基于分子泵對不同質量的氣體具有不同壓縮比(氣體在分子泵出氣口壓強與進氣口壓強之比)即利用不同氣體的逆擴散程度不同程度而設計的。

逆擴散原理

逆擴散方式檢漏允許被檢件內壓強較高,氦質譜檢漏儀可達300Pa(一般常規檢漏儀為0.05Pa以下),適合檢大型容器或有大漏的器件,也適合吸槍檢漏。逆擴散方式還具有質譜管不易受污染,燈絲壽命長等優點。

1、吸槍法

被檢件充入高于大氣壓的探索氣氦,檢漏儀的檢漏口連接稱之為吸槍的氣體采集器。當試件有漏時,泄漏的氦氣被吸槍吸入檢漏儀,而被檢測。吸槍在試件表面移動,同時注視檢漏儀漏率指示的變化,一旦泄漏增加,吸槍所指位置即漏點所在。因此吸槍法也是能確定漏孔的檢漏方法。

2、鐘罩法——測總漏率

將被檢件與儀器檢漏口聯接抽真空,在被檢件外面罩以充滿氦氣的容器,如被檢件有漏孔,氦氣便由漏孔進入被檢件,終達到質譜管被檢測。所測漏率是被檢件的總漏率,不能確定有幾個泄漏點和每個漏點的準確位置??梢钥闯鲧娬址ㄊ腔趪姶捣ǖ囊环N檢漏方法。

3、背壓法——測總漏率

電子元器件進行氣密性檢測時常用背壓法。檢漏前用加壓容器向被檢件壓入氦氣(由壓力和時間控制壓入的量),然后取出被檢件,吹去表面吸附氦后放入檢漏罐中,再將檢漏罐聯接到檢漏儀的檢漏口上,對檢漏罐抽真空,實施檢漏。若器件有漏,則通過該漏孔壓人的氦氣又釋放出來進入檢漏罐,終到達質譜管。用這種方法測得的漏率也是總漏率。

4、輔助真空系統

對子漏氣速率和放氣速率較大或者體積較大的被檢件,若直接與檢漏儀相連,檢漏儀的真空度可能抽不上去,使檢漏儀無法工作。此種情況須加接輔助真空系統,提高對被檢件的抽速。簡單的輔助真空系統只需一個機械泵和兩個閥門,復雜的系統可由前級泵、次級泵、閥門、真空規及標準漏孔等組成。次級泵可用擴散系或羅茨泵,前級系用氣鎮式機械泵。

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