氦質(zhì)譜檢漏儀的基本原理與結(jié)構(gòu)

隨著科技的迅猛發(fā)展，氦質(zhì)譜檢儀及其應(yīng)用技術(shù)也在不斷發(fā)展和究善。各國的設(shè)備廠商相繼推出了多種類烈的氦質(zhì)譜檢涮儀，廣泛應(yīng)用丁航空航天，電力電子，汽車等各個(gè)行業(yè)，綜觀較新氦質(zhì)譜檢漏儀的性能特點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，氦質(zhì)譜檢漏儀正向著高靈敏度、自動(dòng)化、寬程、等先進(jìn)方向發(fā)展，這些特點(diǎn)很好地滿足了當(dāng)前檢漏應(yīng)用的需求，也極大的推動(dòng)了氮質(zhì)譜檢漏技術(shù)的不斷發(fā)展。氦質(zhì)譜檢漏儀的基本原理與結(jié)構(gòu)氦質(zhì)譜檢漏儀一般由質(zhì)譜管，真空系統(tǒng)和電子系統(tǒng)組成。真空法的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)主要有QJ3123-2000《氦質(zhì)譜真空檢漏方法》、GB/T15823-2009《氦泄漏檢驗(yàn)》，主要應(yīng)用于真空密封性能要求，但不帶壓工作的產(chǎn)品，如空間活動(dòng)部件、液氫槽車、環(huán)境模擬設(shè)備等。其中質(zhì)譜管包括離子源，質(zhì)量分析器和離子檢測(cè)器; 真空系統(tǒng)一般由分子泵、機(jī)械泵、電磁閥和真空計(jì)組成。離子源的作用是將原子電離成帶電離子并聚焦成束，以一定能量注入質(zhì)分析器，

目前常用的電子轟擊型離子源有尼爾型和震蕩型兩種形式。質(zhì)分析器的作用起將各類離子按其質(zhì)荷比的不同實(shí)現(xiàn)分離。

離子檢測(cè)器的作用是手機(jī)質(zhì)量分析器所選定的氦離子流并加以放大，再通過比對(duì)運(yùn)算，得出泄漏率

真空系統(tǒng)的作用是獲取質(zhì)譜過程所需的真空，同時(shí)完成被檢件的抽空和氦氣的引入。真空系統(tǒng)一般由分子泵、機(jī)械泵、電磁閥和真空計(jì)組成組成。按照真空系統(tǒng)的不同結(jié)構(gòu)，檢漏儀分為常規(guī)系統(tǒng)和逆擴(kuò)散兩種。常規(guī)系統(tǒng)多用于早期的氦質(zhì)譜檢漏儀，該種檢漏儀的被檢件與高真空部分直接相通，由被檢件泄入的氮?dú)馐紫鹊竭_(dá)質(zhì)譜管被檢到，因而具有較高的靈敏度，但是會(huì)對(duì)質(zhì)譜管有污染。眾所周知，當(dāng)一個(gè)帶電質(zhì)點(diǎn)（正離子）以速度v進(jìn)入均勻磁場(chǎng)的分析器中，如果速度v的方向和磁場(chǎng)H的方向相垂直，則它的運(yùn)動(dòng)軌跡為圓，如圖1所示。逆擴(kuò)散系統(tǒng)檢漏儀與常規(guī)系統(tǒng)相比，被檢件只與低真空相通，因此只需將被檢工件抽至低真空就能進(jìn)行檢漏，氦氣是逆擴(kuò)散到質(zhì)譜管，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)有污染，因此被廣泛采用，已成為市場(chǎng)的主流的產(chǎn)品。

機(jī)械泵的工作方式不一樣，分為干泵檢漏儀和油泵檢漏儀，油泵工作會(huì)有油霧排出，污染工作環(huán)境，干泵沒有油霧排出對(duì)工作環(huán)境沒有影響。在半導(dǎo)體潔凈車間都是使用干泵檢漏儀。

氦質(zhì)譜檢漏儀的進(jìn)展

經(jīng)過近半個(gè)世紀(jì)的努力，今天的氦質(zhì)譜檢漏儀已告別了四十年代初期的情形。

集中體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

（1）便攜式：近各國推出的小型便攜式檢漏儀不僅靈敏度高，而且便于攜帶，給野外作業(yè)和高空作業(yè)提供了比較大的方便。

（2）高壓強(qiáng)下檢漏：檢漏口壓強(qiáng)可高達(dá)數(shù)百帕左右，對(duì)檢測(cè)大系統(tǒng)和有大漏的工件很有益。

（3）自動(dòng)化程度高：自動(dòng)校準(zhǔn)氦峰，自動(dòng)調(diào)節(jié)零點(diǎn)，量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換，自動(dòng)數(shù)據(jù)處理，可外接打印機(jī)。整機(jī)由微機(jī)控制，菜單的選擇功能，一個(gè)按鈕即可完成一次的全檢漏過程。

（4）全無油的干式檢漏：有些國家生產(chǎn)的檢漏儀，可采用干式泵，達(dá)到無油蒸氣的效果，為無油系統(tǒng)及芯片等半導(dǎo)體器件的檢漏，提供了有利條件。

（5）檢漏范圍寬：現(xiàn)今生產(chǎn)的四極檢漏儀，質(zhì)量范圍很寬，不僅可檢測(cè)氦氣，而且能檢測(cè)其它氣體。

分子泵排氣系統(tǒng)取代擴(kuò)散泵排氣系統(tǒng)，不僅解決了油蒸氣對(duì)質(zhì)譜室的污染問題，而且對(duì)快速啟動(dòng)儀器和快速停機(jī)做出了很大貢獻(xiàn)。為適應(yīng)檢漏口壓強(qiáng)的變化和對(duì)靈敏度要求的不同，分子泵一般采用多級(jí)構(gòu)造和幾種不同的轉(zhuǎn)速。

例如：瑞士、日本采用改變分子泵轉(zhuǎn)速來達(dá)到此目的，且提高檢漏靈敏度。

另外，逆擴(kuò)散檢漏方式，實(shí)現(xiàn)了高壓強(qiáng)下檢漏，也為正壓吸槍檢漏提供了良好的條件。

氦質(zhì)譜檢漏儀的應(yīng)用拓展三

（1）電子行業(yè)

微波發(fā)射管、電子管、晶體管、集成電路、密封繼電器、各類傳感器、心臟起博器。

（2）真空行業(yè)，儀器、儀表行業(yè)

管道、接頭、閥門、波紋管、各種真空泵、各類排氣機(jī)組、電鏡、質(zhì)譜儀、電子束離子速暴光機(jī)、激光軸分離器、高能加1速器、加1速器、輻照加1速器、鍍膜機(jī)、薄膜真空計(jì)。

（3）核工業(yè)

鈾分離裝置、存儲(chǔ)裝置、核發(fā)電裝置。

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真空箱氦檢漏及回收系統(tǒng)在汽車空調(diào)的應(yīng)用二

汽車空調(diào)兩器檢測(cè)要求

1.1 空調(diào)兩器實(shí)際工況  

1.空調(diào)兩器工作介質(zhì)：氟利昂或者碳?xì)浠衔镒鳛橹评鋭┕ぷ饔谄嚳照{(diào)內(nèi)部，目前比較流行使用R134a作為汽車空調(diào)的制冷劑。

2.壓力范圍：不同規(guī)格的空調(diào)兩器工作范圍在2.0~3.5MPa之間，正常工作壓力在0.8~2.0MPa之間。注：特殊情況除外。  

3.氣密性要求：對(duì)于兩器產(chǎn)品，充注一定壓力R134a制冷劑，泄露量小于2克/年。

4. 耐壓要求：對(duì)產(chǎn)品加壓到實(shí)驗(yàn)壓力，保壓一段時(shí)間，降到常壓，經(jīng)檢查無泄漏和異常變形。

1.2 空調(diào)兩器氦檢漏基本要求

1.耐壓測(cè)試要求：一般兩器在執(zhí)行氦檢漏之前會(huì)充注一定壓力（一般不超過3.5MPa）的高純氮?dú)饣蛘吒稍锏膲嚎s空氣，對(duì)工件作耐壓測(cè)試，如果不出現(xiàn)明顯變形及大漏，再執(zhí)行氦檢測(cè)工藝。

2.氦檢測(cè)精度要求：由于不同生產(chǎn)企業(yè)對(duì)產(chǎn)品的檢測(cè)要求不盡相同，但一般都會(huì)遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，或比行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求稍高。通?！皟善鳌睓z測(cè)標(biāo)準(zhǔn)不會(huì)超過1克/年。

3.檢測(cè)節(jié)拍要求：據(jù)調(diào)查一般的兩器生產(chǎn)廠家年產(chǎn)量都會(huì)在十萬只以上，要實(shí)現(xiàn)所有產(chǎn)品全部使用氦檢測(cè)，就要求氦檢測(cè)節(jié)拍越快越好。中科科美生產(chǎn)的氦檢系統(tǒng)，針對(duì)冷凝器檢漏節(jié)拍在40秒/件，針對(duì)蒸發(fā)器檢漏可達(dá)20秒每件；

4.氦氣回收要求：氦檢漏系統(tǒng)使用氦氣作為示蹤氣體，由于氦氣比較貴重，如果直接排放，必然導(dǎo)致檢測(cè)成本的大幅增加。因此，一般廠家都會(huì)要求氦氣可回收，即循環(huán)利用。氦檢系統(tǒng)，氦氣回收率可達(dá)95%以上。

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