氦質譜檢漏儀的結構組成

氦質譜檢漏儀——質譜室

不同類型的氦質譜檢漏儀的質譜室結構大同小異，都是由離子源、分析器和收集器三部分組成，它們放在一個抽成高真空的質譜室外殼中。 

1）離子源

離子源的作用是使氣體分子電離，形成一束具有一定能量的離子。它由燈絲（陰極）、離化室及離子加速極組成。

燈絲在真空中通電加熱后發(fā)射電子，在離化室與燈絲之間的電場的作用下，電子加速穿過離化室頂部狹縫進入離化室，在離化室中與氣體分子發(fā)生多次碰撞后損失能量，然后打到分子電離形成正離子，正離子在離化室與加速極之間的電原U（即離子加速電壓）作用下，相繼穿過離化室正面的矩形狹縫和加速極的矩形狹縫，由于加速電場對離子做的功轉變?yōu)殡x子的動能，便形成具有一定能量的離子束。3）收集極收集極是對準出口電極狹縫安裝的，其作用是收集穿過出口電極狹縫的氦離子并通過一個電阻輸入到小電流放大器進行離子流的放大和測量。由于離子是由中性氣體分子失去Z個帶負電荷e的電子而形成的，所以離子電荷為正的Ze。由于各種氣體的離子均受同一電場的加速，當它們的電荷量相等時，它們的能量相等，但由于質荷比不同，故運動速度也就不同。 

2）分析器

分析器作用是使不同質荷比的離子按不同軌跡運動，從而將它們彼此分開，僅使氦離子通過其出口隙縫。分析器由一個外加均勻磁場及一個出口電極組成。磁場方向與離子束入射方向垂直。

3）收集極

收集極是對準出口電極狹縫安裝的，其作用是收集穿過出口電極狹縫的氦離子并通過一個電阻輸入到小電流放大器進行離子流的放大和測量。氦檢方法基本上可分為用氦氣內(nèi)部加壓法和設備內(nèi)部抽真空外部施氦這兩種，由于后者需將設備完全抽成真空狀態(tài)，往往會增加測試用設備(如高、低壓真空泵、真空閥等)和設備工裝(如外壓加強圈)而使造價提高，所以該方法通常用于容積小而厚壁的設備。由于氦離子一般只有10-13~10-12A，要使小電流放大器輸入信號電壓足夠大，則輸入電阻必需很大（一般高于1010歐），放大用的靜電計管必須要高度絕緣，所以把高阻及靜電計管放在高真空的質譜室中。

氦質譜檢漏儀的組成——真空系統(tǒng)

儀器的真空系統(tǒng)提供質譜正常工作所需要的真空條件，不同型號的檢漏儀其真空系統(tǒng)有較大的差別。圖5為常見的普通型氦質譜檢漏儀真空系統(tǒng)。

真空系統(tǒng)一般包括：

1）主泵。一般用擴散泵或渦輪分子泵。極限壓力小于5×10-1Pa，其抽速應與氣載匹配。

2）前級真空泵。一般采用旋片式機械真空泵，在以分子示為主泵的系統(tǒng)中，也有采用薄膜泵或干泵的。極限壓力小于1×10-1Pa，抽速與主泵匹配。

3）預抽真空泵。一般與前級真空泵共同一個泵，也有預抽真空泵的。預抽真空泵一般采用旋片式機械真空泵，其抽速視被檢件大小而定，因此預抽真空泵大都由用戶自配。

4）冷阱。分子泵型真空系統(tǒng)一般不加冷阱。擴散泵型真空系統(tǒng)的冷阱加在質譜室、檢漏口與擴散泵之間，使三者被冷阱隔離，如圖5所示。檢漏時，如果用氦氣噴吹漏孔，氦氣便通過漏孔進入檢漏儀的質譜室中，使檢漏儀的測量儀表立即靈敏地反應出來，達到了檢漏的目的。冷阱加入液氮后便可阻止擴散泵的油蒸氣和被檢件來的水蒸氣進入質譜室，保持質譜室的清潔，并幫助擴散泵迅速獲得較高真空。

5）檢漏閥。按在質譜室和被檢件之間的管道上。有些儀器采用節(jié)流閥，控制流入質譜室的氣體流量。

6）真空規(guī)。一般采用冷陰極磁控放電真室規(guī)來測量質譜室中的壓力。也有用電阻規(guī)或熱偶規(guī)測量被檢件的預抽壓力和系統(tǒng)的前級壓力的。

7）標準漏孔。一般儀器內(nèi)都附有標準漏孔（大多為薄膜滲氦型），用它來校準儀器的可檢漏率和對儀器輸出指示進行定標。

氦質譜檢漏儀的應用

氦質譜檢漏儀行業(yè)應用氦質譜檢漏儀的應用已從科學院、大專院校、實驗室及少數(shù)科研機構走向工礦企業(yè)，甚至鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、個體企業(yè)，可以說應用領域極其寬廣。

航空航天高科技工業(yè)

（1）例如火箭發(fā)動機及姿態(tài)發(fā)動機，過去是打壓刷肥皂水檢漏，現(xiàn)在重新改進工藝用氦質譜檢漏儀檢漏，采用正壓吸槍與氦罩法結合，使檢漏靈敏度大大提高，從而保證了發(fā)動機質量?；鸺w的檢漏采用正壓吸槍、氦罩法、累集法等幾種方法的結合。由于檢漏技術的應用，提高了檢漏靈敏度，彌補了吸入法檢漏時儀器靈敏度低的不足。航空航天高科技工業(yè)（1）例如火箭發(fā)動機及姿態(tài)發(fā)動機，過去是打壓刷肥皂水檢漏，現(xiàn)在重新改進工藝用氦質譜檢漏儀檢漏，采用正壓吸槍與氦罩法結合，使檢漏靈敏度大大提高，從而保證了發(fā)動機質量。

（2）KM6空間環(huán)模裝置設備龐大，主真空室直徑12m、高22m，另外有輔助真空室和載人艙等。容積3500m3，分系統(tǒng)多，結構復雜，各種接口焊縫相加有幾千米長，采用氦質譜檢漏儀負壓檢漏，每條焊縫由檢漏盒密封，配以鋪助抽氣系統(tǒng)將盒內(nèi)抽低真空后，充入一定壓力氦氣，關閉預抽閥，開啟檢漏閥。由于盒內(nèi)氦濃度較高，相對檢漏儀又有一定壓力，因此有效提高了檢漏靈敏度。氦質譜檢漏儀中用得比較多的是90°和180°的磁偏轉型質譜儀。

（3）航天工業(yè)中，各類閥門、電子元器件，傳感器等等都在廣泛應用氦質譜檢漏儀及其檢漏技術。

氦質譜檢漏儀——檢漏方法

隨著壓力容器出口產(chǎn)品的增加及各制造企業(yè)對產(chǎn)品質量的重視，氦質譜檢漏儀的方法在我國的壓力容器制造業(yè)中的應用也逐年遞增。

氦質譜檢漏方法 ( 以下簡稱氦檢)以其高靈敏度和準確性而通常應用于整體防漏等級較高的壓力容器上。氦檢方法基本上可分為用氦氣內(nèi)部加壓法和 設備內(nèi)部抽真空外部施氦這兩種，由于后者需將 設備完全抽成真空狀態(tài)， 往往會增加測試用設備( 如高、低壓真空泵、真空閥等)和設備工裝 ( 如 外壓加強圈)而使造價提高，所以該方法通常用于容積小而厚壁的設備;對于大多數(shù)壓力容器而言，通常優(yōu)先選用前一種方法。同時，檢漏儀的參量也調(diào)整在較佳工作狀態(tài)，這時檢漏儀能發(fā)揮其較佳的性能。