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(guó)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。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。（3）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。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。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。它們?cè)诠饴分蟹謩e實(shí)現(xiàn)連接、能量衰減、反向隔離、分路或合路、信號(hào)調(diào)制、濾波等功能。

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)譜檢漏儀的注意事項(xiàng)

檢漏儀的響應(yīng)時(shí)間會(huì)影響檢漏工作的速度，正常運(yùn)行的儀器響應(yīng)時(shí)間不大于3s。筆者實(shí)測(cè)時(shí)，在漏點(diǎn)處噴射氦氣5～10s后，檢漏儀就發(fā)生響應(yīng)，對(duì)于如此龐大的真空系統(tǒng)，其反應(yīng)是相當(dāng)?shù)撵`敏。

檢漏時(shí)噴槍在漏孔處停留的時(shí)間應(yīng)為儀器響應(yīng)時(shí)間的3倍，該時(shí)間再加上氦氣在真空系統(tǒng)中的傳遞時(shí)間，即為兩次噴氦的較小間隔時(shí)間，當(dāng)然真空系統(tǒng)越龐大，該間隔時(shí)間也越長(zhǎng)。筆者根據(jù)實(shí)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，兩次噴氦的較小間隔時(shí)間控制在30s左右，即如果次噴氦后30s內(nèi)檢漏儀還沒有反應(yīng),則可進(jìn)行第二次噴氦。然后取出被檢產(chǎn)品，將表面的殘余氦氣吹除后再將被檢產(chǎn)品放入與檢漏儀相連的真空容器內(nèi)，被檢產(chǎn)品內(nèi)部密封腔內(nèi)的氦氣會(huì)通過漏孔泄漏到真空容器，再進(jìn)入氦質(zhì)譜檢漏儀，從而實(shí)現(xiàn)被檢產(chǎn)品總漏率測(cè)量。

清除時(shí)間在理論上與響應(yīng)時(shí)間相同，但由于儀器零件對(duì)氦的吸附和脫附作用的影響,清除時(shí)間一般要更長(zhǎng)些。筆者測(cè)算，在測(cè)試到數(shù)量級(jí)為10-9P a ?m3/s的微漏漏點(diǎn)時(shí)，清除時(shí)間約須1分鐘；在測(cè)試到數(shù)量級(jí)為10-8P a ? m3/s的中漏漏點(diǎn)時(shí)，清除時(shí)間約須2分鐘；氦質(zhì)譜檢漏儀能為不同的需求提供不同的測(cè)量方法氦質(zhì)譜檢漏儀原理的氦質(zhì)譜檢漏儀特點(diǎn)：1。在測(cè)試到數(shù)量級(jí)為10-7Pa?m3/s的大漏漏點(diǎn)時(shí)，清除時(shí)間在3分鐘左右。

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氦質(zhì)譜檢漏用氦氣的選擇

氦氣是一種無色、無味的隋性氣體。相對(duì)分子質(zhì)量為4.003，分子直徑為2.18×10-10m，分子的質(zhì)量為3.65×10-27kg，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為0.1769kg/m3，臨界溫度為5.25K，臨界壓力為2.26×105Pa，1atm壓力下的沸點(diǎn)為4.214K，熔點(diǎn)為0.9K，三相點(diǎn)溫度為2.186K，三相點(diǎn)壓力為51.1×10-2Pa，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的熱導(dǎo)率為510.79J/(m·h·K)，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的定壓比熱為5233J/(kg·K)，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的動(dòng)力粘度系數(shù)為1.86×10-5Pa·s，1L液氦氣化為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氦氣體積為700L。這樣，氦較除氫以外的其他氣體通過同一漏孔的漏率就大，容易發(fā)現(xiàn)，靈敏度高。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的瓶裝氦氣按純度高低分別為工業(yè)用氦、純氦、高純氦三種。

1、工業(yè)用氦：氦含量≥99%，露1點(diǎn)≤43℃.

2、純氦分三級(jí)：優(yōu)等品氦含量≥99.995%；一等品氦含量≥99.993%；合格品氦含量≥99.99%。

3、高純氦分為三級(jí)：優(yōu)等品氦含量≥99.9996%；一等品氦含量≥99.9993%；合格品氦含量≥99.999%。

氦氣在氦質(zhì)譜檢漏儀檢漏中作為示蹤氣體使用，純度要求不高，一般選用工業(yè)用氦，即氦含量≥99%，露1點(diǎn)≤43℃。

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