氦質(zhì)譜檢漏儀-吸嘴法

       用于真空殘余氣體分析的質(zhì)譜儀都可以用來檢漏（其示漏物質(zhì)有氫、氦、氬等），但檢漏靈敏度各不相同。專門用來檢漏的質(zhì)譜儀叫質(zhì)譜檢漏儀。其特點(diǎn)是靈敏度高，性能穩(wěn)定。特別是用氦做示漏氣體的氦質(zhì)譜檢漏儀，是真空檢漏中靈敏度最高、用得最普遍的一種檢漏儀器。

（1）氦質(zhì)譜檢漏儀的基本原理與組成氦質(zhì)譜檢漏儀由離子源、分析器、接收器、真空系統(tǒng)、電子線路及其它電氣部分組成。目前使用的氦質(zhì)譜檢漏儀大多為磁偏轉(zhuǎn)型的?，F(xiàn)以180°的磁偏轉(zhuǎn)型儀器為例加以說明，下圖是儀器的原理圖.

在質(zhì)譜室的離子源N內(nèi)氣體被電離成離子，在電場(chǎng)作用下離子聚焦成束，并以一定的速度經(jīng)由縫隙S1進(jìn)入磁分析器，在均勻磁場(chǎng)的作用下，具有一定速度的離子束，將按圓軌跡運(yùn)動(dòng)。

式中  R—離子束偏轉(zhuǎn)半徑，m；

H—磁場(chǎng)強(qiáng)度，A/m；

m—有效質(zhì)量，kg（即離子質(zhì)量和電荷數(shù)之比）；

U—加速電壓，V；

C—常數(shù)。

由上式可以看出，當(dāng)H和U為定值時(shí)，對(duì)應(yīng)于不同的m有不同的R。固定H和R，調(diào)節(jié)加速電壓U使氦離子束m2恰能通過縫隙S2到達(dá)收集極K而形成離子流。利用弱電流測(cè)量設(shè)備，使之在輸出儀表與音響裝置上反映出來。而其他不同于m2的離子束（如圖中m1，m3）則以不同的偏轉(zhuǎn)半徑運(yùn)動(dòng)而被分開。

再用吸嘴先將被檢件內(nèi)部充入氦氣（最好是先抽真空再充氦氣），嘴在被檢件可能有漏孔處進(jìn)行逐點(diǎn)吻吸，見下圖。吸嘴與檢漏儀之間用軟管連接，有些裝置還需要在吸嘴與檢漏儀之間加一輔助泵。

（2）吸嘴法檢漏中應(yīng)注意的問題是：

① 靈敏度受連接管道的流導(dǎo)限制。在有輔助泵時(shí)，還會(huì)受輔助泵分流作用的影響。

② 初檢時(shí)，被檢件切勿充入過高壓強(qiáng)的示漏氣體。因?yàn)槿绻写舐┛?，示漏氣體會(huì)從被檢件中漏出，造成較大浪費(fèi)，而且示漏氣體到處擴(kuò)散后，會(huì)給檢漏儀帶來很大干擾。因此，一般應(yīng)先向被檢件內(nèi)充以低壓強(qiáng)、低濃度的示漏氣體，在檢出大漏孔并加以修補(bǔ)后，再充入高壓強(qiáng)、高濃度的示漏氣體，對(duì)小漏孔進(jìn)行檢查。

③ 檢漏完畢后，應(yīng)將示漏氣體回收或放空，并注意檢漏場(chǎng)地通風(fēng)。

（3）靈敏度  關(guān)于氦質(zhì)譜檢漏儀靈敏度的定義，在世界各國(guó)還不很一致。我國(guó)基本上都是用最小可檢得的泄漏率來表示的。

氦質(zhì)譜檢漏儀的靈敏度，即最小可檢泄漏率，就是在儀器處于最佳工作條件下，以0.1MPa的純氦為示漏氣體，進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢漏時(shí)所能檢出的最小漏孔的泄漏率。

所謂“最佳工作條件”系指被檢件出氣很少，且沒有較大漏孔，同時(shí)儀器本身的參數(shù)是調(diào)整到最佳工作狀態(tài)等條件；

所謂“動(dòng)態(tài)檢漏”即指檢漏時(shí)不用累積法，檢漏儀本身的真空系統(tǒng)仍在正常抽氣，儀器的反應(yīng)時(shí)間不大于3s（其中真空系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)不大于1s）等情況；所謂“最小可檢”是指信號(hào)是本底噪音的兩倍；所說的“泄漏率”系指0.1MPa的干燥空氣通過漏孔漏向真空端（壓力遠(yuǎn)比0.1MPa低）的泄漏率。氦質(zhì)譜檢漏儀吸嘴法的靈敏度約為10-9cm3/s。

（4）響應(yīng)時(shí)間  這種方法的響應(yīng)時(shí)間約為2～3s，它主要包括兩個(gè)方面：一是檢漏器本身的響應(yīng)時(shí)間；另一個(gè)是泄漏的氦氣被吸入到檢漏儀的響應(yīng)時(shí)間。

（5）泄漏點(diǎn)的判斷  使用這種檢漏儀，吸嘴（探頭）要以2～5m/min的緩慢速度沿被檢件表面移動(dòng)。若有泄漏，可以看到儀表指針擺動(dòng)，也可以聽到振蕩器的聲音發(fā)生變化，由此可判斷出泄漏點(diǎn)或附近有泄漏。檢測(cè)時(shí)可使吸嘴離開可疑的地方，信號(hào)恢復(fù)到原始狀態(tài)。稍等一會(huì)（通常為2～5s）后，再將吸嘴靠近可疑的地方。重復(fù)上述操作幾次，就可以準(zhǔn)確判斷出泄漏點(diǎn)，精度大約可達(dá)1mm。

氦質(zhì)譜檢漏儀精度很高，幾乎不存在操作者之間的人為誤差。該法的穩(wěn)定性主要取決于氦氣檢漏儀本身的穩(wěn)定性。維修保養(yǎng)的好壞對(duì)儀器的穩(wěn)定性影響很大。氦氣檢漏儀是一種高精密儀器，儀器本身和使用的氦氣都較昂貴，但是，氦氣檢漏儀在壓力檢漏法和真空檢漏法中都能使用，而且靈敏度高、響應(yīng)時(shí)間短、穩(wěn)定性好、可靠性高、檢測(cè)結(jié)果精確。氦質(zhì)譜檢漏法主要用于需準(zhǔn)確地檢測(cè)微小泄漏率的場(chǎng)合。

                  山東誠(chéng)之檢無損檢測(cè)技術(shù)有限公司

                         無損檢測(cè)事業(yè)部   張工

                                  2021.8.30