氦质谱检漏仪 Helium Mass SpectrometerLeakDetector

氦质谱检漏仪就是用氦气作示漏气体，以气体分析仪检测氦气而进行检漏的质谱仪。氦气的本底噪声低，分子量及粘滞系数小，因而易通过漏孔并易扩散；另外，氦系惰性气体，不腐蚀设备，故常用氦作示漏气体。将这种气体喷到接有气体分析仪（调整到仅对氦起反应的工作状态）的被检容器上，若容器有漏孔，则分析仪即有所反应，从而可知漏孔所在及漏气量大小。

氦质谱检漏仪通常由真空阀系统、质谱室及测量电路组成, 其中核心为质谱室。质谱室又由离子源、分析器、收集器三部分组成。其一般的原理是将进入质谱室中的混合气体进行电离, 形成具有一定能量的离子, 这些离子由于质荷比的不同, 在分析器中将按不同轨迹运动从而彼此分开, 仅使氦离子在收集极上收集并最终放大显示。因此, 氦质谱检漏仪在本质上讲可以看成是氦气原子的计数器。其无论输出显示的是电压值还是漏率值, 虽然表现形式不一样, 但这些显示值必将都与进入质谱室中的氦气原子的摩尔数是线性正比的。在一般的氦质谱检漏仪中, 被检件接在检漏仪的高真空侧( 即检漏仪的质谱室) , 当被检件漏气或出气较大时, 质谱室中的压力将超过仪器的最高工作压力, 此时检漏仪就无法进行工作了, 因此, 实际工程中往往采用逆流检漏仪。逆流检漏仪是利用高真空泵Vacuum Pump的压缩比与被抽气体质量有关的原理来工作的。气体的质量越小, 压缩比也就越小, 因此逆扩散的示漏气体的分子数就越多, 这些逆扩散的分子进入质谱室,最终形成了检漏仪的输出读数。现在工程实际中所使用的检漏仪几乎全是逆流检漏仪。

氦质谱背压检漏的特点

美国试验与材料学会标准ASTM E 493 及我国航天行业标准QJ 3212 又增加了预充氦( by prefilling )处理法, 并统称为氦质谱仪背压检漏方法( Test Methods for Leaks Using the Mass Spectrometer Leak Detector in the Inside Out Testing Mode) 。该方法显示的测量漏率不仅与漏孔的标准漏率有关, 而且与内腔容积、压氦压力、加压时间、候检时间有关, 因此, 必须研究确定测量漏率与等效标准漏率的关系。

氦质谱背压检漏的特点之一是无法获得由测量漏率求等效标准漏率的解析表达式, 为此, 国际电工委员会标准IEC 68-2-17 及我国国家标准GB/T2423.23 引入了严酷等级的概念, 当压氦压力、加压时间、候检时间均保持不变时, 要求的严酷等级与单位体积的测量漏率间存在明确的对应关系。而我国国家军用标准GJB 128A、GJB 360A 及GJB 548B则采用固定法和灵活法, 按内腔容积分档, 固定法规定一、两种压氦压力及对应的加压时间、候检时间以及测量漏率的拒收极限, 如果实际测量漏率大于该极限值则产品被拒收; 灵活法规定等效标准漏率的拒收规范值, 并根据灵活选择的压氦压力、加压时间、候检时间, 由公式计算出测量漏率的极限值, 如果实际测量漏率大于该极限值则产品被拒收。

氦质谱背压检漏的特点之二在内腔容积、压氦压力、加压时间、候检时间都相同的情况下, 具有相同测量漏率的两个密闭器件的等效标准漏率可能差别非常大, 即等效标准漏率具有双值。对于压氦背压法而言, 其中可能存在的大漏孔多半已超出分子流范围, 因此可用粗检法鉴别。粗检法鉴别应在氦质谱背压检漏之后进行, 以防粗检过程中将小漏堵死。对于预充氦背压法而言, 由于候检时间往往相当长, 其中的大漏孔很可能仍在分子流范围, 粗检法已不能鉴别。