氦質(zhì)譜檢漏儀的原理

運(yùn)用質(zhì)譜原理制成的儀器稱為質(zhì)譜計(jì)或質(zhì)譜儀。氦質(zhì)譜檢漏儀——檢漏方法介紹氦檢是通過(guò)氦穿過(guò)漏孔來(lái)檢漏的，所以焊縫表面若存有油污、焊渣以及設(shè)備內(nèi)部的積水、污垢等都會(huì)使泄漏孔暫時(shí)阻塞而影響檢測(cè)結(jié)果，因此，測(cè)試前必須設(shè)備內(nèi)部清理干凈及焊縫表面并用熱風(fēng)裝置將設(shè)備內(nèi)部干燥。質(zhì)譜儀通過(guò)其核心部件質(zhì)譜室，使不同質(zhì)量的氣體變成離子并在某種場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)后，不同質(zhì)荷比的離子在場(chǎng)中彼此分開(kāi)，而相同質(zhì)荷比的離子在場(chǎng)中匯聚在一起，如果在適當(dāng)位置安置接收所有這些離子，就會(huì)得到按照質(zhì)荷比大小依次分開(kāi)排列的質(zhì)譜圖，這就是質(zhì)譜。

用于檢漏的質(zhì)譜儀稱為質(zhì)譜檢漏儀。測(cè)量氣體分壓力的所有質(zhì)譜計(jì)，如四極質(zhì)譜計(jì)、射頻質(zhì)譜計(jì)、飛行時(shí)間質(zhì)譜計(jì)、回旋質(zhì)譜計(jì)等都可以用于檢漏。

氦質(zhì)譜檢漏儀的結(jié)構(gòu)組成

氦質(zhì)譜檢漏儀——質(zhì)譜室

不同類型的氦質(zhì)譜檢漏儀的質(zhì)譜室結(jié)構(gòu)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(gè)抽成高真空的質(zhì)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(chǎng)的作用下，電子加速穿過(guò)離化室頂部狹縫進(jìn)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(guò)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(chǎng)對(duì)離子做的功轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子的動(dòng)能，便形成具有一定能量的離子束。由于離子是由中性氣體分子失去Z個(gè)帶負(fù)電荷e的電子而形成的，所以離子電荷為正的Ze。氦檢方法基本上可分為用氦氣內(nèi)部加壓法和設(shè)備內(nèi)部抽真空外部施氦這兩種，由于后者需將設(shè)備完全抽成真空狀態(tài)，往往會(huì)增加測(cè)試用設(shè)備(如高、低壓真空泵、真空閥等)和設(shè)備工裝(如外壓加強(qiáng)圈)而使造價(jià)提高，所以該方法通常用于容積小而厚壁的設(shè)備。由于各種氣體的離子均受同一電場(chǎng)的加速，當(dāng)它們的電荷量相等時(shí)，它們的能量相等，但由于質(zhì)荷比不同，故運(yùn)動(dòng)速度也就不同。 

2）分析器

分析器作用是使不同質(zhì)荷比的離子按不同軌跡運(yùn)動(dòng)，從而將它們彼此分開(kāi)，僅使氦離子通過(guò)其出口隙縫。分析器由一個(gè)外加均勻磁場(chǎng)及一個(gè)出口電極組成。磁場(chǎng)方向與離子束入射方向垂直。

3）收集極

收集極是對(duì)準(zhǔn)出口電極狹縫安裝的，其作用是收集穿過(guò)出口電極狹縫的氦離子并通過(guò)一個(gè)電阻輸入到小電流放大器進(jìn)行離子流的放大和測(cè)量。性能高：采用了進(jìn)口檢漏儀儀專用分了泵與性能較高的質(zhì)譜系統(tǒng)，靈敏度度高，檢測(cè)壓強(qiáng)高，響應(yīng)時(shí)間快。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(hào)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(jì)管必須要高度絕緣，所以把高阻及靜電計(jì)管放在高真空的質(zhì)譜室中。

氦質(zhì)譜檢漏儀的應(yīng)用

氦質(zhì)譜檢漏儀行業(yè)應(yīng)用氦質(zhì)譜檢漏儀的應(yīng)用已從科學(xué)院、大專院校、實(shí)驗(yàn)室及少數(shù)科研機(jī)構(gòu)走向工礦企業(yè)，甚至鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、個(gè)體企業(yè)，可以說(shuō)應(yīng)用領(lǐng)域極其寬廣。

航空航天高科技工業(yè)

（1）例如火箭發(fā)動(dòng)機(jī)及姿態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)，過(guò)去是打壓刷肥皂水檢漏，現(xiàn)在重新改進(jìn)工藝用氦質(zhì)譜檢漏儀檢漏，采用正壓吸槍與氦罩法結(jié)合，使檢漏靈敏度大大提高，從而保證了發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)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(jié)合。氦質(zhì)譜檢漏儀——應(yīng)用介紹（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。由于檢漏技術(shù)的應(yīng)用，提高了檢漏靈敏度，彌補(bǔ)了吸入法檢漏時(shí)儀器靈敏度低的不足。

（2）KM6空間環(huán)模裝置設(shè)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(jié)構(gòu)復(fù)雜，各種接口焊縫相加有幾千米長(zhǎng)，采用氦質(zhì)譜檢漏儀負(fù)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(guān)閉預(yù)抽閥，開(kāi)啟檢漏閥。該產(chǎn)品既可在真空中進(jìn)行低壓檢測(cè)，也可利用吸槍線進(jìn)行本地高壓檢測(cè)，廣泛適用于鋰電，制冷，電力，汽車(chē)空調(diào)等行業(yè)多種檢測(cè)要求。由于盒內(nèi)氦濃度較高，相對(duì)檢漏儀又有一定壓力，因此有效提高了檢漏靈敏度。

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

氦質(zhì)譜檢漏儀的整體結(jié)構(gòu)

一、質(zhì)譜室

形象的說(shuō)，質(zhì)譜室是氦質(zhì)譜檢漏儀的心臟，由離子源、分析器和電氣系統(tǒng)三個(gè)部分組成，并將冷陰極磁控規(guī)也放在其內(nèi)，共用其磁場(chǎng)。為了有利于微小的粒子流放大，將一級(jí)放大用高阻及靜電計(jì)管也放在質(zhì)譜室之內(nèi)。（6）如果檢漏地點(diǎn)不固定，需要經(jīng)常搬運(yùn)儀器時(shí)，就要選擇小型便攜式儀器。質(zhì)譜室殼由非磁性材料制成，內(nèi)部抽空，而外部設(shè)置成磁鐵形成磁分析器的磁場(chǎng)。

二、真空系統(tǒng)

真空系統(tǒng)是提供質(zhì)譜室正常工作的條件。由于鎢陰極正常工作時(shí)需要具備0.001-0.01Pa的真空度，同時(shí)保證氦離子在分析器中的運(yùn)動(dòng)有較高的傳輸率，因此建立一個(gè)高真空系統(tǒng)是必要的。不同型號(hào)的檢漏儀所具有的功能不盡相同，所以電路也有不少差加，這在各自的說(shuō)明書(shū)中都有說(shuō)明，這里不同贅述。系統(tǒng)中的節(jié)能閥則是為了滿足質(zhì)譜室工作壓力的調(diào)節(jié)，該閥全開(kāi)時(shí)檢漏靈敏度較高，因此在條件允許情況下開(kāi)啟大些為宜。檢漏時(shí)為了校準(zhǔn)檢漏靈敏度，系統(tǒng)中設(shè)置了標(biāo)準(zhǔn)漏孔。

三、電氣系統(tǒng)

氦質(zhì)譜儀電氣部分的核心是質(zhì)譜室的供電和測(cè)量，其他部分包括真空系統(tǒng)的電源與控制部分，操縱面板及輸出儀表等。主要含有小電流放大器及輸出裝置、低頻發(fā)生器、高壓整流器及發(fā)射電流穩(wěn)定裝置、高壓整流器供給冷陰極磁控規(guī)電源。

四、輔助真空系統(tǒng)的配置

在氦質(zhì)譜儀檢漏技術(shù)中，根據(jù)被檢件的結(jié)構(gòu)，尺寸要求和具體的檢漏條件，設(shè)置具有預(yù)抽被檢件、保證檢漏儀工作真空度、進(jìn)行的氣體分流、縮短反應(yīng)時(shí)間和清除時(shí)間、降低對(duì)靈敏度的不良影響等功能的輔助真空系統(tǒng)，在某些條件下是非常必要的。