氦質(zhì)譜檢漏儀基本原理

  氦質(zhì)譜檢漏儀是用氦氣為示漏氣體的專門用于檢漏的儀器，它具有性能穩(wěn)定、靈敏度高的特點(diǎn)。是真空檢漏技術(shù)中靈敏度最高，用得最普遍的檢漏儀器。
  氦質(zhì)譜檢漏儀是磁偏轉(zhuǎn)型的質(zhì)譜分析計(jì)。單級磁偏轉(zhuǎn)型儀器靈敏度為lO-9～10-12Pam3／s，廣泛地用于各種真空系統(tǒng)及零部件的檢漏。雙級串聯(lián)磁偏轉(zhuǎn)型儀器與單級磁偏轉(zhuǎn)型儀器相比較，本底噪聲顯著減小．其靈敏度可達(dá)10-14～10-15Pam3／s，適用于超高真空系統(tǒng)、零部件及元器件的檢漏。逆流氦質(zhì)譜檢漏儀改變了常規(guī)型儀器的結(jié)構(gòu)布局，被檢件置于檢漏儀主抽泵的前級部位，因此具有可在高壓力下檢漏、不用液氮及質(zhì)譜室污染小等特點(diǎn)．適用于大漏率、真空衛(wèi)生較差的真空系統(tǒng)的檢漏，其靈敏度可達(dá)10-12Pam3／s。
  (1)工作原理與結(jié)構(gòu)
  氦質(zhì)譜檢漏儀由離子源、分析器、收集器、冷陰極電離規(guī)組成的質(zhì)譜室和抽氣系統(tǒng)及電氣部分等組成。
  ①單級磁偏轉(zhuǎn)型氦質(zhì)譜檢漏儀
  現(xiàn)以HZJ—l型儀器為例．介紹單級磁偏轉(zhuǎn)型氦質(zhì)譜檢漏儀。
  在質(zhì)譜室內(nèi)有：由燈絲、離化室、離子加速極組成離子源；由外加均勻磁場、擋板及出口縫隙組成分析器；由抑制柵、收集極及高阻組成收集器；第一級放大靜電計(jì)管和冷陰極電離規(guī)。。
  在離化室N內(nèi)，氣體電離成正離子，在電場作用下離子聚焦成束。并在加速電壓作用下以一定的速度經(jīng)過加速極S1的縫隙進(jìn)入分析器。在均勻磁場的作用下，具有一定速度的離子將按圓形軌跡運(yùn)動，其偏轉(zhuǎn)半徑可計(jì)算。
  可見，當(dāng)B和U為定值時，不同質(zhì)荷比me-1的離子束的偏轉(zhuǎn)半徑R不同。儀器的B和R是固定的，調(diào)節(jié)加速電壓U使氦離子束恰好通過出口縫隙S2，到達(dá)收集器D，形成離子流并由放大器放大。使其由輸出表和音響指示反映出來；而不同于氦質(zhì)荷比的離子束[(me-1)1(me-1)3]因其偏轉(zhuǎn)半徑與儀器的R值不同無法通過出口縫隙S2，所以被分離出來。(me-1)2=4，即He+的質(zhì)荷比，除He+之外，C卅
很少，可忽略。
  ②雙級串聯(lián)磁偏轉(zhuǎn)型氦質(zhì)譜檢漏儀
  由于兩次分析，減少了非氦離子到達(dá)收集器的機(jī)率。并且，如在兩個分析器的中間，即圖中的中間縫隙S2與鄰近的擋板間設(shè)置加速電場，使離子在進(jìn)入第二個分析器前再次被加速。那些與氦離子動量相同的非氦離子，雖然可以通過第一個分析器，但是，經(jīng)第二次加速進(jìn)入第二個分析器后，由于其動量與氦離子的不同而被分離出來。由于二次分離，儀器本底及本底噪聲顯著地減小，提高了儀器靈敏度。
  ③逆流氦質(zhì)譜檢漏儀
  逆流氦質(zhì)譜檢漏儀是根據(jù)油擴(kuò)散泵或分子泵的壓縮比與氣體種類有關(guān)的原理制成的。例如，多級油擴(kuò)散泵對氦氣的壓縮比為102；對空氣中其它成分的壓縮比為lO4～106。檢漏時，通過被檢件上漏孔進(jìn)入主抽泵前級部位的氦氣，仍有部分返流到質(zhì)譜室中去，并由儀器的輸出指示示出漏氣訊號。這就是逆流氦頃質(zhì)譜檢漏儀的工作原理。
  (2)性能試驗(yàn)方法
  靈敏度、反應(yīng)時間、清除時間、工作真空度、極限真空度及儀器入口處抽速是評價氦質(zhì)譜檢漏儀的主要性能指標(biāo)。
  ①靈敏度及其校準(zhǔn)
 漏訊號為儀器本底噪聲的兩倍時，才能認(rèn)定有漏氣訊號輸出。所謂“漏孔漏率”是指一個大氣壓的干燥空氣通過漏孔漏向真空側(cè)的漏氣速率。儀器本底噪聲，一般指在2min內(nèi)輸出儀表的最大波動量。
 漏率靈敏度標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)即為標(biāo)準(zhǔn)漏孔5進(jìn)氣端提供壓力為pHe的純氦氣。輔助泵6的任務(wù)是預(yù)抽。用干燥瓶4和針閥2調(diào)節(jié)儀器工作壓力。如果儀器本底為I0，本底噪聲為In，標(biāo)準(zhǔn)漏孔對空氣的標(biāo)稱漏率為qL.o，當(dāng)其進(jìn)氣壓力為pHe時的儀器訊號為I，則儀器靈敏度。
 如果檢漏時用輔助系統(tǒng)抽氣(即對示漏氦氣有分流)?；蛴美鄯e法檢漏時，給出儀器最小可檢氦濃度(即濃度靈敏度)。記為γmin，能較方便地估計(jì)檢漏效果。
 濃度靈敏度校準(zhǔn)系統(tǒng)中應(yīng)用一流量計(jì)測出通過針閥2進(jìn)入儀器的空氣流率qL.o，則儀器濃度靈敏度成。
  ②反應(yīng)時間、清除時間及其測定
  反應(yīng)時間是指儀器節(jié)流閥完全開啟，本底訊號為零(或補(bǔ)償?shù)搅?時，由恒定的氦流量使輸儀表訊號上升到最大值的(1-e-1)倍(即O.63)所需要的時間，記為τR。
  清除時間是指輸出儀表訊號穩(wěn)定到最大值后，停止送氦，其訊號下降到最大值的e-1倍(即O.37)所
需要的時間，記為τC。
  反應(yīng)時間和清除時間的測定裝置
  ③工作真空、極限真空及入口處抽速
質(zhì)譜室極限真空，尤其是工作真空及入口處抽速是表征儀器性能的重要參數(shù)。利用檢漏儀的真空規(guī)可以測定儀器的極限真空和工作真空。利用流量計(jì)可測定儀器入口處抽速。
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