




氦氣檢漏儀
氦氣檢漏儀是氦質(zhì)譜檢漏儀((Helium Mass Spectrometer Leak Detector)的俗稱,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。真空氦罩法采用有一定密閉功能的氦罩將被檢產(chǎn)品全部罩起來,在罩內(nèi)充滿一定濃度的氦氣,可以實(shí)現(xiàn)被檢產(chǎn)品總漏率的測量。質(zhì)譜儀通過其核心部件質(zhì)譜室,使不同質(zhì)量的氣體變成離子并在某種場中運(yùn)動(dòng)后,不同質(zhì)荷比的離子在場中彼此分開,而相同質(zhì)荷比的離子在場中匯聚在一起,如果在適當(dāng)位置安置接收1器接收所有這些離子,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。
專門設(shè)計(jì)的以氦氣作示蹤氣體進(jìn)行檢漏的質(zhì)譜儀稱為氦質(zhì)譜檢漏儀。這種儀器除靈敏度高外,還具有適應(yīng)范圍廣、定位定量準(zhǔn)確、無毒、安全、反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。氦質(zhì)譜檢漏儀中用得較多的是90°和180°的磁偏轉(zhuǎn)型質(zhì)譜儀。
眾所周知,當(dāng)一個(gè)帶電質(zhì)點(diǎn)(正離子)以速度v進(jìn)入均勻磁場的分析器中,如果速度v的方向和磁場H的方向相垂直,則它的運(yùn)動(dòng)軌跡為圓,如圖1所示。當(dāng)磁場的磁通密度一定時(shí),不同質(zhì)荷比(m/e)的離子在磁場中都有相應(yīng)的運(yùn)輸半徑,也就是都有相應(yīng)的圓軌跡,這樣,不同質(zhì)荷比的帶電粒子在磁場分析器中運(yùn)動(dòng)后就會(huì)彼此分開。(5)檢漏范圍寬:現(xiàn)今生產(chǎn)的四極檢漏儀,質(zhì)量范圍很寬,不僅可檢測氦氣,而且能檢測其它氣體。如果在離大運(yùn)動(dòng)的路徑中安置一塊檔板將其他離子檔掉,而在對(duì)應(yīng)的氦離子運(yùn)動(dòng)半徑位置的檔板上開一狹縫,狹縫后安置離子接收極,這樣的只有氦離子才能通過狹縫而被接收極接收形成氦離子流,并經(jīng)放大器放大后由測量儀表指示出來。檢漏時(shí),如果用氦氣噴吹漏孔,氦氣便通過漏孔進(jìn)入檢漏儀的質(zhì)譜室中,使檢漏儀的測量儀表立即靈敏地反應(yīng)出來,達(dá)到了檢漏的目的。
氦質(zhì)譜檢漏儀的檢漏方式有那些
氦質(zhì)譜檢漏儀的檢漏方式通常有兩種,一種為常規(guī)檢漏,另一種為逆擴(kuò)散檢漏。
逆擴(kuò)散檢漏是把被檢件接在分子泵出氣口一端,漏入的氦氣由分子泵出氣口逆著泵的排氣方向進(jìn)入安裝在泵的進(jìn)氣口端的質(zhì)譜管內(nèi)而被檢測。24×10-6,如果氦氣在環(huán)境中的含量超過標(biāo)準(zhǔn),可以比較容易地探測到極微量的氦氣。這一檢漏方式是基于分子泵對(duì)不同質(zhì)量的氣體具有不同壓縮比(氣體在分子泵出氣口壓強(qiáng)與進(jìn)氣口壓強(qiáng)之比)即利用不同氣體的逆擴(kuò)散程度不同程度而設(shè)計(jì)的。
氦質(zhì)譜檢漏儀逆擴(kuò)散原理
逆擴(kuò)散方式檢漏允許被檢件內(nèi)壓強(qiáng)較高,氦質(zhì)譜檢漏儀可達(dá)1000Pa(一般常規(guī)檢漏儀為0.05Pa以下),適合檢大型容器或有大漏的器件,也適合吸槍檢漏。逆擴(kuò)散方式還具有質(zhì)譜管不易受污染,燈絲壽命長等優(yōu)點(diǎn)。
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氦質(zhì)譜檢漏儀故障與處理
(1)內(nèi)部的密封結(jié)構(gòu)
當(dāng)檢漏儀內(nèi)部存在泄漏時(shí),會(huì)對(duì)檢漏工作造成較大干擾,容易造成誤檢、誤判。 檢漏儀內(nèi)部主要的密封部位在檢漏儀的后側(cè)(見圖2),位于隔熱板的上方:①檢漏儀測試口與閥門組塊的連接部位,密封方式采用膠灌密封,檢漏儀在運(yùn)輸過程中如遇到強(qiáng)烈震動(dòng),此處容易造成密封膠開裂。②各電磁閥與閥門組件間的連接部位。正壓法的檢測標(biāo)準(zhǔn)主要有QJ3089-1999《氦質(zhì)譜正壓檢漏方法》、QJ2862-1996《壓力容器焊縫氦質(zhì)譜吸槍罩盒檢漏試驗(yàn)方法》,主要應(yīng)用于大容積高壓密閉容器產(chǎn)品的檢漏,如高壓氦氣瓶、艙門檢漏儀等。密封方式采用氟橡膠圈或金屬墊片密封,橡膠圈的密封壽命有限,使用5 年以上時(shí),有可能會(huì)存在密封失效的問題。③各零部件接口處的密封部位。如放大器與質(zhì)譜室、離子源與質(zhì)譜室、分子泵與質(zhì)譜室、標(biāo)準(zhǔn)漏孔與閥門組件、真空計(jì)與閥門組件等接口間的金屬墊片密封或橡膠圈密封。
(2)定位方法
采用噴吹法對(duì)各密封部位的氣密性進(jìn)行檢測,因檢漏儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊,各密封結(jié)構(gòu)間的距離很近,檢測時(shí)定位難度較大。經(jīng)摸索,在檢測時(shí)采用以下技巧,可提高定位的能力:①查漏前,先將分子泵風(fēng)扇的電源斷開,避免風(fēng)扇將氦源吹散至各個(gè)密封環(huán)節(jié),造成定位不準(zhǔn)確。國家標(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。②噴吹時(shí),要嚴(yán)格控制氦源的流量,盡量采用噴槍咀流量小的噴槍,提高定位的能力。③儀器的反應(yīng)時(shí)間小于1 s,所以在一個(gè)部位噴吹的時(shí)間約3 s,再等待約3 s 后觀測信號(hào)有無變化。
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