泄漏检测的方法与应用（5）——氦质谱检漏法

主讲/李洲洋（合肥卓扬真空技术有限公司）

一、漏率的含义

漏率的概念及单位：漏率也叫漏气速率，是指处于压差下的气体，在单位时间内通过漏孔流向低压端的气体量。

Q=Δ(P·V)/ΔT

常用的漏率单位：毫巴·升/秒 mbar·l/s；帕·立方米/秒  pa·m³/s。

二、几种工业上最常用的气体检漏方法

1、水泡法

这是钢桶标准的测漏试验方法。这种方法只适用于钢桶的型式检验，不适合钢桶的在线检测，因为检测时间长、效率低、劳动强度大、可靠性低。

2、正压压降法

向被检工件充入一定压力的气体，稳压一段时间,如果工件上有漏孔，气体会从漏孔漏出，工件内的压力会下降，用压力传感器检测工件内的压力变化ΔP,工件漏率大小：

ql=(Δp/t)·V

正压压降法-特点及应用：

优点：提供清晰的检测结果；干式检测；设备成本相对便宜；检测过程的操作不依赖与操作者的经验。

缺点：灵敏度受温度/压力/体积的影响；检测大工件或灵敏度高的工件时间较长；不能确定漏孔的位置。

3、示踪气体法

工作原理：向待检工件内充入具有某种特殊物理化学性质的气体作为示踪气体。使用对示踪气体敏感的仪器测量工件内示踪气体的逸出量。

选择氦气作为示踪气体：用氦气作示踪气体的质谱检漏仪，是示踪气体检漏中灵敏度最高，使用最普遍的一种检漏仪器。

（1）He是一种标准元素，原子质量数为4，在质谱室内能与相邻物质很好的分离

（2）空气中He的本底浓度非常低-5ppm，使得本底噪声信号小.

（3）无毒,非可燃性气体。

（4）惰性气体，不易发生化学反应。

（5）氦气可以存储在各种尺寸的圆筒容器内，并且最高纯度能够满足最为苛刻的医用要求。

三、氦质谱检漏仪工作原理

氦质谱检漏仪是根据质谱学原理，用氦气作探索气体制成的气密性检测仪器。其质谱原理如下图所示：

灯丝热发射出来的电子经加速进入电离室，在电离室内与残余气体分子和经被检件漏孔进入电离室的氦气相互碰撞使其电离成正离子，这些离子在加速电场作用下进入磁场，由于受到磁场力（洛伦兹力）的作用产生偏转，形成圆弧形轨道。

1、吸枪法检测逃逸氦气

（1）工作原理：工件抽空，然后将工件内充入氦气；用吸枪寻找漏孔的位置；回收氦气。

主要优点：可以很好的检测到漏点的位置，且易于操作。

（2）吸枪法检测的特点

优点：能够发现较小的漏孔；能够判断漏点的位置；能够用于检测大的组装件干式检测；设备成本相对便宜。

缺点：检测过程中依赖操作者的经验；检测效率低。

（3）吸枪累计吸入法

充氦后累计开始，若工件有漏，则漏入罩内的氦使罩内的氦气浓度增加，通过吸枪判断工件是否有漏。

C_(t)=C₀+Q·t/P₀V

优点：总漏率检测，可靠，相对成本低。

2、真空箱法氦质谱检测原理

真空箱法检测特点

优点：灵敏度高；检测结果明确；自动检测，不依赖操作者经验；干式检测；节拍快，技术成熟。

缺点：初始成本投入高；在正常的检测循环中不能确定漏孔位置。

3、标准漏孔的概念及作用

标准漏孔的概念：

（1）标准漏孔是一个在给定条件下能向真空系统内提供已知的气体流量的装置；

（2）标准漏孔是用来校准检漏仪的灵敏度和标定检出漏孔的大小的一种装置；

（3）标准漏孔与检漏仪的关系：如果把检漏仪看成是天平，则标准漏孔就是砝码。

标准漏孔在真空箱法氦质谱检测中的应用：

（1）用于检漏仪校准；

（2）用于系统校准以及系统灵敏度变化的日常检查。