氦質譜檢漏儀-吸嘴法

       用于真空殘余氣體分析的質譜儀都可以用來檢漏（其示漏物質有氫、氦、氬等），但檢漏靈敏度各不相同。專門用來檢漏的質譜儀叫質譜檢漏儀。其特點是靈敏度高，性能穩定。特別是用氦做示漏氣體的氦質譜檢漏儀，是真空檢漏中靈敏度最高、用得最普遍的一種檢漏儀器。

（1）氦質譜檢漏儀的基本原理與組成氦質譜檢漏儀由離子源、分析器、接收器、真空系統、電子線路及其它電氣部分組成。目前使用的氦質譜檢漏儀大多為磁偏轉型的?，F以180°的磁偏轉型儀器為例加以說明，下圖是儀器的原理圖.

在質譜室的離子源N內氣體被電離成離子，在電場作用下離子聚焦成束，并以一定的速度經由縫隙S1進入磁分析器，在均勻磁場的作用下，具有一定速度的離子束，將按圓軌跡運動。

式中  R—離子束偏轉半徑，m；

H—磁場強度，A/m；

m—有效質量，kg（即離子質量和電荷數之比）；

U—加速電壓，V；

C—常數。

由上式可以看出，當H和U為定值時，對應于不同的m有不同的R。固定H和R，調節加速電壓U使氦離子束m2恰能通過縫隙S2到達收集極K而形成離子流。利用弱電流測量設備，使之在輸出儀表與音響裝置上反映出來。而其他不同于m2的離子束（如圖中m1，m3）則以不同的偏轉半徑運動而被分開。

再用吸嘴先將被檢件內部充入氦氣（最好是先抽真空再充氦氣），嘴在被檢件可能有漏孔處進行逐點吻吸，見下圖。吸嘴與檢漏儀之間用軟管連接，有些裝置還需要在吸嘴與檢漏儀之間加一輔助泵。

（2）吸嘴法檢漏中應注意的問題是：

① 靈敏度受連接管道的流導限制。在有輔助泵時，還會受輔助泵分流作用的影響。

② 初檢時，被檢件切勿充入過高壓強的示漏氣體。因為如果有大漏孔，示漏氣體會從被檢件中漏出，造成較大浪費，而且示漏氣體到處擴散后，會給檢漏儀帶來很大干擾。因此，一般應先向被檢件內充以低壓強、低濃度的示漏氣體，在檢出大漏孔并加以修補后，再充入高壓強、高濃度的示漏氣體，對小漏孔進行檢查。

③ 檢漏完畢后，應將示漏氣體回收或放空，并注意檢漏場地通風。

（3）靈敏度  關于氦質譜檢漏儀靈敏度的定義，在世界各國還不很一致。我國基本上都是用最小可檢得的泄漏率來表示的。

氦質譜檢漏儀的靈敏度，即最小可檢泄漏率，就是在儀器處于最佳工作條件下，以0.1MPa的純氦為示漏氣體，進行動態檢漏時所能檢出的最小漏孔的泄漏率。

所謂“最佳工作條件”系指被檢件出氣很少，且沒有較大漏孔，同時儀器本身的參數是調整到最佳工作狀態等條件；

所謂“動態檢漏”即指檢漏時不用累積法，檢漏儀本身的真空系統仍在正常抽氣，儀器的反應時間不大于3s（其中真空系統的時間常數不大于1s）等情況；所謂“最小可檢”是指信號是本底噪音的兩倍；所說的“泄漏率”系指0.1MPa的干燥空氣通過漏孔漏向真空端（壓力遠比0.1MPa低）的泄漏率。氦質譜檢漏儀吸嘴法的靈敏度約為10-9cm3/s。

（4）響應時間  這種方法的響應時間約為2～3s，它主要包括兩個方面：一是檢漏器本身的響應時間；另一個是泄漏的氦氣被吸入到檢漏儀的響應時間。

（5）泄漏點的判斷  使用這種檢漏儀，吸嘴（探頭）要以2～5m/min的緩慢速度沿被檢件表面移動。若有泄漏，可以看到儀表指針擺動，也可以聽到振蕩器的聲音發生變化，由此可判斷出泄漏點或附近有泄漏。檢測時可使吸嘴離開可疑的地方，信號恢復到原始狀態。稍等一會（通常為2～5s）后，再將吸嘴靠近可疑的地方。重復上述操作幾次，就可以準確判斷出泄漏點，精度大約可達1mm。

氦質譜檢漏儀精度很高，幾乎不存在操作者之間的人為誤差。該法的穩定性主要取決于氦氣檢漏儀本身的穩定性。維修保養的好壞對儀器的穩定性影響很大。氦氣檢漏儀是一種高精密儀器，儀器本身和使用的氦氣都較昂貴，但是，氦氣檢漏儀在壓力檢漏法和真空檢漏法中都能使用，而且靈敏度高、響應時間短、穩定性好、可靠性高、檢測結果精確。氦質譜檢漏法主要用于需準確地檢測微小泄漏率的場合。

                  山東誠之檢無損檢測技術有限公司

                         無損檢測事業部   張工

                                  2021.8.30