檢漏儀器用于檢漏的儀器質(zhì)譜分析

檢漏儀器用于檢漏的儀器有氦質(zhì)譜檢漏儀、鹵素檢漏儀、高頻火花檢漏器、氣敏半導(dǎo)體檢漏儀及用于質(zhì)譜分析的各種質(zhì)譜計(jì)。這里主要介紹氦質(zhì)譜檢漏儀、鹵素檢漏儀、高頻火花檢漏器的工作原理、結(jié)構(gòu)及國(guó)產(chǎn)檢漏儀器的技術(shù)性能。 1．氦質(zhì)譜檢漏儀 氮質(zhì)譜檢漏儀是用氦氣為示漏氣體的專(zhuān)門(mén)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(jí)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(jí)串聯(lián)磁偏轉(zhuǎn)型儀器與單級(jí)磁偏轉(zhuǎn)型儀器相比較，本底噪聲顯著減?。潇`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(jí)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(jí)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(jí)磁偏轉(zhuǎn)型氦質(zhì)譜檢漏儀，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。 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(chǎng)、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(jí)放大靜電計(jì)管和冷陰極電離規(guī)。質(zhì)譜室的工作原理如圖3所示。 在離化室N內(nèi)，氣體電離成正離子，在電場(chǎng)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(guò)加速極S1的縫隙進(jìn)入分析器。在均勻磁場(chǎng)的作用下，具有一定速度的離子將按圓形軌跡運(yùn)動(dòng)，其偏轉(zhuǎn)半徑可按式（5）計(jì)算。 可見(jiàn)，當(dāng)B和U為定值時(shí)，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[圖中(me-1)2]恰好通過(guò)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(lái)；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(wú)法通過(guò)出口縫隙S2，所以被分離出來(lái)。(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(jí)串聯(lián)磁偏轉(zhuǎn)型氦質(zhì)譜檢漏儀 圖4示出了雙級(jí)900縮轉(zhuǎn)串聯(lián)式磁偏轉(zhuǎn)型氦質(zhì)譜檢漏儀的質(zhì)譜室。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(gè)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(chǎng)，使離子在進(jìn)入第二個(gè)分析器前再次被加速。那些與氦離子動(dòng)量相同的非氦離子，雖然可以通過(guò)第一個(gè)分析器，但是，經(jīng)第二次加速進(jìn)入第二個(gè)分析器后，由于其動(dòng)量與氦離子的不同而被分離出來(lái)。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)譜檢漏儀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如圖5所示。該類(lèi)儀器是根據(jù)油擴(kuò)散泵或分子泵的壓縮比與氣體種類(lèi)有關(guān)的原理制成的。例如，多級(jí)油擴(kuò)散泵對(duì)氦氣的壓縮比為102；對(duì)空氣中其它成分的壓縮比為lO4～106。檢漏時(shí)，通過(guò)被檢件上漏孔進(jìn)入主抽泵前級(jí)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(hào)。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(shí)間、清除時(shí)間、工作真空度、極限真空度及儀器入口處抽速是評(píng)價(jià)氦質(zhì)譜檢漏儀的主要性能指標(biāo)。 ①靈敏度及其校準(zhǔn) 氦質(zhì)譜檢漏儀靈敏度，通常指儀器的最小可檢漏率。

真空檢漏技術(shù)就是用適當(dāng)?shù)姆椒ㄅ袛嗾婵障到y(tǒng)、容器或器件是否漏氣、確定漏孔位置及漏率大小的一門(mén)技術(shù)，相應(yīng)的儀器稱(chēng)為檢漏儀。在真空系統(tǒng)、容器、器件制造過(guò)程中借助真空檢漏技術(shù)確定它們的真空氣密性、探查漏孔的位置，以便采取措施將漏孔封閉從而使系統(tǒng)、容器、器件中的真空狀態(tài)得以維持。

　　漏率的大小需進(jìn)行校準(zhǔn)后方能確定。一般采用比較法，即將被檢漏孔與標(biāo)準(zhǔn)漏孔在檢漏儀上進(jìn)行比較，就可得出被檢漏孔的漏率。 檢測(cè)真空系統(tǒng)或其零部件的漏孔的方法。對(duì)一定的容器進(jìn)行足夠長(zhǎng)時(shí)間的抽氣后，容器壓力不再變化，這時(shí)的抽氣量必定與容器的漏氣量和放氣量之和相等，即puSe=qL+q0，式中pu為容器的極限壓力，Se為容器排氣口處的有效抽氣速率，qL和q0分別為容器的漏氣量和放氣量。如放氣量少到可以不計(jì)，則平衡式變?yōu)閜uSe=qL，或pu=qL/Se。這說(shuō)明容器的極限壓力由漏氣量與有效抽氣速率的比值決定。如抽氣速率一定(常數(shù))，要得到低的極限壓力便應(yīng)降低漏氣量，檢漏便是關(guān)鍵的措施。

　　漏孔就是真空容器的孔洞和孔隙。容器內(nèi)外的壓力差會(huì)使氣體通過(guò)漏孔從容器的一側(cè)通向大氣側(cè)。漏孔一般很微小，實(shí)際上不能測(cè)出漏孔的具體大小，所以漏孔大小都用漏率（在規(guī)定的條件下氣體流過(guò)漏孔的流量）來(lái)表示。漏孔兩側(cè)存在著壓力差，即可利用氣體流動(dòng)引起的效應(yīng)來(lái)檢漏。為便于檢漏和易于檢測(cè)出漏孔的位置，一般盡可能縮小檢測(cè)的面積范圍，所以先側(cè)重于對(duì)零部件的檢漏。零部件經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的檢漏，組裝后就可避免漏氣。