氦检漏仪原理.docx

氦检漏仪原理（总2页）氦质谱检漏仪是用氦气为示漏气体的专门用于检漏的仪器，它具有性能稳定、灵敏度高的特点是真空检漏技术中灵 敏度最高，用得最普遍的检漏仪器氦质谱检漏仪是磁偏转型的质谱分析计单级磁偏转型仪器灵敏度为10-9〜10-i2Pam3/s,广泛地用于各种真 空系统及零部件的检漏双级串联磁偏转型仪器与单级磁偏转型仪器相比较，本底噪声显著减小•其灵敏度可达10- 14〜10-i5Pam3/s，适用于超高真空系统、零部件及元器件的检漏逆流氦质谱检漏仪改变了常规型仪器的结构布局， 被检件置于检漏仪主抽泵的前级部位，因此具有可在高压力下检漏、不用液氮及质谱室污染小等特点•适用于大漏 率、真空卫生较差的真空系统的检漏，其灵敏度可达10-i2Pam3/s1) 工作原理与结构氦质谱检漏仪由离子源、分析器、收集器、冷阴极电离规组成的质谱室和抽气系统及电气部分等组成① 单级磁偏转型氦质谱检漏仪现以HZJ— 1型仪器为例•介绍单级磁偏转型氦质谱检漏仪，其结构如图2所示在质谱室内有：由灯丝、离化室、离子加速极组成离子源；由外加均匀磁场、挡板及出口缝隙组成分析器； 由抑制栅、收集极及高阻组成收集器；第一级放大静电计管和冷阴极电离规。

质谱室的工作原理如图3所示在离化室N内，气体电离成正离子，在电场作用下离子聚焦成束并在加速电压作用下以一定的速度经过加 速极S的缝隙进入分析器在均匀磁场的作用下，具有一定速度的离子将按圆形轨迹运动，其偏转半径可按式(5)1计算可见，当B和U为定值时，不同质荷比me-1的离子束的偏转半径R不同仪器的B和R是固定的，调节加速 电压U使氦离子束［图中(me-1)］恰好通过出口缝隙S ,到达收集器D，形成离子流并由放大器放大使其由输出表和2 2音响指示反映出来；而不同于氦质荷比的离子束［(me-1) (me-1)］因其偏转半径与仪器的R值不同无法通过出口缝隙13S,所以被分离出来me-1) =4，即He+的质荷比，除He+之外，C卅很少，可忽略22② 双级串联磁偏转型氦质谱检漏仪 图4示出了双级900缩转串联式磁偏转型氦质谱检漏仪的质谱室由于两次分析，减少了非氦离子到达收集器的机率并且，如在两个分析器的中间，即图中的中间缝隙 S 与邻近的挡板间设置加速电场，使离子在进入第二2 个分析器前再次被加速那些与氦离子动量相同的非氦离子，虽然可以通过第一个分析器，但是，经第二次加速进入 第二个分析器后，由于其动量与氦离子的不同而被分离出来。

由于二次分离，仪器本底及本底噪声显著地减小，提高 了仪器灵敏度③ 逆流氦质谱检漏仪逆流氦质谱检漏仪的结构特点如图 5所示该类仪器是根据油扩散泵或分子泵的压缩比与气体种类有关的原 理制成的例如，多级油扩散泵对氦气的压缩比为102；对空气中其它成分的压缩比为104〜106检漏时，通过被检 件上漏孔进入主抽泵前级部位的氦气，仍有部分返流到质谱室中去，并由仪器的输出指示示出漏气讯号这就是逆流 氦顷质谱检漏仪的工作原理2) 性能试验方法灵敏度、反应时间、清除时间、工作真空度、极限真空度及仪器入口处抽速是评价氦质谱检漏仪的主要性能 指标① 灵敏度及其校准氦质谱检漏仪灵敏度，通常指仪器的最小可检漏率记为q ，即在仪器处于最佳工作条件下，以一个大气L.min 压的纯氦气为示漏气体，进行动态检漏时所能检测出的最小漏孔漏率所谓“最佳工作条件”是指仪器参数调整到最 佳值，被检件出气少且没有大漏孔等条件所谓“动态检漏”是指检漏仪器本身的抽气系统仍在正常抽气仪器的反 应时间不大于3s所谓“最小可检”是指检漏讯号为仪器本底噪声的两倍时，才能认定有漏气讯号输出所谓“漏 孔漏率”是指一个大气压的干燥空气通过漏孔漏向真空侧的漏气速率。

仪器本底噪声，一般指在2min内输出仪表的 最大波动量漏率灵敏度标准系统如图6所示图中虚线框内部分为配气系统•即为标准漏孔5进气端提供压力为p的He 纯氦气辅助泵6的任务是预抽用干燥瓶4和针阀2调节仪器工作压力如果仪器本底为I,本底噪声为I,标准 0n 漏孔对空气的标称漏率为q，当其进气压力为p时的仪器讯号为I,则仪器灵敏度为式(6)L.o He如果检漏时用辅助系统抽气(即对示漏氦气有分流)或用累积法检漏时，给出仪器最小可检氦浓度(即浓度 灵敏度)记为丫 ，能较方便地估计检漏效果min浓度灵敏度校准系统中应用一流量计测出图6的通过针阀2进入仪器的空气流率q，则仪器浓度灵敏度成L.o为式(7)② 反应时间、清除时间及其测定反应时间是指仪器节流阀完全开启，本底讯号为零（或补偿到零）时，由恒定的氦流量使输仪表讯号上升到最 大值的（1-e-i）倍（即0.63）所需要的时间，记为t R清除时间是指输出仪表讯号稳定到最大值后，停止送氦，其讯号下降到最大值的e-1倍（即0.37）所需要的时 间，记为 t C反应时间和清除时间的测定装置如图7所示③ 工作真空、极限真空及入口处抽速 质谱室极限真空，尤其是工作真空及入口处抽速是表征仪器性能的重要参数。

利用检漏仪的真空规可以测定仪器的极限真空和工作真空利用流量计可测定仪器入口处抽速。