氦質譜測漏儀檢漏原理
瀏覽數: 11113

氦質譜測漏儀檢漏原理


氦質譜測漏儀原理

一、為什麼要檢漏
洩漏和密封相對應
很多情況下,我們需要密封住一定的空間,防止氣體或液體在壓力的作用下,流進或流出這個空間。如真空設備(真空鍍膜機,液晶注入機,PVD,半導體外延等等),需要在真空條件下工作,要求在工作時,空氣不能漏進工作腔體,否則生產不能進行,或者產生次品,浪費人力物力。另外裝液體或氣體的容器(液壓氣瓶,氧氣瓶,空調冰箱中的雪種容器等等),要求在容器內外存在壓差的情況下,不能有氣體或液體漏出。如果有漏,後果嚴重,一般會造成有效物資的浪費,如有毒物資、腐蝕性氣體漏出,甚至會釀成事故。
這些對密封性有要求的產品或設備,在投入使用前,就要先進行檢漏,使用中也要定期進行檢漏檢查。

二、洩漏程度的量化


可簡單理解為:單位時間內,單位體積容器,壓強的變化。下面舉兩個例子,可以對漏率的大小有個直觀的認識。
例一、自行車胎有 4L 的容積,30 天內胎壓從 3 bar 降到 2 bar,則漏率可量化為:


这种程度的泄漏是很严重的,这个漏率是很高的,用我们常用的检漏方式就能检测到漏点:将车胎放入水中,有气泡出来的地方就是漏点。
例二、冰箱 1 年內,雪種洩漏了10 克(分子量 102 g/mol),大約是 2.24 bar•l, 則漏率可量化為:



 

這種程度的洩漏對冰箱來說,是很嚴重的,但這樣程度的漏率用普通方法根本無法檢出。這時就需要用到檢漏儀或質譜儀來檢查了。下面的內容是檢漏儀的相關介紹。
三、檢漏儀檢漏的原理
有兩種方式可以檢測出洩漏:
1. 示蹤氣體 A 放在容器裡面,處於正壓,然後用儀器去檢測,容器週邊是否有氣體 A,如果容器外有氣體 A,則容器有漏。用這種方式能檢測出漏點,並能大概判斷洩漏的程度。這種檢漏方式叫 Sniffer 檢漏或正壓檢漏。
2. 示蹤氣體 A 噴在容器外面,用儀器去檢測容器裡面是否有氣體 A。這種方式能檢測出漏點,並能測知漏率。這種檢漏方式叫真空檢漏。

 


如何選擇檢漏方式,與檢測物件的工作環境有很大關係,儘量做到與檢測物件的工作狀態一致。如檢測物件工作時內部處於正壓,則用正壓模式,如檢測物件工作時內部處於負壓,則用真空模式。
四、示蹤氣體的選擇
對示蹤氣體的要求:
1. 無害,不能對人體或環境造成傷害
2. 品質輕,惰性氣體, 能穿透微小細縫.
3. 化學性質穩定,不會起化學反應或易燃易爆
4. 最好是只有在空氣中含量盡可能少的氣體,才能滿足檢漏靈敏度方面的要求
一般檢漏都用氦氣(He)作為示蹤氣體,也有用氫氣(H2)作為示蹤氣體的。
Table 1 空氣中主要氣體的屬性


 
从上表中可以看到,氢和氦都是比较理想的示踪气体:空气中的含量少,质量轻, 运动速度快,同等条件下,直线运动距离长。实际使用中,也相对比较容易获取,可以大量使用。但氢气在使用中有一定的安全问题,所以实际大部分检漏使用的是氦气。
五、检漏仪的构造
氦质谱检漏仪实际上可以说是一个检氦仪,通过检测氦气的含量来确定是否有泄漏。而对氦的检测则使用的是质谱仪,是只检测氦的专用质谱仪,这种质谱仪将其它质量数的气体都屏蔽掉了

质谱示意图如下图:


質譜儀要想正常工作,需要真空環境。至少要在 10-3 mbar 以下,空氣的流動才體現為分子流,質譜儀才能穩定正常工作。所以檢漏儀中還有一套高真空系統。
氦質譜檢漏儀的真空系統圖

其他產品