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氦質譜檢漏儀的原理

運用質譜原理制成的儀器稱為質譜計或質譜儀。氦質譜檢漏儀——檢漏方法介紹氦檢是通過氦穿過漏孔來檢漏的，所以焊縫表面若存有油污、焊渣以及設備內部的積水、污垢等都會使泄漏孔暫時阻塞而影響檢測結果，因此，測試前必須設備內部清理干凈及焊縫表面并用熱風裝置將設備內部干燥。質譜儀通過其核心部件質譜室，使不同質量的氣體變成離子并在某種場中運動后，不同質荷比的離子在場中彼此分開，而相同質荷比的離子在場中匯聚在一起，如果在適當位置安置接收所有這些離子，就會得到按照質荷比大小依次分開排列的質譜圖，這就是質譜。

用于檢漏的質譜儀稱為質譜檢漏儀。測量氣體分壓力的所有質譜計，如四極質譜計、射頻質譜計、飛行時間質譜計、回旋質譜計等都可以用于檢漏。

氦質譜檢漏儀的結構組成

氦質譜檢漏儀——質譜室

不同類型的氦質譜檢漏儀的質譜室結構大同小異，都是由離子源、分析器和收集器三部分組成，它們放在一個抽成高真空的質譜室外殼中。 

1）離子源

離子源的作用是使氣體分子電離，形成一束具有一定能量的離子。它由燈絲（陰極）、離化室及離子加速極組成。

燈絲在真空中通電加熱后發射電子，在離化室與燈絲之間的電場的作用下，電子加速穿過離化室頂部狹縫進入離化室，在離化室中與氣體分子發生多次碰撞后損失能量，然后打到分子電離形成正離子，正離子在離化室與加速極之間的電原U（即離子加速電壓）作用下，相繼穿過離化室正面的矩形狹縫和加速極的矩形狹縫，由于加速電場對離子做的功轉變為離子的動能，便形成具有一定能量的離子束。由于離子是由中性氣體分子失去Z個帶負電荷e的電子而形成的，所以離子電荷為正的Ze。氦檢方法基本上可分為用氦氣內部加壓法和設備內部抽真空外部施氦這兩種，由于后者需將設備完全抽成真空狀態，往往會增加測試用設備(如高、低壓真空泵、真空閥等)和設備工裝(如外壓加強圈)而使造價提高，所以該方法通常用于容積小而厚壁的設備。由于各種氣體的離子均受同一電場的加速，當它們的電荷量相等時，它們的能量相等，但由于質荷比不同，故運動速度也就不同。 

2）分析器

分析器作用是使不同質荷比的離子按不同軌跡運動，從而將它們彼此分開，僅使氦離子通過其出口隙縫。分析器由一個外加均勻磁場及一個出口電極組成。磁場方向與離子束入射方向垂直。

3）收集極

收集極是對準出口電極狹縫安裝的，其作用是收集穿過出口電極狹縫的氦離子并通過一個電阻輸入到小電流放大器進行離子流的放大和測量。性能高：采用了進口檢漏儀儀專用分了泵與性能較高的質譜系統，靈敏度度高，檢測壓強高，響應時間快。由于氦離子一般只有10-13~10-12A，要使小電流放大器輸入信號電壓足夠大，則輸入電阻必需很大（一般高于1010歐），放大用的靜電計管必須要高度絕緣，所以把高阻及靜電計管放在高真空的質譜室中。

氦質譜檢漏儀的應用

氦質譜檢漏儀行業應用氦質譜檢漏儀的應用已從科學院、大專院校、實驗室及少數科研機構走向工礦企業，甚至鄉鎮企業、個體企業，可以說應用領域極其寬廣。

航空航天高科技工業

（1）例如火箭發動機及姿態發動機，過去是打壓刷肥皂水檢漏，現在重新改進工藝用氦質譜檢漏儀檢漏，采用正壓吸槍與氦罩法結合，使檢漏靈敏度大大提高，從而保證了發動機質量。火箭箭體的檢漏采用正壓吸槍、氦罩法、累集法等幾種方法的結合。氦質譜檢漏儀——應用介紹（1）電子行業微波發射管、電子管、晶體管、集成電路、密封繼電器、各類傳感器、心臟起博器。由于檢漏技術的應用，提高了檢漏靈敏度，彌補了吸入法檢漏時儀器靈敏度低的不足。

（2）KM6空間環模裝置設備龐大，主真空室直徑12m、高22m，另外有輔助真空室和載人艙等。容積3500m3，分系統多，結構復雜，各種接口焊縫相加有幾千米長，采用氦質譜檢漏儀負壓檢漏，每條焊縫由檢漏盒密封，配以鋪助抽氣系統將盒內抽低真空后，充入一定壓力氦氣，關閉預抽閥，開啟檢漏閥。該產品既可在真空中進行低壓檢測，也可利用吸槍線進行本地高壓檢測，廣泛適用于鋰電，制冷，電力，汽車空調等行業多種檢測要求。由于盒內氦濃度較高，相對檢漏儀又有一定壓力，因此有效提高了檢漏靈敏度。

（3）航天工業中，各類閥門、電子元器件，傳感器等等都在廣泛應用氦質譜檢漏儀及其檢漏技術。

氦質譜檢漏儀的整體結構

一、質譜室

形象的說，質譜室是氦質譜檢漏儀的心臟，由離子源、分析器和電氣系統三個部分組成，并將冷陰極磁控規也放在其內，共用其磁場。為了有利于微小的粒子流放大，將一級放大用高阻及靜電計管也放在質譜室之內。（6）如果檢漏地點不固定，需要經常搬運儀器時，就要選擇小型便攜式儀器。質譜室殼由非磁性材料制成，內部抽空，而外部設置成磁鐵形成磁分析器的磁場。

二、真空系統

真空系統是提供質譜室正常工作的條件。由于鎢陰極正常工作時需要具備0.001-0.01Pa的真空度，同時保證氦離子在分析器中的運動有較高的傳輸率，因此建立一個高真空系統是必要的。不同型號的檢漏儀所具有的功能不盡相同，所以電路也有不少差加，這在各自的說明書中都有說明，這里不同贅述。系統中的節能閥則是為了滿足質譜室工作壓力的調節，該閥全開時檢漏靈敏度較高，因此在條件允許情況下開啟大些為宜。檢漏時為了校準檢漏靈敏度，系統中設置了標準漏孔。

三、電氣系統

氦質譜儀電氣部分的核心是質譜室的供電和測量，其他部分包括真空系統的電源與控制部分，操縱面板及輸出儀表等。主要含有小電流放大器及輸出裝置、低頻發生器、高壓整流器及發射電流穩定裝置、高壓整流器供給冷陰極磁控規電源。

四、輔助真空系統的配置

在氦質譜儀檢漏技術中，根據被檢件的結構，尺寸要求和具體的檢漏條件，設置具有預抽被檢件、保證檢漏儀工作真空度、進行的氣體分流、縮短反應時間和清除時間、降低對靈敏度的不良影響等功能的輔助真空系統，在某些條件下是非常必要的。