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检漏仪器用于检漏的仪器质谱分析

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检漏仪器用于检漏的仪器质谱分析

发布日期:2017-09-18 作者: 点击:

检漏仪器用于检漏的仪器有氦质谱检漏仪、卤素检漏仪、高频火花检漏器、气敏半导体检漏仪及用于质谱分析的各种质谱计。这里主要介绍氦质谱检漏仪、卤素检漏仪、高频火花检漏器的工作原理、结构及国产检漏仪器的技术性能。 1.氦质谱检漏仪 氮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lO-9~10-12Pam3/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10-14~10-15Pam3/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10-12Pam3/s。 (1)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—l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S1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)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)2]恰好通过出口缝隙S2,到达收集器D,形成离子流并由放大器放大。使其由输出表和音响指示反映出来;而不同于氦质荷比的离子束[(me-1)1(me-1)3]因其偏转半径与仪器的R值不同无法通过出口缝隙S2,所以被分离出来。(me-1)2=4,即He+的质荷比,除He+之外,C卅很少,可忽略。 ②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S2与邻近的挡板间设置加速电场,使离子在进入第二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lO4~106。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。

真空检漏技术就是用适当的方法判断真空系统、容器或器件是否漏气、确定漏孔位置及漏率大小的一门技术,相应的仪器称为检漏仪。在真空系统、容器、器件制造过程中借助真空检漏技术确定它们的真空气密性、探查漏孔的位置,以便采取措施将漏孔封闭从而使系统、容器、器件中的真空状态得以维持。

  漏率的大小需进行校准后方能确定。一般采用比较法,即将被检漏孔与标准漏孔在检漏仪上进行比较,就可得出被检漏孔的漏率。 检测真空系统或其零部件的漏孔的方法。对一定的容器进行足够长时间的抽气后,容器压力不再变化,这时的抽气量必定与容器的漏气量和放气量之和相等,即puSe=qL+q0,式中pu为容器的极限压力,Se为容器排气口处的有效抽气速率,qL和q0分别为容器的漏气量和放气量。如放气量少到可以不计,则平衡式变为puSe=qL,或pu=qL/Se。这说明容器的极限压力由漏气量与有效抽气速率的比值决定。如抽气速率一定(常数),要得到低的极限压力便应降低漏气量,检漏便是关键的措施。

  漏孔就是真空容器的孔洞和孔隙。容器内外的压力差会使气体通过漏孔从容器的一侧通向大气侧。漏孔一般很微小,实际上不能测出漏孔的具体大小,所以漏孔大小都用漏率(在规定的条件下气体流过漏孔的流量)来表示。漏孔两侧存在着压力差,即可利用气体流动引起的效应来检漏。为便于检漏和易于检测出漏孔的位置,一般尽可能缩小检测的面积范围,所以先侧重于对零部件的检漏。零部件经过严格的检漏,组装后就可避免漏气。


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