氦質(zhì)譜檢漏儀的結(jié)構(gòu)組成

氦質(zhì)譜檢漏儀——質(zhì)譜室

不同類(lèi)型的氦質(zhì)譜檢漏儀的質(zhì)譜室結(jié)構(gòu)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(gè)抽成高真空的質(zhì)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(fā)射電子，在離化室與燈絲之間的電場(chǎng)的作用下，電子加速穿過(guò)離化室頂部狹縫進(jìn)入離化室，在離化室中與氣體分子發(fā)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(guò)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(chǎng)對(duì)離子做的功轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子的動(dòng)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(gè)帶負(fù)電荷e的電子而形成的，所以離子電荷為正的Ze。由于各種氣體的離子均受同一電場(chǎng)的加速，當(dāng)它們的電荷量相等時(shí)，它們的能量相等，但由于質(zhì)荷比不同，故運(yùn)動(dòng)速度也就不同。容積3500m3，分系統(tǒng)多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各種接口焊縫相加有幾千米長(zhǎng)，采用氦質(zhì)譜檢漏儀負(fù)壓檢漏，每條焊縫由檢漏盒密封，配以鋪助抽氣系統(tǒng)將盒內(nèi)抽低真空后，充入一定壓力氦氣，關(guān)閉預(yù)抽閥，開(kāi)啟檢漏閥。 

2）分析器

分析器作用是使不同質(zhì)荷比的離子按不同軌跡運(yùn)動(dòng)，從而將它們彼此分開(kāi)，僅使氦離子通過(guò)其出口隙縫。分析器由一個(gè)外加均勻磁場(chǎng)及一個(gè)出口電極組成。磁場(chǎng)方向與離子束入射方向垂直。

3）收集極

收集極是對(duì)準(zhǔn)出口電極狹縫安裝的，其作用是收集穿過(guò)出口電極狹縫的氦離子并通過(guò)一個(gè)電阻輸入到小電流放大器進(jìn)行離子流的放大和測(cè)量。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(hào)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(jì)管必須要高度絕緣，所以把高阻及靜電計(jì)管放在高真空的質(zhì)譜室中。?負(fù)壓法該方法是將被檢件接在檢漏儀的檢漏口，用儀器的真空系統(tǒng)對(duì)被檢件抽真空檢漏，然后用噴槍向可能泄漏處噴吹氦氣。

氦質(zhì)譜檢漏儀的組成——真空系統(tǒng)

儀器的真空系統(tǒng)提供質(zhì)譜正常工作所需要的真空條件，不同型號(hào)的檢漏儀其真空系統(tǒng)有較大的差別。圖5為常見(jiàn)的普通型氦質(zhì)譜檢漏儀真空系統(tǒng)。

真空系統(tǒng)一般包括：

1）主泵。一般用擴(kuò)散泵或渦輪分子泵。極限壓力小于5×10-1Pa，其抽速應(yīng)與氣載匹配。

2）前級(jí)真空泵。一般采用旋片式機(jī)械真空泵，在以分子示為主泵的系統(tǒng)中，也有采用薄膜泵或干泵的。極限壓力小于1×10-1Pa，抽速與主泵匹配。

3）預(yù)抽真空泵。一般與前級(jí)真空泵共同一個(gè)泵，也有預(yù)抽真空泵的。預(yù)抽真空泵一般采用旋片式機(jī)械真空泵，其抽速視被檢件大小而定，因此預(yù)抽真空泵大都由用戶(hù)自配。

4）冷阱。分子泵型真空系統(tǒng)一般不加冷阱。擴(kuò)散泵型真空系統(tǒng)的冷阱加在質(zhì)譜室、檢漏口與擴(kuò)散泵之間，使三者被冷阱隔離，如圖5所示。冷阱加入液氮后便可阻止擴(kuò)散泵的油蒸氣和被檢件來(lái)的水蒸氣進(jìn)入質(zhì)譜室，保持質(zhì)譜室的清潔，并幫助擴(kuò)散泵迅速獲得較高真空。（7）在滿(mǎn)足上述檢漏基本要求的基礎(chǔ)上，還要綜合考慮儀器的價(jià)格是否低、操作是否簡(jiǎn)易、維修是否方便等方面的問(wèn)題。

5）檢漏閥。按在質(zhì)譜室和被檢件之間的管道上。有些儀器采用節(jié)流閥，控制流入質(zhì)譜室的氣體流量。

6）真空規(guī)。一般采用冷陰極磁控放電真室規(guī)來(lái)測(cè)量質(zhì)譜室中的壓力。也有用電阻規(guī)或熱偶規(guī)測(cè)量被檢件的預(yù)抽壓力和系統(tǒng)的前級(jí)壓力的。

7）標(biāo)準(zhǔn)漏孔。一般儀器內(nèi)都附有標(biāo)準(zhǔn)漏孔（大多為薄膜滲氦型），用它來(lái)校準(zhǔn)儀器的可檢漏率和對(duì)儀器輸出指示進(jìn)行定標(biāo)。

氦質(zhì)譜檢漏儀的選擇

選擇氦質(zhì)譜檢漏儀時(shí)主要考慮以下問(wèn)題：

（1）儀器的功能能滿(mǎn)足檢漏的要求。如有些儀器沒(méi)有逆流檢漏功能，就不適合吸槍法檢漏；有些儀器沒(méi)有報(bào)廢漏率的設(shè)置功能，不宜作為批量產(chǎn)品篩選檢漏用；流水線(xiàn)上要求一定的檢漏速度，此時(shí)應(yīng)選擇有多工位的檢漏儀。

（2）儀器的靈敏度能滿(mǎn)足檢漏的要求。國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的不同類(lèi)型的氦質(zhì)譜檢漏儀的靈敏度是不一樣的，如果檢漏要求的靈敏度較高，就要認(rèn)真選擇。

（3）被檢件如果害怕油的污染，就應(yīng)選擇無(wú)油真空系統(tǒng)的檢漏儀。

（4）被檢件容積如果較大，必須選用預(yù)抽泵抽速大的檢漏儀，否則就要外加預(yù)抽泵。

（5）如果被檢對(duì)象不固定，體積時(shí)大時(shí)小，靈敏度要求時(shí)高時(shí)低，就要選擇功能較全、靈敏度較高、檢漏范圍寬的檢漏儀。

（6）如果檢漏地點(diǎn)不固定，需要經(jīng)常搬運(yùn)儀器時(shí)，就要選擇小型便攜式儀器。

（7）在滿(mǎn)足上述檢漏基本要求的基礎(chǔ)上，還要綜合考慮儀器的價(jià)格是否低、操作是否簡(jiǎn)易、維修是否方便等方面的問(wèn)題。

氦質(zhì)譜檢漏儀的整體結(jié)構(gòu)

一、質(zhì)譜室

形象的說(shuō)，質(zhì)譜室是氦質(zhì)譜檢漏儀的心臟，由離子源、分析器和電氣系統(tǒng)三個(gè)部分組成，并將冷陰極磁控規(guī)也放在其內(nèi)，共用其磁場(chǎng)。為了有利于微小的粒子流放大，將一級(jí)放大用高阻及靜電計(jì)管也放在質(zhì)譜室之內(nèi)。質(zhì)譜室殼由非磁性材料制成，內(nèi)部抽空，而外部設(shè)置成磁鐵形成磁分析器的磁場(chǎng)。氦質(zhì)譜檢漏儀的整體結(jié)構(gòu)一、質(zhì)譜室形象的說(shuō)，質(zhì)譜室是氦質(zhì)譜檢漏儀的心臟，由離子源、分析器和電氣系統(tǒng)三個(gè)部分組成，并將冷陰極磁控規(guī)也放在其內(nèi)，共用其磁場(chǎng)。

二、真空系統(tǒng)

真空系統(tǒng)是提供質(zhì)譜室正常工作的條件。由于鎢陰極正常工作時(shí)需要具備0.001-0.01Pa的真空度，同時(shí)保證氦離子在分析器中的運(yùn)動(dòng)有較高的傳輸率，因此建立一個(gè)高真空系統(tǒng)是必要的。系統(tǒng)中的節(jié)能閥則是為了滿(mǎn)足質(zhì)譜室工作壓力的調(diào)節(jié)，該閥全開(kāi)時(shí)檢漏靈敏度較高，因此在條件允許情況下開(kāi)啟大些為宜。檢漏時(shí)為了校準(zhǔn)檢漏靈敏度，系統(tǒng)中設(shè)置了標(biāo)準(zhǔn)漏孔。因氦比空氣輕，因此要注意檢漏的順序，檢查順序應(yīng)依照由下而上，由近而遠(yuǎn)的順序進(jìn)行。

三、電氣系統(tǒng)

氦質(zhì)譜儀電氣部分的核心是質(zhì)譜室的供電和測(cè)量，其他部分包括真空系統(tǒng)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(fā)生器、高壓整流器及發(fā)射電流穩(wěn)定裝置、高壓整流器供給冷陰極磁控規(guī)電源。

四、輔助真空系統(tǒng)的配置

在氦質(zhì)譜儀檢漏技術(shù)中，根據(jù)被檢件的結(jié)構(gòu)，尺寸要求和具體的檢漏條件，設(shè)置具有預(yù)抽被檢件、保證檢漏儀工作真空度、進(jìn)行的氣體分流、縮短反應(yīng)時(shí)間和清除時(shí)間、降低對(duì)靈敏度的不良影響等功能的輔助真空系統(tǒng)，在某些條件下是非常必要的。