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的作用下，電子加速穿過離化室頂部狹縫進(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(zhuǎn)變?yōu)殡x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(fù)電荷e的電子而形成的，所以離子電荷為正的Ze。如果在離大運動的路徑中安置一塊檔板將其他離子檔掉，而在對應(yīng)的氦離子運動半徑位置的檔板上開一狹縫，狹縫后安置離子接收極，這樣的只有氦離子才能通過狹縫而被接收極接收形成氦離子流，并經(jīng)放大器放大后由測量儀表指示出來。由于各種氣體的離子均受同一電場的加速，當(dāng)它們的電荷量相等時，它們的能量相等，但由于質(zhì)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(zhì)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(zhǔn)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(jìn)行離子流的放大和測量。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(zhì)譜室中。因為空氣中含有5ppm的氦氣，正壓法檢漏靈敏度相對負(fù)壓法要低。

氦質(zhì)譜檢漏儀的可檢漏率

當(dāng)儀器處于較佳工作條件下，以一個大氣壓的純氦氣作示漏氣體進(jìn)行動態(tài)檢漏時所能檢出的小的漏孔漏率，稱為儀器小的可檢漏率，用Qmin表示。

（1）所謂較佳工作條件，是指被檢件出氣和漏氣都小，它與檢漏儀連接后不會影響檢漏儀質(zhì)譜室的正常工作，因此不需加輔助泵。同時，檢漏儀的參量也調(diào)整在較佳工作狀態(tài)，這時檢漏儀能發(fā)揮其較佳的性能。

（2）所謂動態(tài)檢漏，是指檢漏時，檢漏儀的真空系統(tǒng)仍在對質(zhì)譜室進(jìn)行抽氣，且儀器的反應(yīng)時間不大于3s的情況。

（3）所謂小可檢，是指檢漏儀輸出儀表上可以觀察出來的微小的指示變化，即小的可檢信號。這個小的可檢信號主要受無規(guī)律起伏變化的儀器的本底噪聲和漂移所限制。本底噪聲是由于儀器各參數(shù)的不穩(wěn)定引起的，例臺電源電壓變化、真空度變化、發(fā)射電流變化、加速電壓變化、放大倍數(shù)變化、外界電磁場干擾等都會引起輸出儀表的不穩(wěn)定擺動。正因為本底小，由某些原因引起本底的波動，亦即本底噪聲也就小，因此微小漏率也就能反應(yīng)出來，靈敏度高。漂移被認(rèn)為是由于電子學(xué)上的原因引起的。如果漏入的氦氣產(chǎn)生的輸出指示的變化小于噪聲和漂移之和，就很難判斷究竟是漏氣信號還是噪聲和漂移指示，因而噪聲和漂移值也就成為能否判斷出漏氣信號的關(guān)鍵值。

氦質(zhì)譜檢漏儀的應(yīng)用

氦質(zhì)譜檢漏儀行業(yè)應(yīng)用氦質(zhì)譜檢漏儀的應(yīng)用已從科學(xué)院、大專院校、實驗室及少數(shù)科研機構(gòu)走向工礦企業(yè)，甚至鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、個體企業(yè)，可以說應(yīng)用領(lǐng)域極其寬廣。

航空航天高科技工業(yè)

（1）例如火箭發(fā)動機及姿態(tài)發(fā)動機，過去是打壓刷肥皂水檢漏，現(xiàn)在重新改進(jìn)工藝用氦質(zhì)譜檢漏儀檢漏，采用正壓吸槍與氦罩法結(jié)合，使檢漏靈敏度大大提高，從而保證了發(fā)動機質(zhì)量。氦質(zhì)譜檢漏儀的檢漏方法中科鼎新真空科技（濟南）有限公司——專業(yè)氦質(zhì)譜檢漏儀供應(yīng)商，我們?yōu)槟鷰硪韵滦畔?。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(jié)合。由于檢漏技術(shù)的應(yīng)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(huán)模裝置設(shè)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。一般儀器內(nèi)都附有標(biāo)準(zhǔn)漏孔（大多為薄膜滲氦型），用它來校準(zhǔn)儀器的可檢漏率和對儀器輸出指示進(jìn)行定標(biāo)。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，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，開啟檢漏閥。由于盒內(nèi)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(yè)中，各類閥門、電子元器件，傳感器等等都在廣泛應(yīng)用氦質(zhì)譜檢漏儀及其檢漏技術(shù)。

氦質(zhì)譜檢漏儀的整體結(jié)構(gòu)

一、質(zhì)譜室

形象的說，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)三個部分組成，并將冷陰極磁控規(guī)也放在其內(nèi)，共用其磁場。氦質(zhì)譜檢漏儀介紹是專門設(shè)計的以氦氣作示蹤氣體進(jìn)行檢漏的質(zhì)譜儀稱為氦質(zhì)譜檢漏儀。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(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。

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。檢漏時，如果用氦氣噴吹漏孔，氦氣便通過漏孔進(jìn)入檢漏儀的質(zhì)譜室中，使檢漏儀的測量儀表立即靈敏地反應(yīng)出來，達(dá)到了檢漏的目的。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(tǒng)是必要的。系統(tǒng)中的節(jié)能閥則是為了滿足質(zhì)譜室工作壓力的調(diào)節(jié)，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(zhǔn)檢漏靈敏度，系統(tǒng)中設(shè)置了標(biāo)準(zhǔn)漏孔。

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(tǒng)，在某些條件下是非常必要的。