浅谈氦质谱检漏仪的原理和构造

    氦质谱检漏仪原理

 

    为什么要检漏泄漏和密封相对应很多情况下，我们需要密封住一定的空间，防止气体或液体在压力的作用下，流进或流出这个空间。如真空设备（真空镀膜机，液晶注入机，PVD，半导体外延等等），需要在真空条件下工作，要求在工作时，空气不能漏进工作腔体，否则生产不能进行，或者产生次品，浪费人力物力。另外装液体或气体的容器（液压气瓶，氧气瓶，空调冰箱中的雪种容器等等），要求在容器内外存在压差的情况下，不能有气体或液体漏出。如果有漏，后果严重，一般会造成有效物资的浪费，如有毒物资、腐蚀性气体漏出，甚至会酿成事故。

 

    这些对密封性有要求的产品或设备，在投入使用前，就要先进行检漏，使用中也要定期进行检漏检查。

 

    泄漏程度的量化可简单理解为：单位时间内，单位体积容器，压强的变化。下面举两个例子，可以对漏率的大小有个直观的认识。例一、自行车胎有4L的容积，30天内胎压从3bar降到2bar，则漏率可量化为：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年内，雪种泄漏了10克（分子量102g/mol），大约是2.24bar•l。

 

    这种程度的泄漏对冰箱来说，是很严重的，但这样程度的漏率用普通方法根本无法检出。这时就需要用到检漏仪或质谱仪来检查了。下面的内容是检漏仪的相关介绍。

 

    氦质谱检漏仪检漏的原理有两种方式可以检测出泄漏：1.示踪气体A放在容器里面，处于正压，然后用仪器去检测，容器周边是否有气体A，如果容器外有气体A，则容器有漏。用这种方式能检测出漏点，并能大概判断泄漏的程度。这种检漏方式叫Sniffer检漏或正压检漏。2.示踪气体A喷在容器外面，用仪器去检测容器里面是否有气体A。这种方式能检测出漏点，并能测知漏率。这种检漏方式叫真空检漏。

 

    如何选择检漏方式，与检测物件的工作环境有很大关系，尽量做到与检测物件的工作状态一致。如检测物件工作时内部处于正压，则用正压模式，如检测物件工作时内部处于负压，则用真空模式。四、示踪气体的选择对示踪气体的要求：

 

    1.无害，不能对人体或环境造成伤害

 

    2.品质轻，惰性气体,能穿透微小细缝.

 

    3.化学性质稳定，不会起化学反应或易燃易爆

 

    4.最好是只有在空气中含量尽可能少的气体，才能满足检漏灵敏度方面的要求一般检漏都用氦气（He）作为示踪气体，也有用氢气（H2）作为示踪气体的。

 

    Table1空气中主要气体的属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。

 

    氦质谱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：质谱仪要想正常工作，需要真空环境。至少要在10-3mbar以下，空气的流动才体现为分子流，质谱仪才能稳定正常工作。所以检漏仪中还有一套高真空系统。氦质谱检漏仪的真空系统图