氦質(zhì)譜檢漏儀原理及使用方法及相關(guān)介紹.ppt

氦質(zhì)譜檢漏儀,原理、使用方法及相關(guān)介紹,內(nèi)容,真空檢漏技術(shù)氦質(zhì)譜檢漏儀的主要構(gòu)成及作用真空學(xué)簡介泵的工作原理質(zhì)譜管結(jié)構(gòu)及其工作原理氦質(zhì)譜檢漏儀的使用方法及注意事項,真空檢漏技術(shù),真空檢漏技術(shù)就是用適當(dāng)?shù)姆椒ㄅ袛嗾嫦到y(tǒng)容器或器件是否漏氣確定漏孔位及漏率大小的一門技術(shù)相應(yīng)的儀器稱為檢漏儀。在真空系統(tǒng)容器器件制造過程中借助真空檢漏技術(shù)確定它們的真空氣密性探查漏孔的位置以便采取措施將漏孔封閉從而使系統(tǒng)容器器件中的真空狀態(tài)得以維持。,什么是漏及檢漏的標準,真空系統(tǒng)容器或器件的器壁因材料本身缺陷或焊縫連接處存在孔洞裂紋或間隙等缺陷外部大氣通過這些缺陷進入系統(tǒng)內(nèi)部致使系統(tǒng)容器或器件達不到預(yù)期的真空度這種現(xiàn)象稱為漏氣。造成漏氣的缺陷稱為漏孔。漏孔尺寸微小形狀復(fù)雜無法用幾何尺寸表示因此在真空技術(shù)中用漏率來表示漏孔的大小。漏率是指單位時間內(nèi)漏入系統(tǒng)的氣體量。用漏率表示漏孔大小時，如果不加特殊說明，則是指在漏孔入口壓力為1.01105Pa，出口壓力低于1.33103Pa，溫度為296士3K的標準條件下，單位時間內(nèi)流過漏孔的露點溫度低于248K的空氣的氣體量。漏率的單位是Pam3/s（帕斯卡立方米秒）,壓強和漏率單位換算,在國際單位制中壓強的單位是Pa(帕斯卡)，1Pa的壓強就是1m2面積上作用1N(牛頓)的力。,最常用的檢漏方法氦質(zhì)譜檢漏法,氦質(zhì)譜檢漏法是根據(jù)質(zhì)譜分析的原理，以氦作探索氣體，對各種需密封的容器的漏隙進行快速定位和定量檢測的理想的方法。因氦是隋性氣體，對大氣無污染，使用安全；氦原子量小、粘度小，易滲透過任何可能存在的漏率，檢測靈敏度高、速度快、適用范圍廣；加之氦在大氣中含量少（僅萬分之五），離子質(zhì)量與其它氣體離子質(zhì)量相差很大，不易受干擾，不會錯判。與當(dāng)今諸多檢漏方法（如氣泡法、鹵素檢漏法等）相比，它是佼佼者。,儀器結(jié)構(gòu),ZhP-30型氦質(zhì)譜檢漏儀由四部分組成。真空系統(tǒng)質(zhì)譜管電子學(xué)電路機架,儀器結(jié)構(gòu)圖：,真空系統(tǒng),真空科學(xué)發(fā)展的歷史回顧,人們或許是受翻譯國外書刊的影響，通常在回顧真空科學(xué)發(fā)展史時，常常誤認為1643年托里析利的壓力實驗和1650年葛利克發(fā)明抽氣機是對真空這一現(xiàn)象的最早發(fā)現(xiàn)，其實早在公元前六世紀我國在冶鐵技術(shù)中即采用了風(fēng)箱鼓風(fēng)法，那時稱風(fēng)箱為“鞲鞴”。戰(zhàn)國時期“老子道德經(jīng)”一書說“鞲鞴”是虜而不屈、動而愈出”，這是利用真空吸氣原理的有記載的描述。而歐州到十六世紀才發(fā)明這種設(shè)備。因此在我們回顧真空科學(xué)發(fā)展歷程時，是不應(yīng)當(dāng)忘記我們的祖先、對人類在早期發(fā)展真空技術(shù)所做出的貢獻。,二、真空及其應(yīng)用,真空的含義在真空科學(xué)中，真空的含義是指在給定的空間內(nèi)低于一個大氣壓力的氣體狀態(tài)。人們通常把這種稀薄的氣體狀態(tài)稱為真空狀況。,不同真空狀態(tài)下的真空工藝技術(shù),隨著氣態(tài)空間中氣體分子密度的減小，氣體的物理性質(zhì)發(fā)生了明顯的變化，人們就是基于氣體性質(zhì)的這一變化，在不同的真空狀態(tài)下、應(yīng)用各種不同的真空工藝、達到為生產(chǎn)及科學(xué)研究服務(wù)的目的。目前，可以說，從每平方厘米表面上有上百個電子元件的超大規(guī)模集成電路的制造，到幾公里長的大型加速器的運轉(zhuǎn)，從民用裝飾品的生產(chǎn)到受控核聚變、人造衛(wèi)星、航天飛機的問世，都與真空工藝技術(shù)密切相關(guān)。不同真空狀態(tài)下所引發(fā)出來的各種真空工藝技術(shù)的應(yīng)用概況如下表所示。,檢漏儀的真空系統(tǒng),真空系統(tǒng)是指用來獲得質(zhì)譜管正常工作所需真空的環(huán)境。它主要由機械泵、渦輪分子泵和三位手動組合閥三部分組成。,機械泵,兩個主要作用：獲得低真空作為其他抽更高真空泵的前級泵（分子泵）,機械泵工作原理（油封型）：,用油來保持運動部件的密封、靠泵腔容積變化而實現(xiàn)抽氣的機械真空泵。它們的工作原理都是使泵腔工作室容積機械地增大和縮小而抽氣。當(dāng)泵腔內(nèi)工作室容積變得最小時，與泵的入口管道連通，于是氣體進入泵吸入腔，一直到吸入腔容積最大并重新與進氣口分開時為止。當(dāng)容積減少時，氣體被壓縮，直到氣體的壓力大于一個大氣壓，排氣閥被打開，將氣體排出。,采用油封的原因：,當(dāng)前大量使用的機械真空泵，即使設(shè)計得再好，相向運動的零件間配合精度即使很高。在泵達到極限真空時，也難以阻止氣體由低真空端向入口端“突破”返流。另外，由于泵在設(shè)計制造及裝配中不可避免地存在有害空間，這也降低泵的極限真空度。油封機械真空泵就是用油將相向運動的零部件和排氣閥零件間密封起來；將有害空間充填，使得高壓氣體反“突破”的機會少得多，密封性能也就好得多，從而使泵能達到較高的真空度。,分子泵：,分子泵是利用高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子把動量傳輸給氣體分子，使之獲得定向速度，從而被壓縮、被驅(qū)向排氣口后為前級抽走的一種真空泵。渦輪分子泵靠高速旋轉(zhuǎn)的動葉片和靜止的定葉片相互配合來實現(xiàn)抽氣的。這種泵通常在分子流狀態(tài)下工作。,三位手動組合閥,三位手動組合閥可對被監(jiān)實現(xiàn)預(yù)抽真空、檢漏和放大氣的全部檢漏操作程序。這樣的工作是通過順時針旋轉(zhuǎn)操作手柄完成的。三位閥表面圖（操作手柄）,質(zhì)譜管,質(zhì)譜管是檢漏儀的核心部分，包括離子源、磁鐵、接收極與前置放大器、全離子檢測極及管殼等部分。,粒子受力分析,帶電粒子的速度方向若與磁場方向平行，帶電粒子不受洛倫茲力作用，將以入射速度做勻速直線運動。帶電粒子若垂直進入勻強磁場且只受洛倫茲力的作用，帶電粒子一定做勻速圓周運動，其軌道平面一定與磁場垂直。由洛倫茲力提供向心力，即：,粒子帶電量為q，質(zhì)量為m，經(jīng)加速電壓U加速后進入勻強磁場中，在加速電場中，由動能定理得：qU=1/2mv2，在勻強磁場中軌道半徑：R；,若以一電子的電荷量作為1電荷單位，正離子的電荷數(shù)用Z表示，以相對原子量單位作為離子的質(zhì)量單位，離子質(zhì)量數(shù)用M表示，M的單位為高斯（1高斯=10-4特），V的單位為伏特，R的單位為cm，則,電子學(xué)線路,電子學(xué)線路包括控制部件和接收器兩大部分?？刂撇考碾娐贩綁K圖包括了總電源板MAIN簡稱M板，顯示板DISPLAY簡稱D板，控制板CONTROL簡稱C板共三塊電路板。,逆流檢漏法,逆流氦質(zhì)譜檢漏儀的結(jié)構(gòu)特點如圖5所示。該類儀器是根據(jù)油擴散泵或分子泵的壓縮比與氣體種類有關(guān)的原理制成的。例如，多級油擴散泵對氦氣的壓縮比為102；對空氣中其它成分的壓縮比為lO4106。檢漏時，通過被檢件上漏孔進入主抽泵前級部位的氦氣，仍有部分返流到質(zhì)譜室中去，并由儀器的輸出指示示出漏氣訊號。這就是逆流氦質(zhì)譜檢漏儀的工作原理。,利用氦質(zhì)譜檢漏儀進行檢漏的方法有：噴吹法、氦罩法、吸槍法、背壓法、輔助真空系統(tǒng)法等。,檢漏的目的是確定被檢件漏孔的位置和漏率，這些目的是通過采用一些標準的檢漏方法實現(xiàn)的。采用什么方法要視被檢件的結(jié)構(gòu)、檢漏的經(jīng)濟效益及檢漏系統(tǒng)的性質(zhì)來決定。根據(jù)不同的檢漏目的，基本有以下幾種檢漏方法：,1.噴吹法,該方法是將被檢件接在檢漏儀的檢漏口，用檢漏儀的真空系統(tǒng)對其抽真空并達到真空銜接與質(zhì)譜管溝通，然后用噴槍向可疑的部位噴吹氦氣。當(dāng)有漏孔存在時，氦氣就通過漏孔進入質(zhì)譜管被檢測。,如圖所示：,2.吸入法,具體操作方法為用專用的吸槍連接在儀器的檢漏口上，要被檢測的器件則充入一定量的氦氣（純氦氣或按一定比例混合的氦氮混合氣體）。在檢漏時，讓氣槍沿著可疑漏孔處慢慢移動，若被檢測器件有漏孔，氦氣自漏孔漏出，被吸槍吸入送至儀器的質(zhì)譜管而被檢測。,如圖所示：這種方法又稱為吸槍法,3.鐘罩法,將被檢測器件與儀器檢漏口連接抽真空，并在它的外面罩一個充滿氦氣的容器，如果被檢測器件有漏孔，氦氣便會由漏孔進入被檢件，并最終達到質(zhì)譜管被檢測到，所測到的漏率為被檢測器件的總漏率，但這種方法不能確定有幾個泄漏點和每個漏點的準確位置。,示意圖如下：,4.背壓法,這種方法在檢漏前用專用加壓容器向被檢件壓入氦氣，然后取出被檢件，吹去表面吸附的氦氣后放入專用的檢漏罐中，再將檢漏罐連接到檢漏儀的檢漏口上，對檢漏罐抽真空，實施檢漏，則通過該漏孔壓入的氦氣又釋放出來進入檢