氦质谱检漏技术

检漏技术2真空检漏概述3漏的危害性1破坏真空设备或真空器件的工作真空度2破坏仪器设备内部的工作压力3使储存的高压气体或燃料损失4对器件内部造成污染。5污染大气环境4检漏的基础知识漏孔大小的最直观的表示方法是：（1）漏孔的几何尺寸（2）单位时间内流过漏孔气体的质量或分子数。尺寸是难以测量的气体质量与分子个数也难以直接测量，那么用什么方法来表示漏孔的大小呢？5由理想气体状态方程P*V=m*R*T/M----m=P*V*M/(R*T)R:摩尔气体常数M:气体的摩尔质量，也是常数当T一定时，M/（R*T）为常数。因此，m正比于P*V，P和V的测量是方便的。6漏孔的大小就可以用单位时间内流过漏孔的气体量来表示。单位时间内流过漏孔的气体量就叫做漏率。以Q表示。Q=d(pV)/dt常见的单位有Pa﹒m3/s,Torr﹒L/s,atm﹒cc/s等。7压强单位换算1Torr=133Pa1mbar=100Pa1atm=101325Pa8标准漏率的定义在环境温度为（23±7）摄氏度，入口压力为100KPa（±5%），出口压力低于1KPa时的干燥空气（露点温度低于-25摄氏度）通过漏孔的漏率。9极限压强：dP/dt=-Se*P/V+Q/VP:被抽容器内的压强；Se:被抽容器出气口处的有效抽速V：容器体积Q：容器漏气量与放气量之和当抽气进行了足够长时间后，容器压强不再变化，此时即为极限压强。10上式中令dP/dt=0，就得极限压强为P=Q/Se。可见极限压强由漏气量与放气量的总和Q对有效抽速Se的比值所决定；设放气量可忽略不计，则就由漏气量与有效抽速的比值所决定。从物理过程来看，就是一面抽气，一面不断漏气，两者最后达到了平衡。因此，要想得到低的极限压强，应尽量提高有效抽速，并降低漏气量。在抽速是一定时，降低漏气量就成为关键的了。112。漏气的判别压强曲线12。漏率大的漏孔危害就大，漏率小的漏孔危害就小吗。什么叫仪器的本底？。如何验证仪器的好坏？13对检漏方法的要求检漏灵敏度要高反应时间短能对漏孔进行定位和定量能无损检测稳定性好检漏范围广144。允许漏率P平衡《P工作Q=（1/5---1/10）P工作Se15设备的密封性能合格与不合格都是相对允许漏率而言的。不同设备要求的功能不一样，对气密性的要求就不一样，因此其允许漏率也是不一样的。这个允许漏率一般是由设计人员根据设备对气密性的要求经过周密的考虑和计算而提出来的。16动态真空系统允许漏率所谓动态真空系统，指工作时泵仍然对它进行抽气的系统，如真空冶炼炉，真空镀膜机，粒子加速器等。例如：一台镀膜机，对蒸发室的有效抽速S为100L/S，要求达到的极限压力P0为1*10-5帕，那么该镀膜机的允许漏率[Ql]=(1/10)SP0=1*10-4帕升/秒17静态真空系统的允许漏率所谓静态真空系统，即工作时已与泵隔离的真空系统，一般又称密闭容器或密闭器件，如显像管，电子管等。例如：某只电子管，其内腔容积为0.1L，封离时的压力P0为1*10-7帕，电子管正常工作的最高压力P1为1*10-3帕，要求器件保存和工作的时间T为50000H。那么，该电子管允许漏率应为[Ql]=(1/10)V（P1-P0）/T=3.6*10-14帕升/秒18真空检漏法真空计检漏法（目前还有些用户在使用）工作原理它们的读数与气体种类有关，选用适当的气体作为示漏气体，这些真空计就是很好的探测器。19用热真空计检漏时，示漏物质可用氢，二氧化碳，丙酮，乙醚，酒精等。一般说来，用气体喷吹比用液体覆盖为好，因为液体往往会堵塞漏孔，还会污染真空系统或器件，热真空计因为惯性大，反映慢，检漏时巡喷速度不宜过快，并要仔细观察，认真判别是系统的压强波动，仪器的漂移或是真正存在漏孔。只有示漏物质20离开后，仪器指示恢复原状的，才是真正的漏孔。热真空计检漏，要在它的测量范围的真空度下，才能有效，即只适用于10-1—10-3托的真空度范围。它能检出的最小漏孔为1*10-5托升/秒。用电离计检漏时，示漏物质应选用电离效果与残余气体有尽21可能大差异者，电离效果包括电离几率及电离电位两者的综合结果，一般用氢，氦，氩，二氧化碳等。电离计的反应比热真空计快，但因示漏气体在真空系统中建立足够分压需要较长时间，故巡喷速度亦不能太快。电离计能检22漏的压力范围，大致同于其测量范围，故各种类型电离计各有其检漏的压力范围。电离计能检的最小可检漏孔约为1*10-6—1*10-7托升/秒。在真空计检漏中，即使示漏气体对着漏孔喷吹，或者示漏液23体涂于漏孔，实际上都不可避免要夹带有空气进去，即示漏物质并没有彻底取代空气。带进去的空气一方面冲淡了示漏物质的作用，另一方面还会引起不必要的读数波动，因为混进的空气分量时大时小。24氦质谱仪检漏法氦质谱检漏仪的结构（30D，542等）质谱室真空系统电器系统如何选用氦质谱检漏仪2526。示漏气体（质谱室为何可做的小）：氦气空气中含量极少氦分子小，质量轻，易于穿过漏孔。进入系统后，流动与扩散亦快。氦离子质荷比小，故偏转半径小，分析器的尺寸可小些，或可用较弱的磁场。27工作原理氦质谱检漏仪是根据质谱学原理，用氦气作探索气体制成的气密性检测仪器。其质谱原理如下图所示：灯丝热发射出来的电子经加速进入电离室，在电离室内与残余气体分子和经被检件漏孔进入电离室的氦气相互碰撞使其电离成正离子，这些离子在加速电场作用下进入磁场，由于受到磁场力（洛伦兹力）的作用产生偏转，形成圆弧形轨道，轨道半径R如下：28R=144/B×10-4×（M/Z×U）1/2式中R=离子偏转轨道半径（厘米）B=磁场强度（特斯拉）M/Z=离子的质（量）/（电）荷比（正整数）U=离子加速电压（V）由上式可知，当R、B为固定值时，改变加速电压可使不同质量的离子通过磁场和接收缝到达接收极而被检测，得到图1-2所示质谱图29质谱图30氦是惰性气体，不起化学作用，不污染真空系统，探漏操作很安全。检漏方法（定性，定量，定点）真空检漏法加压检漏法背压检漏法31真空检漏法32加压检漏法33背压检漏法34P1SeCS0P2机械泵被抽件35流导当管道两端存在压强差（P1-P2）时，管内便出现气体流动。在稳定流动时，通过管道的流量，有Q=C（P1-P2）式中C称为管道的流导。流导的只有在稳定流动下才有意义。36抽速抽速S是泵的入口处每单位时间抽入的气体体积。抽除量将抽速乘以入口压强，就是泵单位抽走的气体量。甲:流量恒定关系流量恒定关系即：在稳定流动下，流过理想管道（指不漏气，不吸放气的管道）各个不同截面的流量，都彼此相等。37乙：有效抽速当一个容器由一根管道连接到泵进行抽气时，管道将降低泵在容器处的抽速。容器处的有效抽速与泵抽速间的依赖关系，可依据流量恒定关系求出。设容器中压强以P1表示，容器出口处抽速以Se表示；泵入口处压强以P2表示，抽速以Se表示；管道流导用C表示。38在管道入口处，流入的流量为P1Se；在管道出口处，由泵抽走的抽除量为P2S0；在管道中通过的流量为Q=C(P1-P2).在稳定流动时，这三者应当相等，故得P1Se=C（P1-P2）=P2S01/Se=1/S0+1/CSe=C/（1+C/S0）39由上式可知：因C，S0均是正数，故分母常大于1，因而总有Se小于S0，即有效抽速常比泵的抽速为小。只有当C趋于无穷大时才有Se---〉S0，即流导很大时，有效抽速才接近泵的抽速。为了充分发挥泵的效能，必须尽可能用粗而短的管道；如果用的管道很细很长，则其流导很小，这时Se--〉C，即有效抽速与泵的40抽速S无关，仅仅取决于管道的流导。这时如采用大抽速的泵，实际上是不必要的，只会带来浪费。由以上讨论可知，管道的流导C在气体流动现象中有重要作用。41甲：真空机组中泵抽速的选择配合在串联使用的各泵之间，不但极限真空要有一定的要求，抽速之间也应有合理的配合，以发挥每个泵的应有效能。各泵抽速之间的关系，可根据流量恒定关系予以确定。设S1为主泵的抽速，S2为前置泵的抽速；P1为工作时主泵的进口压强，P2为前置泵的进口压强。则主泵的抽除量为P1S1。前42级泵的抽除量为P2S2。在稳定流动时，两者应相等，故有P1S1=P2S2S2=P1S1/P2即前级泵的抽速应等于主泵抽速乘以两泵的工作压强比值P1/P2。因常有P2〉P1，故S2S1,即前级泵抽速比主泵抽速为小。例如,设机组工作时扩散泵的压强为10-5托，机械泵为10-2托，则43P1/P2=10-3，故理论上机械泵抽速只需为扩散泵抽速的千分之一即可。实际选用机械泵时抽速应比理论值大3--5倍，以留有充分余地；同时也可缩短由大气抽到扩散泵启动压强所需时间。44计算示例理想容器的抽空时间（抽速为常数时）：设用一个泵来抽一个理想容器。理想容器就是既不放气亦不漏气的容器，它的气体只是原来储存在容器内空间的空气。现在来计算容器中气体压强随抽气时间的变化。以V表示容器体积，P表示容器瞬间压强，S表示泵抽速，C表示管道流导，Se表示容器出口处的有效抽速。45分子—粘滞流：入/D大于1*10-2且入/D小于1分子流：入/D大于1入=5*10-3/P（厘米）46计算实例1。设有一个容器，由一根管道连接到一个泵进行抽气。试求管道的流导（1）为泵抽速的10倍时，（2）与泵抽速相等时，（3）为泵抽速的1/10时，容器出口处的有效抽速，各为泵抽速的几分之几？471/Se=1/S0+1/CSe=S0/(1+S0/C)48谢谢！