氦质谱检漏的原理

运用质谱原理制成的仪器称为质谱计或质谱仪。质谱仪通过其部件质谱室，使不同质量的气体变成离子并在某种场中运动后，不同质荷比的离子在场中彼此分开，而相同质荷比的离子在场中汇聚在一起，如果在适当位置安置接收所有这些离子，就会得到按照质荷比大小依次分开排列的质谱图，这就是质谱。

用于检漏的质谱仪称为质谱检漏仪。测量气体分压力的所有质谱计，如四极质谱计、射频质谱计、飞行时间质谱计、回旋质谱计等都可以用于检漏。

专门设计的以氦气作示踪气体进行检漏的质谱仪称为氦质谱检漏仪。这种仪器除灵敏度高外，还具有适应范围广、***定量准确、***、安全、反应速度快等优点。氦质谱检漏仪中用得很多的是90°和180°的磁偏转型质谱仪。

众所周知，当一个带电质点（正离子）以速度v进入均匀磁场的分析器中，如果速度v的方向和磁场H的方向相垂直，则它的运动轨迹为圆，如图1所示。当磁场的磁通密度一定时，不同质荷比（m/e）的离子在磁场中都有相应的运输半径，也就是都有相应的圆轨迹，这样，不同质荷比的带电粒子在磁场分析器中运动后就会彼此分开。如果在离大运动的路径中安置一块档板将其他离子档掉，而在对应的氦离子运动半径位置的档板上开一狭缝，狭缝后安置离子接收极，这样的只有氦离子才能通过狭缝而被接收极接收形成氦离子流，并经放大器放大后由测量仪表指示出来。检漏时，如果用氦气喷吹漏孔，氦气便通过漏孔进入检漏仪的质谱室中，使检漏仪的测量仪表立即灵敏地反应出来，达到了检漏的目的

年泄漏率大的标准漏孔，要注意经常校准。如果发现异常，要用外置漏孔校准。注意使用的环境。标准漏孔的生产、检测，都是在20-25℃的室温下进行。尤其有些标准漏孔，对温度特别敏感。温度每变化1℃，标准漏孔的漏率就有3%以上的误差。例如，夏天，室温达到30℃，这种标准漏孔的漏率误差增加30%。

高压强下检漏：检漏口压强可高达数百帕左右，对检测大系统和有大漏的工件很有益。自动化程度高：自动校准氦峰，自动调节零点，量程自动转换，自动数据处理，可外接打印机。整机由微机控制，一个按钮即可完成一次的全检漏过程。有些生产的检漏仪，可采用干式泵，达到无油蒸气的效果，为无油系统及芯片等半导体器件的检漏，提供了有利条件。

一、正压漏孔的制作

漏孔是在壁两侧压力差或浓度差作用下，使气体或液体从壁一侧流到另一侧的孔洞、孔隙或一个封闭器壁上的其它结构。气体之间存在压力差或浓度差时形成气体流动，通过漏孔的气体流动通常称为泄漏。在实际应用中泄漏一般产生在两种状态下，从高压(高于大气压)漏向大气和从大气漏向真空。

漏孔可为负压漏孔，也可为正压漏孔，主要决定于使用条件。在入口压力100(1±5%)KPa，出口压力低于1KPa温度为25±5℃条件下，低于25℃的空气，通过漏孔的流量来校准空气漏率。

在入口压力(大于100KPa—20000KPa)出口压力100KPa，温度23±7℃情况下，漏率值不变的漏孔，为正压漏孔，它受压力、温度、气体种类影响。

正压漏孔常用全金属通导型，其特点反应快，无累积，漏率稳定，不易堵塞。目前常规的正压漏孔可伐压扁型与无氧铜压扁型，大缺点是随着压力增加，漏率值随着压力减小，不能***其原来值，漏孔芯发生形变。由于材料的性质，用于高压漏孔就变得不能。

正压漏孔的校准

正压漏孔校准装置一般采用定容法和恒压法两种工作原理。在此基础上又研究了累积比较法、标准气体法、流量比较法、压力比较法、质谱计法等各种方法，但都以定容法和恒压法为基础。1997年美国材料和测试学会“校准气体参考漏孔的标准规范”。该规范毛细管—水柱位移法为恒压法，气体累积法为定容法。欧洲标准化1995年(CENTC138WFG/6n3rev3)也采用类似毛细管—水柱位移法。瑞士Balzers公司在1995年建立了基于恒压法的正压漏孔的校准系统。我国是采用恒压法测量，测量范围10-7—10-5Pam3/s。我们采用质谱比较法校准，准确数据由510所科委计量站提供。

真空漏孔用于正压时，该漏孔的标定值要改变。正压检测漏率范围10-3—10-8Pam3/s是过渡流。过渡流的计算较复杂，如用真空漏孔替代正压条件进行换算，工程应用上较为不便，因此必须正压检漏时用正压标准漏孔做比较准。正压漏孔在使用时，其供气压力氦气浓度应一致。正压漏孔的研究国内外起步均比较晚，但它已在大型燃料贮箱、运载火箭氢氧系统成功应用。但是正压漏孔的制作、校准、应用与其气流特性均需在实践中进一步完善发展。