-气检漏仪是-质谱检漏仪((helium mass spectrometer leak detector)的俗称,运用质谱原理制成的仪器称为质谱计或质谱仪。质谱仪通过其中心部件质谱室,使不同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1器接收所有这些离子,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-气作示踪气体进行检漏的质谱仪称为-质谱检漏仪。这种仪器除灵敏度高外,还具有适应范围广、定位定量准确、-、安全、反应速度快等优点。-质谱检漏仪中用得较多的是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-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-离子才能通过狭缝而被接收极接收形成-离子流,并经放大器放大后由测量仪表指示出来。检漏时,电力中高压电力环网柜真空箱检漏设备,如果用-气喷吹漏孔,-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。
选择示漏气体(示踪气体的原则是:它在空气中及真空系统中的含量低;检漏仪对示漏气体的灵敏度高;它不会对人员、环境、被检件及检漏仪造成污染、伤害和安全-;价格低。
质谱检漏仪通常选择-气作示踪气体,主要原因如下:
1、-在空气中及真空系统残余气体中的含量极1少在空气中约含5.2ppm,在材料出气中也很少,因此本底压力小,输出的本底电流也小。正因为本底小,由某些原因引起本底的波动,亦即本底噪声也就小,因此微小漏率也就能反应出来,灵敏度高。
2、-的小相对分子为4,易于穿过漏孔。这样,-较除氢以外的其他气体通过同一漏孔的漏率就大,容易发现,灵敏度高。
3、-是惰性气体,不与被检件器壁起化学反应,不会污染被检件,使用安全。
4、在-两侧的是氢质荷比为2和双电荷原子碳质荷比为6,质荷比都与-相差较大。这样,它们在分析器中的偏转半径相差也大,容易分开,定标找-峰时,不易受其他离子的干扰,因此就降低了对分析器制造精度的要求,易于加工。同时,分析器出口电极及离子源加速极的隙缝也可以加大,使更多的-离子通过,提高了仪器灵敏度。
5、-在被检件及真空系统中不易被吸附。这样检出一个漏孔可以使-信号迅速消失以便继续进行检漏,提高了仪器的检漏效率。
6.氢气有些性能如小、易通过漏孔比-还好,然而由于氢一方面有易1爆危险,另一方面在油扩散泵中,由于油受热裂解会产生大量的碳和氢,使氢本底-且波动大,以致灵敏度大-低,所以很少采用。
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检漏仪的响应时间会影响检漏工作的速度,正常运行的仪器响应时间不大于3s。笔者实测时,在漏点处喷射-气5~10s后,检漏仪就发生响应,对于如此庞大的真空系统,其反应是相当的灵敏。
检漏时喷在漏孔处停留的时间应为仪器响应时间的3倍,该时间再加上-气在真空系统中的传递时间,即为两次喷-的较小间隔时间,当然真空系统越庞大,该间隔时间也越长。笔者根据实测经验,两次喷-的较小间隔时间控制在30s左右,即如果次喷-后30s内检漏仪还没有反应,则可进行第二次喷-。
清除时间在理论上与响应时间相同,但由于仪器零件对-的吸附和脱附作用的影响,清除时间一般要更长些。笔者-,在测试到数量级为10-9p a ?m3/s的微漏漏点时,清除时间约须1分钟;在测试到数量级为10-8p a ? m3/s的中漏漏点时,清除时间约须2分钟;在测试到数量级为10-7pa?m3/s的大漏漏点时,清除时间在3分钟左右。
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