檢漏的基本知識(shí)

檢漏的基本知識(shí)1．概漏的基本概念真空檢漏就是檢測(cè)真空系統(tǒng)的漏氣部位及其大小的過(guò)程。漏氣也叫實(shí)漏，是氣體通過(guò)系統(tǒng)上的漏孔或間隙從高壓側(cè)流到低壓側(cè)的現(xiàn)象。虛漏，是相對(duì)實(shí)漏而言的一種物理現(xiàn)象。這種現(xiàn)象是由于材料放氣、解吸、凝結(jié)氣體的再蒸發(fā)、氣體通過(guò)器壁的滲透及系統(tǒng)內(nèi)死空間中氣體的流出等原因引起真空系統(tǒng)中氣體壓力升高的現(xiàn)象。氣密性是表征真空系統(tǒng)器壁防止氣體滲透的性能，它包括通過(guò)漏孔（或間隙）的漏氣和材質(zhì)的滲氣。最小可檢漏率是指某種檢漏方法能夠檢測(cè)出的漏率的最小值。最佳靈敏度是指檢漏儀器或檢漏方法在最佳條件下所能檢測(cè)出的最小漏率。對(duì)于檢漏儀器來(lái)講，最佳靈敏度又稱(chēng)作儀器靈敏度。檢漏靈敏度是指在具體條件下，某種檢漏方法所能檢測(cè)出的最小漏率。檢漏靈敏度又稱(chēng)作有效靈敏度。反應(yīng)時(shí)間，即從檢漏方法開(kāi)始實(shí)施（如開(kāi)始噴吹示漏氣體）到指示方法（如儀表）做出反應(yīng)的時(shí)間。消除時(shí)間，即從檢漏方法停止（如停止噴吹且開(kāi)始抽出示漏氣體）到指示方法的指示消失的時(shí)間。漏率，即單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)漏孔（包括間隙）的氣體量。2．漏孔、漏率及其單位真空技術(shù)中所指的漏孔，由于尺寸微小、形狀復(fù)雜、形式多樣（如圖1所示），無(wú)法用幾何尺寸表示其大小。所以一般用等效流導(dǎo)或漏氣速率（簡(jiǎn)稱(chēng)為漏率）表示漏孔的大小。用漏率表示漏孔大小時(shí)，如果不加特殊說(shuō)明，則是指在漏孔入口壓力為1.01xl05Pa，出口壓力低于1.33xlO3Pa，溫度為296士3K的標(biāo)準(zhǔn)條件下，單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)漏孔的露點(diǎn)溫度低于248K的空氣的氣體量。漏率的單位是帕斯卡x立方米/秒，記為Pam3/s。為了方便，有時(shí)用帕斯卡x升/秒，記為PaL/s。3．最大容許漏率真空系統(tǒng)漏氣是絕對(duì)的，不漏氣是相對(duì)的在真空檢漏技術(shù)中所指的“漏”是和最大容許漏率的概念聯(lián)系在一起的。對(duì)于動(dòng)態(tài)真空系統(tǒng)，只要其平衡壓力能夠達(dá)到所要求的真空度，這時(shí)即使存在著漏孔，也可以認(rèn)為該系統(tǒng)的漏率是容許的，該情況下系統(tǒng)的漏率稱(chēng)為最大容許漏率。動(dòng)態(tài)真空系統(tǒng)的最大容許漏率qLmax應(yīng)滿足qLmax^l/lOPwS⑴式中Pw系統(tǒng)工作壓力S系統(tǒng)的有效抽速對(duì)于靜態(tài)真空系統(tǒng)，要求在一定時(shí)間內(nèi)，其壓力維持在容許的壓力以下，這時(shí)即使存在著漏孔，同樣叮以認(rèn)為該系統(tǒng)的漏率是容許的，該情況下系統(tǒng)的漏率稱(chēng)為最大容許漏率。如果要求在時(shí)間t內(nèi),容積為V的系統(tǒng)的壓力由p升至pt，則其最大容許漏率qLmax應(yīng)滿足qLmax＜（pt-p）V/t（2）同樣的漏孔,如果通過(guò)的氣體不同,漏率是不同的,對(duì)于較大的漏孔來(lái)說(shuō),對(duì)于不同種類(lèi)的氣體,同一漏孔的漏率一般與其粘滯系數(shù)成反比.漏孔的氣流特性氣體流經(jīng)漏孔的過(guò)程是很復(fù)雜的，可能包含有粘滯流、過(guò)渡流及分子流三種流動(dòng)狀態(tài)。主導(dǎo)流動(dòng)狀態(tài)與漏孔的幾何尺寸、氣體的種類(lèi)、漏孔兩端的壓力及環(huán)境溫度有關(guān)。設(shè)環(huán)境溫度T=296K，入口壓力p2=1.01x105Pa，出口壓力pl《p2，漏孔長(zhǎng)L，直徑d的均勻圓截面導(dǎo)管型漏孔，其對(duì)空氣的漏率及可視流動(dòng)狀態(tài)見(jiàn)表2。3．二、檢漏儀器用于檢漏的儀器有氦質(zhì)譜檢漏儀、鹵素檢漏儀、高頻火花檢漏器、氣敏半導(dǎo)體檢漏儀及用于質(zhì)譜分析的各種質(zhì)譜計(jì)。這里主要介紹氦質(zhì)譜檢漏儀、鹵素檢漏儀、高頻火花檢漏器的工作原理、結(jié)構(gòu)及國(guó)產(chǎn)檢漏儀器的技術(shù)性能。1．氦質(zhì)譜檢漏儀氮質(zhì)譜檢漏儀是用氦氣為示漏氣體的專(zhuān)門(mén)用于檢漏的儀器，它具有性能穩(wěn)定、靈敏度高的特點(diǎn)。是真空檢漏技術(shù)中靈敏度最高，用得最普遍的檢漏儀器。氦質(zhì)譜檢漏儀是磁偏轉(zhuǎn)型的質(zhì)譜分析計(jì)。單級(jí)磁偏轉(zhuǎn)型儀器靈敏度為10-9?10-12Pam3/s,廣泛地用于各種真空系統(tǒng)及零部件的檢漏。雙級(jí)串聯(lián)磁偏轉(zhuǎn)型儀器與單級(jí)磁偏轉(zhuǎn)型儀器相比較，本底噪聲顯著減小?其靈敏度可達(dá)10-14?10-15Pam3/s,適用于超高真空系統(tǒng)、零部件及元器件的檢漏。逆流氦質(zhì)譜檢漏儀改變了常規(guī)型儀器的結(jié)構(gòu)布局,被檢件置于檢漏儀主抽泵的前級(jí)部位,因此具有可在高壓力下檢漏、不用液氮及質(zhì)譜室污染小等特點(diǎn)?適用于大漏率、真空衛(wèi)生較差的真空系統(tǒng)的檢漏，其靈敏度可達(dá)10-12Pam3/s。(1)工作原理與結(jié)構(gòu)氦質(zhì)譜檢漏儀由離子源、分析器、收集器、冷陰極電離規(guī)組成的質(zhì)譜室和抽氣系統(tǒng)及電氣部分等組成①單級(jí)磁偏轉(zhuǎn)型氦質(zhì)譜檢漏儀現(xiàn)以HZJ—1型儀器為例?介紹單級(jí)磁偏轉(zhuǎn)型氦質(zhì)譜檢漏儀，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。在質(zhì)譜室內(nèi)有：由燈絲、離化室、離子加速極組成離子源；由外加均勻磁場(chǎng)、擋板及出口縫隙組成分析器；由抑制柵、收集極及高阻組成收集器；第一級(jí)放大靜電計(jì)管和冷陰極電離規(guī)。質(zhì)譜室的工作原理如圖3所示。在離化室N內(nèi)，氣體電離成正離子，在電場(chǎng)作用下離子聚焦成束。并在加速電壓作用下以一定的速度經(jīng)過(guò)加速極S1的縫隙進(jìn)入分析器。在均勻磁場(chǎng)的作用下，具有一定速度的離子將按圓形軌跡運(yùn)動(dòng)，其偏轉(zhuǎn)半徑可按式(5)計(jì)算。可見(jiàn)，當(dāng)B和U為定值時(shí)，不同質(zhì)荷比me-1的離子束的偏轉(zhuǎn)半徑R不同。儀器的B和R是固定的，調(diào)節(jié)加速電壓U使氦離子束［圖中(me-1)2］恰好通過(guò)出口縫隙S2,到達(dá)收集器D，形成離子流并由放大器放大。使其由輸出表和音響指示反映出來(lái)；而不同于氦質(zhì)荷比的離子束［(me-1)1(me-1)3］因其偏轉(zhuǎn)半徑與儀器的R值不同無(wú)法通過(guò)出口縫隙S2,所以被分離出來(lái)。(me-1)2=4，即He+的質(zhì)荷比，除He+之外，C卅很少，可忽略。②雙級(jí)串聯(lián)磁偏轉(zhuǎn)型氦質(zhì)譜檢漏儀圖4示出了雙級(jí)900縮轉(zhuǎn)串聯(lián)式磁偏轉(zhuǎn)型氦質(zhì)譜檢漏儀的質(zhì)譜室。由于兩次分析，減少了非氦離子到達(dá)收集器的機(jī)率。并且，如在兩個(gè)分析器的中間，即圖中的中間縫隙S2與鄰近的擋板間設(shè)置加速電場(chǎng)，使離子在進(jìn)入第二個(gè)分析器前再次被加速。那些與氦離子動(dòng)量相同的非氦離子，雖然可以通過(guò)第一個(gè)分析器，但是，經(jīng)第二次加速進(jìn)入第二個(gè)分析器后，由于其動(dòng)量與氦離子的不同而被分離出來(lái)。由于二次分離，儀器本底及本底噪聲顯著地減小，提高了儀器靈敏度。逆流氦質(zhì)譜檢漏儀逆流氦質(zhì)譜檢漏儀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如圖5所示。該類(lèi)儀器是根據(jù)油擴(kuò)散泵或分子泵的壓縮比與氣體種類(lèi)有關(guān)的原理制成的。例如，多級(jí)油擴(kuò)散泵對(duì)氦氣的壓縮比為102；對(duì)空氣中其它成分的壓縮比為104?106。檢漏時(shí)，通過(guò)被檢件上漏孔進(jìn)入主抽泵前級(jí)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(hào)。這就是逆流氦頃質(zhì)譜檢漏儀的工作原理。檢漏方法的選擇及對(duì)檢漏人員的要求(1)檢漏方法的選擇比較理想的檢漏方法應(yīng)滿足下列要求：合適的檢漏靈敏度在具體的檢漏條件下，所選擇方法的檢漏靈敏度，通常高于最大容許漏率1?2個(gè)數(shù)量級(jí)。反應(yīng)時(shí)間和清除時(shí)間短不僅能找出漏孔的位置，而且還能測(cè)定漏率找出漏孔位置的方法有噴吹法和吸槍法。噴吹法適用于可抽空的被檢件。高頻火花檢漏器法、真空計(jì)法、固定式鹵素儀法和氦質(zhì)譜儀法歸于噴吹法。吸槍法適用于不允許抽空、放氣量大、復(fù)雜管道等被檢件。氣泡法、熒光法，氨檢漏法及吸槍式檢漏儀法可歸于吸槍法。測(cè)定漏率的方法是測(cè)量示漏物質(zhì)的漏率變化或濃度變化量。根據(jù)條件可采用適當(dāng)?shù)姆椒?。④品質(zhì)優(yōu)良的示漏物質(zhì)示漏物質(zhì)具有在空氣中含量少，靈敏度高，不腐蝕、不污染被檢件、抽氣系統(tǒng)及檢漏儀表，無(wú)毒、阻燃和防爆。⑤穩(wěn)定性好、檢漏范圍寬③結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作維修方便，成本低由于上述要求有些是相互矛盾的，若想采用一種方法都能滿足是不合實(shí)際的。所以只要根據(jù)具體情況能夠滿足其主要要求的檢漏方法就是較為適宜的。實(shí)踐證明，檢漏人員的素質(zhì)、工作經(jīng)驗(yàn)也是選擇檢漏方法的重要依據(jù)之一。(2)對(duì)檢漏人員的要求對(duì)檢漏人員的要求如下：具有高度的責(zé)任心和認(rèn)真的工作態(tài)度；具有豐富的檢漏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；具有一定的機(jī)械結(jié)構(gòu)、物理、化學(xué)、材料及焊接等方面的知識(shí)；了解被檢件結(jié)構(gòu)及其運(yùn)行工藝，熟悉所用檢漏方法或儀器的原理及性能；掌握所用示漏物質(zhì)的檢漏特性。例如，氦氣輕，采用噴吹法檢漏時(shí)，應(yīng)遵守從上至下和從近至遠(yuǎn)的原則(即先從被檢件上部順序至下部和從靠近檢漏儀順序至遠(yuǎn)離的部位)；采用吸槍法檢漏時(shí)，應(yīng)遵守從下至上和