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AEC-Q(氦质谱检漏试验)

kaikai 2024-4-29 12:52:27
很多情况下,我们需要密封住一定的空间,防止气体或液体在压力的作用下,流进或流出这个空间。如真空设备(真空镀膜机,液晶注入机,PVD,半导体外延等等),需要在真空条件下工作,要求在工作时,空气不能漏进工作腔体,否则生产不能进行,或者产生次品,浪费人力物力。另外装液体或气体的容器(液压气瓶,氧气瓶,空调冰箱中的雪种容器等等),要求在容器内外存在压差的情况下,不能有气体或液体漏出。如果有漏,后果严重,一般会造成有效物资的浪费,如有毒物资、腐蚀性气体漏出,甚至会酿成事故。这些对密封性有要求的产品或设备,在投入使用前,就要先进行检漏,使用中也要定期进行检漏检查。


泄漏程度的量化


可简单理解为:单位时间内,单位体积容器,压强的变化。下面举两个例子,可以对漏率的大小有个直观的认识。
例一、自行车胎有 4L 的容积,30 天内胎压从 3 bar 降到 2 bar,则漏率可量化为:



这种程度的泄漏是很严重的,这个漏率是很高的,用我们常用的检漏方式就能检测到漏点:将车胎放入水中,有气泡出来的地方就是漏点。



检漏仪检漏的原理

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.其质谱原理如图所示。

图1 氦质谱检漏仪的质谱学原理

灯丝发射出来的电子在电离室内来回的振荡,与电离室内气体和经被检件漏孔进 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,由于洛伦兹力作用产生偏转,形成圆弧形轨道,轨道半径式中


R ——离于偏转轨道半径(cm)
B ——磁场强度(T)
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。


氦质谱检漏仪的检漏方式

氦质谱检漏仪的检漏方式通常有两种,一种为常规检漏,另一种为逆扩散检漏。 逆扩散原理如图所示。逆扩散检漏是把被检件接在分子泵出气口一端,漏入的氦气由 分子泵出气口逆着泵的排气方向进入安装在泵的进气口端的质谱管内而被检测。这一 检漏方式是基于分子泵对不同质量的气体具有不同压缩比(气体在分子泵出气口压强 与进气口压强之比)即利用不同气体的逆扩散程度不同程度而设计的。

氦质谱检漏仪实际上可以说是一个检氦仪,通过检测氦气的含量来确定是否有泄漏。而对氦的检测则使用的是质谱仪,是只检测氦的专用质谱仪,这种质谱仪将其它质量数的气体都屏蔽掉了。

图2 质谱示意图

质谱仪要想正常工作,需要真空环境。至少要在 10-3 mbar 以下,空气的流动才体现为分子流,质谱仪才能稳定正常工作。所以检漏仪中还有一套高真空系统。
图3 氦质谱检漏仪的真空系统图



关于金鉴

在逆扩散检漏的原理中,包含吸枪法,真空箱法,背压法三种。金鉴实验室的氦质谱检漏设备采用德国普发复合型分子泵 SplitFlow80、德国莱宝真空计 TTR 91N、德国宝蒂电磁阀、美国纽曼蒂克电磁阀、鲍斯机械泵等部件,标准漏孔等,在对大小不超过(长80mm*宽80mm*高40mm)需要做氦气检漏的空腔(实体中有一部分是空的)的电子元器件进行气密性检测时常用背压法。

检漏前用专用加压容器向被检件压入氦气(由压力和时间控制压入的量) ,然后取出被检件,吹去表面吸附氦后放入专用检漏罐中,再将检漏罐联接到检漏仪的检漏口上,对检漏罐抽真空,实施检漏。若器件有漏,则通过该漏孔压人的氦气又释放出来进入检漏罐,最终到达质谱管。用这种方法测得的漏率也是总漏率。另外需要注意的一点上是,试验前的表面吸附去除也十分重要,如果针对陶瓷,金属或者玻璃外壳,必须进行表面除氦处理,因为如果物体表面存在油脂或者水汽等异物,会导致氦吸附,这些都会影响漏率的精度。



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