ig281 发表于 昨天 14:00

检漏技术不断发展,从低灵敏度到高灵敏度,为何单一追求高灵敏却不合适?

检漏技术的发展

在真空技术领域,检漏技术扮演着至关重要的角色,其直接影响到真空设备的诸多关键真空参数。能否迅速而准确地定位漏点,这不仅关乎企业的生产效率,也直接关联到其运营成本。

检漏技术持续进步,且在持续优化之中,经过多年积累,众多创新方法应运而生。

在四十年代之前,技术相对简朴,诸如气泡法、电离计法等便是其中的代表。那个时期,检测漏率的能力有限,最高仅能探测到10^-7帕斯卡·立方米每秒的数值。

随后,经过持续的优化与进步,在1950至1960年间,研发团队致力于提升检测的灵敏度,成功将灵敏度提升至10^-15帕斯卡·立方米每秒的级别。

实践结果表明,单纯追求高灵敏度并不适宜,这样的追求在检漏仪的生产制造过程中可能会遇到不少困扰。随后,人们开始将注意力集中在提升仪器的稳定性、可靠性、体积的缩小、结构的简化以及检漏速度的加快等方面。

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目前普遍使用的氦质谱检漏仪,其检测灵敏度范围在10^-9至10^-13Pa·m^3/s之间。这类仪器在几万帕斯卡的压力下即可实现检漏功能。此外,便携式检漏仪体积小巧,单人即可轻松携带。更有甚者,部分检漏仪已实现通过手机APP进行远程操控和检测。

这些技术的革新显著提高了检测泄漏工作的效率与便捷性,氦质谱检漏仪的应用已逐渐成为检漏领域的主流手段。

氦质谱检漏仪的基本原理与组成

氦质谱检漏仪由离子源构成,配备有分析器,并包含真空系统,此外还整合了电子线路和其他电气组件。

当前市面上主流的氦质谱检漏设备大多采用磁偏转技术,以下将以180度磁偏转型的检漏设备为具体案例进行阐述。图1展示了该检漏设备的原理图。

图1 检漏仪原理图

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在位于质谱室内部的离子源N中,气体分子经过电离过程转变为离子。随后,这些离子在电场的作用下被聚集形成一束,并以特定速度穿过缝隙S1进入磁分析器。进入磁分析器后,这些具有一定速度的离子束在均匀磁场的影响下,将沿着圆形路径进行运动。其偏转半径可以通过以下公式进行计算:

R=1.8(MU)^1/2/H

在公式中,R代表偏转的半径,单位是厘米;H表示磁场的强度,单位是安培每米;M指的是有效质量,它是指离子质量与电荷质量之间的比值;U则是加速电压,单位是伏特。

从上述公式可知,在H与U保持恒定的情况下,针对不同的M值,会对应着不同的R值。通过调整加速电压U,确保氦离子束M2能够顺利穿过缝隙S2,进而抵达收集极K,从而形成稳定的离子流。

运用低电流检测仪器,将测量结果在显示仪表及音频设备上显现。与此同时,与M2有所区别的离子束(例如图中的M1、M3)则依据各自不同的偏转距离被有效区分开来。

该文最初刊登于《真空》期刊2019年第1期,原题名为《对真空应用设备检漏技术的深入研究》。
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