氦質譜檢漏儀的分類與結構和工作原理

氮質譜檢漏儀是用氦氣為示漏氣體的專門用于檢漏的儀器，它具有性能穩定、靈敏度高的特點。是真空檢漏技術中靈敏度蕞高，用得蕞普遍的檢漏儀器。

  氦質譜檢漏儀是磁偏轉型的質譜分析計。單級磁偏轉型儀器靈敏度為lO-9～10-12Pam3/s，廣伐地用于各種真空系統及零部件的檢漏。雙級串聯磁偏轉型儀器與單級磁偏轉型儀器相比較，本底噪聲顯祝減小.其靈敏度可達10-14～10-15Pam3/s，適用于超高真空系統、零部件及元器件的檢漏。逆流氦質譜檢漏儀改變了常規型儀器的結構布局，被檢件置于檢漏儀，氦檢儀的前級部位，因此具有可在高壓力下檢漏、不用液氮及質譜室污染小等特點.適用于大漏率、真空衛生較差的真空系統的檢漏，其靈敏度可達10-12Pam3/s。

  氦質譜檢漏儀由離子源、分析器、收集器、冷陰極電離規組成的質譜室和抽氣系統及電氣部分等組成。

1、單級磁偏轉型氦質譜檢漏儀

現以上海妤林JS-181型儀器為例，介紹單級磁偏轉型氦質譜檢漏儀，其結構如圖所示。

  在質譜室內有：由燈絲、離化室、離子加速極組成離子源;由外加均勻磁場、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;地一級放大靜電計管和冷陰極電離規。質譜室的工作原理如圖所示。

  在離化室N內，氣體電離成正離子，在電場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過加速極S1的縫隙進入分析器。在均勻磁場的作用下，具有一定速度的離子將按圓形軌跡運動，其偏轉半徑可按式(5)計算。

  可見，當B和U為定值時，不同質荷比me-1的離子束的偏轉半徑R不同。儀器的B和R是固定的，調節加速電壓U使氦離子束[圖中(me-1)2]恰好通過出口縫隙S2，到達收集器D，形成離子流并由放大器放大。氦氣本地，使其由輸出表和音響指示反映出來;而不同于氦質荷比的離子束[(me-1)1(me-1)3]因其偏轉半徑與儀器的R值不同無法通過出口縫隙S2，所以被分離出來。(me-1)2=4，即He+的質荷比，除He+之外，C很少，可忽略。

2、雙級串聯磁偏轉型氦質譜檢漏儀

圖示出了雙級900縮轉串聯式磁偏轉型上海妤林JQ-3300氦質譜檢漏儀的質譜室。由于兩次分析，減少了非氦離子到達收集器的機率。并且，如在兩個分析器的中間，即圖中的中間縫隙S2與鄰近的擋板間設置加速電場，使離子在進入第二個分析器前再次被加速。那些與氦離子動量相同的非氦離子，雖然可以通過地一個分析器，但是，經第二次加速進入第二個分析器后，由于其動量與氦離子的不同而被分離出來。由于二次分離，儀器本底及本底噪聲顯祝地減小，提高了儀器靈敏度。

  氦質譜檢漏儀，針對目前大多數標準漏孔的漏率都是在He 和入口壓力為100 kPa 下的漏率，采用定容變壓法校準了銘牌漏率為2.3 × 10^-6 Pa·m³/s 的標準真空漏孔在使用H₂、He、D₂三種氣體時，在不同入口壓力下的漏率。預先對系統進行了加熱除氣后計算了系統本底漏率大小，并探討了本底漏率對校準漏孔漏率的影響。結合粘滯流-分子流理論研究了不同氣體和漏孔入口壓力對漏孔漏率的影響。

  近年來，真空漏孔越來越多地應用于航空航天、電子工業、電力工業及制冷工業等領域。真空漏孔是向真空端（出口壓力小于1000 Pa）提供穩定氣體流量的裝置，目前，氦質譜檢漏儀國內外很多計量實驗室和研究機構都建立了相應的校準裝置，常用的漏率校準方法有定容法、恒壓法氦質譜檢漏儀、質譜比較法、固定流導法、分流法等等。其中定容變壓法適于校準漏率較大的漏孔，設備與操作簡單，對漏孔校準精度較高。

3、逆流氦質譜檢漏儀

  逆流氦質譜檢漏儀（如上海妤林蕞新款氦檢儀——JQ3300氦質譜檢漏儀）的結構特點如圖所示。該類儀器是根據油擴散泵或分子泵的壓縮比與氣體種類有關的原理制成的。例如，多級油擴散泵對氦氣的壓縮比為102;對空氣中其它成分的壓縮比為lO4～106。檢漏時，通過被檢件上漏孔進入主抽泵前級部位的氦氣，仍有部分返流到質譜室中去，并由儀器的輸出指示示出漏氣訊號。這就是逆流氦頃質譜檢漏儀的工作原理。

在氦質譜檢漏儀,氦檢儀,檢漏儀的底層基礎科學中，真空的含義是指在給定的空間內低于一個大氣壓力的氣體狀態。人們通常把這種稀薄的氣體狀態稱為真空狀況。這種特定的真空狀態與人類賴以生存的大氣在狀態相比較，主要有如下幾個基本特點：

  ( 1 )真空狀態下的氣體壓力低于一個大氣壓，因此，處于地球表面上的各種真空容器中，必將受到大氣壓力的作用，其壓強差的大小由容器內外的壓差值而定。由于作用在地球表面上的一個大氣壓約為 10135N/m2，因此當容器內壓力很小時，則容器所承受的大氣壓力可達到一個大氣壓。不同壓強下單位面積上的作用力，如表 1 所示。

  ( 2 )真空狀態下由于氣體稀薄，單位體積內的氣體分子數，即氣體的分子密度小于大氣壓力的氣體分子密度。因此，分子之間、分子與其他質點(如電子、離子等)之間以及分子與各種表面(如器壁)之間相互碰撞次數相對減少，使氣體的分子自由程增大。表 2 給出了常溫下大氣分子平均自由程與大氣壓力的關系。