文中首先從理論上推導出檢漏儀的入口壓力與顯示值的數學關系表達式, 其次通過試驗驗證了該表達式的正確性。與此同時, 提出了一種測試檢漏儀線性性能的新方法。研究結果表明: 檢漏儀的入口壓力與顯示值是線性關系; 當溫度和測試氣體的濃度一定時, 該線性關系的斜率是檢漏儀的本質屬性, 只與檢漏儀自身的參數有關。

　　航天器的密封性能是評價航天器質量高低的一個重要參數。在航天器的制造和裝配過程中, 所做的密封性能測試一般包括單點的漏率測試以及總漏率測試。對于單點漏率測試, 現在所采用的方法往往都是吸槍法, 因此研究吸槍法具有極其重要的工程實際意義。吸槍法檢漏的示意圖如圖1 所示, 具體的操作過程是: 將被測物內充入規定壓力的氦氣,用特制的吸槍( 如限流的針閥、膜孔或毛細管) 在被測物外進行探索, 見圖1。若被測物存在漏孔, 氦氣將通過漏孔向外逸出。當吸槍正對漏孔位置時, 氦氣隨同周圍空氣一起被吸槍吸入到檢漏儀中而產生輸出指示, 從而達到檢漏目的。

　　在采用吸槍法進行單點漏率測試時, 通常規定檢漏儀的入口壓力在一定的范圍內。如Leybold公司的PhoeniXL300 氦質譜檢漏儀在檢漏時的入口壓力規定為30~ 70 Pa。那么檢漏儀的入口壓力對測試數據有多大影響呢? 或者說入口壓力與檢漏儀的輸出顯示值有何關系呢? 本文嘗試從理論和試驗兩個方面來解決這一問題。這一問題的解決將對使用氦質譜檢漏儀的其它檢漏方法也有一定的參考意義[1] 。

圖1 吸槍法檢漏原理示意圖

1 、氦質譜檢漏儀的原理簡介

　　氦質譜檢漏儀通常由真空系統、質譜室及測量電路組成, 其中核心為質譜室。質譜室又由離子源、分析器、收集器三部分組成。其一般的原理是將進入質譜室中的混合氣體進行電離, 形成具有一定能量的離子, 這些離子由于質荷比的不同, 在分析器中將按不同軌跡運動從而彼此分開, 僅使氦離子在收集極上收集并最終放大顯示[2] 。因此, 氦質譜檢漏儀在本質上講可以看成是氦氣原子的計數器。其無論輸出顯示的是電壓值還是漏率值, 雖然表現形式不一樣, 但這些顯示值必將都與進入質譜室中的氦氣原子的摩爾數是線性正比的。在有些文獻上, 也將檢漏儀的輸出顯示值看成與進入質譜室中的氦分壓成線性正比的[3-4] 。這在本質上是一致的, 可以通過理想氣體的狀態方程進行簡單的轉換。常見的兩種氦質譜檢漏儀的基本原理見圖2 和圖3。在一般的氦質譜檢漏儀中, 被檢件接在檢漏儀的高真空側( 即檢漏儀的質譜室) , 當被檢件漏氣或出氣較大時, 質譜室中的壓力將超過儀器的最高工作壓力, 此時檢漏儀就無法進行工作了[2] , 因此, 實際工程中往往采用逆流檢漏儀。逆流檢漏儀是利用高真空泵的
壓縮比與被抽氣體質量有關的原理來工作的。氣體的質量越小, 壓縮比也就越小, 因此逆擴散的示漏氣體的分子數就越多, 這些逆擴散的分子進入質譜室,最終形成了檢漏儀的輸出讀數。現在工程實際中所使用的檢漏儀幾乎全是逆流檢漏儀, 因此, 本文著重分析逆流檢漏儀。

　　吸槍是氦質譜檢漏儀的一種取樣探頭。目前大多數吸槍采用針閥式結構, 可以精確調節吸槍的流導以滿足檢漏儀的工作壓力需求。因此, 可以通過調節吸槍, 在檢漏儀的工作壓力范圍內改變入口壓力, 來考察入口壓力的變化對吸槍檢漏數據的影響。本文的試驗部分就是基于這樣的設想完成的。

圖2  一般氦質譜檢漏儀

圖3  逆流檢漏儀

5、結論

　　(1) 當所測氣體的濃度和溫度固定時, 檢漏儀的入口壓力與顯示值是線性關系; 且該線性關系的斜率是檢漏儀的本質屬性, 只與檢漏儀自身的參數有關。

　　(2) 通過調節檢漏儀的入口壓力來調節進入檢漏儀的氦氣量, 從而可以測試檢漏儀的線性, 這就為測試檢漏儀的線性提供了一種廉價而方便的方法。

參考文獻

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　　[3] 康小錄. 常壓累積法氦質譜檢漏的誤差分析[J] . 導彈與航天運載技術, 2000, (4) : 38- 40[4] 劉􀀁 深. 氦質譜檢漏儀校準方法探討[C] . 中國真空學會質譜與檢漏專委會第十一屆年會, 中國計量測試學會真空校準專委會第六屆年會會議論文集, 2002: 63
　　[5] PhoeniXL300 檢漏儀的操作手冊(英文版)