一,为什么要检漏
泄漏和密封相对应
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,
就要行检漏,
使用中也要
定期进行检漏检查。
二,泄漏程度的量化
容器泄漏程度的量化,用漏率来表示。漏率的定义:
Q
1
=
t
V
P
?
?
?
其中:
?
P
为压强的变化量
V
为容器的体积
?
t
为时间的变化量
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
1
,
自行车胎有
3.8L
的容积,
30
天内胎压从
3.2bar
降到
2bar
,则漏率可量化为:
Q
1
=
t
V
P
?
?
?
=
s
l
mbar
3600
24
30
8
3
)
2000
3200
(
?
?
?
?
=1.76*10
-3
mba
r
·
l/s
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法就能检测到
漏点:将车胎放入水中,有气泡出来的地方就是漏点。
例
2
,
冰箱
2
年内,雪种泄漏了
11
克(分子量
102g/mol
)
,大约是
2.46bar
·
l
则漏
率可量化为:
Q
1
=
t
V
P
?
?
?
=
s
l
mbar
3600
24
365
2
1000
46
2
?
?
?
?
?
=3.9*10
-5
mba
r
·
l/s
这种程度的泄漏对冰箱来说,是很严重的,但这样程度的漏率用普通方法根本无法检
出。这时就需要用到检漏仪或质谱仪来检查了。下面的内容是检漏仪的相关介绍。
三,检漏仪检漏的原理
有两种方式可以检测出泄漏:
1
,
示踪气体
A
放在容器里面,
处于正压,
然后用仪器去检测,
容器外围是否有气体
A
,
如果容器外有气体
A
,则容器有漏。用这种方式能检测出漏点,并能大概判断泄漏
的程度。这种检漏方式叫
Sniffer
检漏或正压检漏。
2
,
示踪气体
A
喷在容器外面,
用仪器去检测容器里面是否有气体
A
。
这种方式能检测
出漏点,并能测知漏率。这种检漏方式叫真空检漏。
如何选择检漏方式,与检测对象的工作环境有很大关系,尽量做到与检测对象的工
作状态一致。
如检测对象工作时内部处于正压,
则用正压模式,
如检测对象工作时内部
处于负压,则用真空模式。
正压模式
负压模式
示踪气体
示踪气体
检测对象
检测对象
四,示踪气体的选择
对示踪气体的要求:
1
,
无害,不能对人体或环境造成伤害
2
,
化学性质稳定,不会起化学反应或易燃易爆
3
,
好是空气中没有的,只有在空气中含量尽可能少的气体,才能满足检漏灵敏度方
面的要求
一般检漏都用氦气(
He
)作为示踪气体,也有用氢气(
H
2
)作为示踪气体的。
Table 1
空气中主要气体的属性
Mean Velocity (m/s)
Partial Pressure (mbar)
Mean Free Paths (
m
·
Pa)
H
2
1762
1.15X10
-3
11.5X10
-3
He
1246
5.23X10
-3
17.5X10
-3
H
2
O
587
12
-
N
2
471
781.8
5.9X10
-3
Ar
394
9.34
6.4X10
-3
CO
2
376
3.3X10
-1
4X10
-3
O
2
-
209.7
-
Ne
-
1.82X10
-2
12.7X10
-3
Xe
-
8.7X10
-5
3.6X10
-3
Air
463
1013
-
从上表中可以看到,
氢和氦都是比较理想的示踪气体:空气中的含量少,运动速度快,
同等
条件下,直线运动距离长。实际使用中,也相对比较容易获取,可以大量使用。但氢气在使
用中有一定的安全问题,所以实际大部分检漏使用的是氦气。
五,检漏仪的构造
检漏仪实际上可以说是一个检氦仪,
通过检测氦气的存在来确定是否有泄漏。
而对氦的
检测则使用的是质谱仪,
是只检测氦的质谱仪,
这种质谱仪将其他质量数的气体都
屏蔽掉了。质谱示意图如下图: