氦质谱检漏仪介绍_图文

1、 真空在工业领域的应用:氦质谱检漏仪2005Alain NicolosoLeybold Vacuum GmbH 目录ß为什么使用氦进行检漏?什么才是气密的?ß如何进行检漏?-氦检漏基础ß氦质谱检漏仪的原理ß检漏的方法 什么才是气密的?Î为什么要保证气密性?Î如何测量气密性?Î多好才能算是气密的?Î经典范围Î通常使用到的属性Î产品的一般要求 为什么要讨论气密性?Î使用寿命Î安全上的考虑Î实验的质量Î环境法规Î全球通用的质量标准Î最终用户信

2、任产品质量Î再现实验条件 如何定义气密性?Î样品的实际检漏Î经验Î根据实验要求来计算可容许的漏率Î开发人员的观察(应当非常好、难以实现 经典检漏方法 经典检漏方法Î用水来进行(气泡Î升压Î降压Î聚集accumulationÎ示色法Î示踪气体(即氦气 漏率的单位Îsccm; sccs gasÎg/aÎ气泡/分钟Î单位时间内的气压变化±p in tÎmbarl/s, Pam3/sÎcm3/s 流体产品的一般要求 辐射阀

3、蒸发面板 冷却管 高压开关 (SF6 食品包装 液力变矩器 1,0 x 10-4 mbarl/s 0,25 g/a R134a 0,5 1,5 g/a R134a 30年损失1%的气体 1,0 x 10-4 - 1,0 x 10-6 mbarl/s 1,0 x 10-3 mbarl/s Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 基础 什么是“漏” ? 什么是气体的质量 ? 什么是mbar l/s ? 有哪

4、些重要的值 ? 漏的种类以及发生的场合 为什么使用氦气 ? Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 什么是“漏” ? l0 A B d0 PB PA PA > PB Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum

5、什么是“漏” ? A 质量在两个位置之间发生了转移 检漏通常是指气体的转移 PA 定义气体的量时需要什么 ? B PB Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 什么才是气体的量 ? 首先：10升水 ? 10升水 Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /©

6、; by Leybold Vakuum 什么才是气体的量?为了描述一种流体的量,只需要指定体积就可以了而对于气体来说,还需要指定气压 什么才是气体的量?=QVpQ = 气体的量p = 气压V = 气体的体积 “漏”的种类以及发生的场合 孔漏 = qL Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum “漏”的种类以及发生的场合 渗透漏 = Nachdruck, auch auszugsweise, verbote

7、n / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum qL Griegel 2004 10 05 为什么使用氦气 ? 作为惰性气体，氦气是不可燃的 无毒 不会发生化学反应（可以作为食品添加剂E 704） 背景成分低（大气中的含量为5 ppm） 易于分离 在几乎所有的技术应用场合都是气态的，就是 说在整个开尔文温度范围内都可以使用 易于搬运（安全） Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential

8、/© by Leybold Vakuum 漏率的计算 对于空气的层滞流的计算 P1 qPV l Example air = 18,19 106 Pa s (at 293 K 2 P2 d qPV d = 128 l qPV = 4 ( 2 P1 P2 2 2 4 4 2 0mbar 2 128 (18,19 10 Pa s 6 (1,0 10 mm (1013mbar 1mm 2 4 / 4 / 2 2 d = 1,0 10- 2 mm l = 1 mm P1 = 1013 mbar (d = 10 µm qPV = / 128 (18,19 10 Pa s 6 (1,0

9、10 mm (1013mbar / / 1mm / / / 0mbar 2 100 Pa / 1l 2 1mbar 1,0 10 6 mm 3 / / / / P2 0 mbar (Vakuum 1,0 102 mbar qPV = 6,92 10 4 mbar l s Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 漏率的计算 粘滞流下两种气体的对比： 例如：冷却剂R134A的漏率 - 与氦等效 qPV d

10、= 128 l 4 ( 2 P1 P2 2 2 qPV R134 a R134 a = qPV He He Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 漏率的计算 气体分子漏率的计算 acc. Knudsen-Dushmann P1 qPV l Mmolar P2 d q PV d = 0 ,121 (P1 P2 l 3 Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsw

11、eise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 漏率的计算 两种气体的分子流的对比： 例如：冷却剂R134A的漏率 - 与氦气等效 qPV R134a mHe = qPV He mR134 A Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 氦质谱检漏仪的设置 Griegel 2004 10 05 Nachdru

12、ck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 氦质谱检漏仪的设置 Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 质谱仪的分散场 Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary &a

13、mp; Confidential /© by Leybold Vakuum 质谱仪的发散场 1 Ion source flange 2 Cathode (2 Cathodes Ir + Yt2O3 3 Anode 14 1 2 4 Shielding ion source and aperture 5 Extractor 6 Ion path M > 4 7 Total pressure collector 13 3 4 12 5 6 11 9 8 10 7 8 Ion path M = 4 9 Intermediate aperture 10 Magnetic field (

14、vertical to drawing 11 Suppressor 12 Shielding of ion trap 13 Ion trap 14 Flange of ion trap with preamplifier Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 检漏方法 整体检漏法 样品加压 样品抽空 本地检漏法 样品加压 样品抽空 Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch

15、auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 整体检漏法 样品加压 1 2 5 L 200 3 1 2 3 4 5 真空室 样品 检漏仪 示踪气体 真空泵组 4 Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 整体检漏法 样品抽空 1 2 5 L 200 3 1 2 3 4 5 真空室 样品 检

16、漏仪 示踪气体 真空泵组 4 Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 本地检漏法 样品加压 1 2 1 2 3 4 L 200 探头 样品 检漏仪 示踪气体 4 3 Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 本地检

17、漏法 样品抽空 1 2 1 2 3 5 L 200 示踪气体喷枪 样品 检漏仪 示踪气体 真空泵组 4 4 3 5 Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 系统的检漏 2 ? 1 L 200 5 3 1 2 3 4 5 Griegel 2004 10 05 示踪气体喷枪 样品/室体 检漏仪 示踪气体 真空泵组 4 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Prop

18、rietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 响应时间 Response time 100% 90% 80% 63 % 95% V = S Signal in % 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 63% 95% V = 3 S V: 室体的容积 S: 抽速 time Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidenti

19、al /© by Leybold Vakuum 响应时间 1 响应时间 总是: p < 3 mbar 2 L 200 3 3 Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 系统的检漏 Leakage and Permeation 1,E-07 qleak qperm Leakrate in mbar l/s 1,E-07 8,E-08 6,E-08 4,E-08 2,E-08 0,E+00 0 50 100 150 200 250 300 350 400 time in s Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybol