真空氦检检测方法

1、真空氦检检测方法 当前，大型真空系统被广泛应用于航空航天、核电及高能物理等领域，为了确保这些系统能顺利达到规定的真空度（及洁净度），在合理设计真空获得系统的基础上，必须使装置的泄漏低于允许限值1。大型复杂系统的氦质谱检漏历来是劳动强度大、专业素质要求高、耗时长而繁琐的任务，某些应用领域对检漏结果的准确性要求也很高。由于大型真空系统的响应时间长，所需持续施氦并监测的时间往往很长24。为了实现漏孔的快速准确检测，需采用一种既不影响检漏灵敏度，又能缩短检漏时间、提高检漏效率的方法。本文分析了检漏信号的形成过程、检漏数据变化规律，建立动态氦质谱检漏信号的数学模型，基于该模型进行数据拟合分析推算，提出一

2、种漏率快速准确检测的方法。1氦质谱检漏信号分析以单一漏孔（可看作一条粗细均匀的圆管）的氦泄漏信号为例，分析检漏信号的形成规律。检漏仪质谱室中氦分压建立是一个动态过程：氦气通过单一漏孔直接进入到检漏仪，一部分在检漏仪质谱室中建立氦分压，另一部分被真空系统抽走。氦分压与单位时间进入质谱室的氦气量、检漏仪质谱室处的氦抽速有关。当初始氦分压为零或可以补偿至零时，其函数关系见式（1）公式（1）反映了检漏仪质谱室内氦分压与时间的关系，而检漏仪测量信号同质谱室内的氦分压线性对应，也具有同样的变化规律。当本底为零时,检漏信号与喷氦或充氦后的检漏时间有如下关系：（1）施氦最初t0，检漏信号为0；（2）检漏信号随

3、喷氦检漏时间延续而增大，检漏时间足够长，即t时测量信号达最终稳定值，也是最大值QHeSHe；（3）系统反应时间决定检漏信号变化的快慢。检漏时间持续到系统反应时间的3倍时，测量信号将达到最终稳定值的1-e-3=95%；检漏时间持续到系统响应时间的5倍时，测量信号将达最终稳定值的1-e-5=99%，此后继续延长检漏时间，测量信号的增量也不会超过最终稳定值的1。通常对检漏结果不确定度没有特殊要求的情况下，为了提高检漏效率，持续施氦时间超过检漏真空系统响应时间3后，即确定测量信号已达到最终稳定值的95%以上，则可以读取检漏信号。实际检漏过程中，受检漏系统最小可检漏率Q所限，当充氦时间足够长以致仪器无法

4、分辨氦泄漏信号的微小增量时，检漏仪就会以一个稳定的示值输出。通常情况下该稳定示值与漏孔真实漏率的偏差小于Q/Q0100。也就是说，检漏结果同漏孔真实漏率的偏差不仅与施加示漏气体后读取信号的时机有关，也与系统的最小可检漏率相关。根据密封安全要求，合理确定检漏方法、搭建检漏系统并标定后，检漏结果的精准度主要取决于持续供氦后的监测时间56。2漏率快速准确检测方法探讨3应用实例在某大容器整体负压检漏中，因系统响应时间较大，该容器上某被检部位的检漏信号呈缓慢上升趋势。按上述漏率预测方法，分别取前15min和35min的检漏数据，采用一阶指数衰减函数模型对该检漏信号拟合，绘制曲线见图4。其中，L5为实测数

5、据连线，L6、L7分别是用前15min和35min的检漏数据进行一阶指数衰减拟合获得的曲线。由拟合结果分析可知，按前15min和35min的检漏数据进行拟合，求得检漏信号（即A1值分别是652mV和658mV）同实际测得检漏信号（662mV）之间的相对偏差均小于2%。根据拟合与实测所得的检漏信号同标准漏孔校准信号比对，求得被检部位的最终稳定漏率均为1.410-8Pam3/s。这就是说，对于这种简单漏孔，在准确掌握其检漏信号形成规律的前提下，根据前15min的检漏数据可以准确预知其实际漏率；持续延长泄漏监测的时间，检漏最终结果的准确性改善程度有限。4结束语根据上述理论分析、实验研究及实际应用情况，本文提出以下漏率快速准确检测方法：在能够准确掌握漏孔的氦