氦质谱检漏的工作原理优化

氦质谱检漏是以氦气为示踪气体，使用质谱分析仪器进行密封检测的一种检漏方法。氦质谱检漏原理图如图9.4-1所示。其基本原理是将不同质量的气体电离，离子在磁场中按质量电荷比的不同，形成若干束离子流，在不同的轨道上做圆周运动。一个带电质点（离子）以速度v进入均匀磁场后，如果它的运动速度v的方向和磁场的方向垂直，则它的运动轨迹为圆。按公式（9.4-1）可算出圆轨道半径R的具体数值：

式中 R——圆轨道半径（cm）；

B——磁感应强度（T）；

U——气体电离后加在质点（离子）上的加速电压（V）；

M——气体的分子量（g）；

Z——带电质点的电荷数。

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图9.4-1 氦质谱检漏原理图

1—离化室 2—加速极 3—灯丝 4—电流放大器 5—收焦极 6—高阻 7—分析器出口电极

由公式（9.4-1）可知，当B、U一定时，不同荷质比M/Z的离子将以不同的半径R偏转而彼此分开，质量小的半径小，质量大的半径大。

将用于气体电离的离化室、离子流做圆周运动的空间、收集离子流的收集极和加速极等集中放在一个密闭的盒子中，叫做质谱室（产生磁场的磁铁元件装在质谱室外面）。质谱室是氦质谱检漏仪的核心部件，它必须在高真空条件下工作，所以将它连接在检漏仪的真空泵上。

氦质谱检漏仪制成后，磁感应强度B就是一个定值；在检漏仪工作时，U也是一个定值。在检漏过程中，通过被检件的漏孔，示踪气体氦同周围的空气一起被吸入到检漏仪中。各种气体被电离后，在磁场中做圆周运动，只有氦离子形成的离子流所运动的轨迹通过收集极的位置，其他气体（如H₂、H₂O、O₂、N₂等）的离子流在磁场中运动的轨迹都不通过收集极。因此在检漏时，对被检件施加氦气后，如果工件有漏孔，进入被检件内腔的氦气就会漏入检漏仪，电离后在磁场中做圆周运动的离子流，被检漏仪的收集极收集到，经放大后，在检漏仪的输出表上显示出来。漏入检漏仪的氦气越多，显示的值就越大。这就是通过氦质谱检漏仪确定被检工件是否有漏孔以及漏率大小的基本过程。

氦质谱检漏是一种具有较高灵敏度的检漏方法，它不但能够检测工件的微小泄漏、漏点位置，还能应用已知漏率的标准漏孔，给出被检工件的漏率大小。因此在国内外，它已被广泛应用于各种密封工件的检测。