氦質(zhì)譜檢漏儀介紹_圖文

1、 真空在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用:氦質(zhì)譜檢漏儀2005Alain NicolosoLeybold Vacuum GmbH 目錄ß為什么使用氦進(jìn)行檢漏?什么才是氣密的?ß如何進(jìn)行檢漏?-氦檢漏基礎(chǔ)ß氦質(zhì)譜檢漏儀的原理ß檢漏的方法 什么才是氣密的?Î為什么要保證氣密性?Î如何測(cè)量氣密性?Î多好才能算是氣密的?Î經(jīng)典范圍Î通常使用到的屬性Î產(chǎn)品的一般要求 為什么要討論氣密性?Î使用壽命Î安全上的考慮Î實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量Î環(huán)境法規(guī)Î全球通用的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Î最終用戶信

2、任產(chǎn)品質(zhì)量Î再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)條件 如何定義氣密性?Î樣品的實(shí)際檢漏Î經(jīng)驗(yàn)Î根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求來(lái)計(jì)算可容許的漏率Î開發(fā)人員的觀察(應(yīng)當(dāng)非常好、難以實(shí)現(xiàn) 經(jīng)典檢漏方法 經(jīng)典檢漏方法Î用水來(lái)進(jìn)行(氣泡Î升壓Î降壓Î聚集accumulationÎ示色法Î示蹤氣體(即氦氣 漏率的單位Îsccm; sccs gasÎg/aÎ氣泡/分鐘Î單位時(shí)間內(nèi)的氣壓變化±p in tÎmbarl/s, Pam3/sÎcm3/s 流體產(chǎn)品的一般要求 輻射閥

3、蒸發(fā)面板 冷卻管 高壓開關(guān) (SF6 食品包裝 液力變矩器 1,0 x 10-4 mbarl/s 0,25 g/a R134a 0,5 1,5 g/a R134a 30年損失1%的氣體 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 基礎(chǔ) 什么是“漏” ? 什么是氣體的質(zhì)量 ? 什么是mbar l/s ? 有哪

4、些重要的值 ? 漏的種類以及發(fā)生的場(chǎng)合 為什么使用氦氣 ? 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 質(zhì)量在兩個(gè)位置之間發(fā)生了轉(zhuǎn)移 檢漏通常是指氣體的轉(zhuǎn)移 PA 定義氣體的量時(shí)需要什么 ? B PB Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 什么才是氣體的量 ? 首先：10升水 ? 10升水 Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /©

6、; by Leybold Vakuum 什么才是氣體的量?為了描述一種流體的量,只需要指定體積就可以了而對(duì)于氣體來(lái)說(shuō),還需要指定氣壓 什么才是氣體的量?=QVpQ = 氣體的量p = 氣壓V = 氣體的體積 “漏”的種類以及發(fā)生的場(chǎng)合 孔漏 = qL Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum “漏”的種類以及發(fā)生的場(chǎng)合 滲透漏 = Nachdruck, auch auszugsweise, verbote

7、n / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum qL Griegel 2004 10 05 為什么使用氦氣 ? 作為惰性氣體，氦氣是不可燃的 無(wú)毒 不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（可以作為食品添加劑E 704） 背景成分低（大氣中的含量為5 ppm） 易于分離 在幾乎所有的技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)合都是氣態(tài)的，就是 說(shuō)在整個(gè)開爾文溫度范圍內(nèi)都可以使用 易于搬運(yùn)（安全） Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential

8、/© by Leybold Vakuum 漏率的計(jì)算 對(duì)于空氣的層滯流的計(jì)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 漏率的計(jì)算 粘滯流下兩種氣體的對(duì)比： 例如：冷卻劑R134A的漏率 - 與氦等效 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 漏率的計(jì)算 氣體分子漏率的計(jì)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 漏率的計(jì)算 兩種氣體的分子流的對(duì)比： 例如：冷卻劑R134A的漏率 - 與氦氣等效 qPV R134a mHe = qPV He mR134 A Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 氦質(zhì)譜檢漏儀的設(shè)置 Griegel 2004 10 05 Nachdru

12、ck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 氦質(zhì)譜檢漏儀的設(shè)置 Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 質(zhì)譜儀的分散場(chǎng) Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary &a

13、mp; Confidential /© by Leybold Vakuum 質(zhì)譜儀的發(fā)散場(chǎng) 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 檢漏方法 整體檢漏法 樣品加壓 樣品抽空 本地檢漏法 樣品加壓 樣品抽空 Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch

15、auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 整體檢漏法 樣品加壓 1 2 5 L 200 3 1 2 3 4 5 真空室 樣品 檢漏儀 示蹤氣體 真空泵組 4 Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 整體檢漏法 樣品抽空 1 2 5 L 200 3 1 2 3 4 5 真空室 樣品 檢

16、漏儀 示蹤氣體 真空泵組 4 Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 本地檢漏法 樣品加壓 1 2 1 2 3 4 L 200 探頭 樣品 檢漏儀 示蹤氣體 4 3 Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 本地檢

17、漏法 樣品抽空 1 2 1 2 3 5 L 200 示蹤氣體噴槍 樣品 檢漏儀 示蹤氣體 真空泵組 4 4 3 5 Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 系統(tǒng)的檢漏 2 ? 1 L 200 5 3 1 2 3 4 5 Griegel 2004 10 05 示蹤氣體噴槍 樣品/室體 檢漏儀 示蹤氣體 真空泵組 4 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Prop

18、rietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 響應(yīng)時(shí)間 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: 室體的容積 S: 抽速 time Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidenti

19、al /© by Leybold Vakuum 響應(yīng)時(shí)間 1 響應(yīng)時(shí)間 總是: p < 3 mbar 2 L 200 3 3 Griegel 2004 10 05 Nachdruck, auch auszugsweise, verboten / Proprietary & Confidential /© by Leybold Vakuum 系統(tǒng)的檢漏 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