氦質(zhì)譜檢漏儀廣泛應(yīng)用于制冷行業(yè)、核工業(yè)、電子行業(yè)、真空行業(yè)、電力行業(yè)、航空航天等行業(yè)。根據(jù)其工作原理和技術(shù)性能指標(biāo)，通過實(shí)驗(yàn)，總結(jié)通過氦質(zhì)譜檢漏儀對其漏率校準(zhǔn)的方法。

氦質(zhì)譜檢漏儀的工作原理

氦質(zhì)譜檢漏儀是一種以氦氣作為示漏氣體專門用于檢漏的質(zhì)譜分析儀器。其基本工作原理是采集被檢件中的氣體樣品并將其電離，根據(jù)不同種類氣體離子質(zhì)荷比不同的特點(diǎn)，利用磁偏轉(zhuǎn)分離原理將其區(qū)分開來。儀器對其示漏氣體氦氣有響應(yīng)信號，而對其他氣體沒有響應(yīng)，從而檢漏。

氦質(zhì)譜檢漏儀主要由質(zhì)譜室、真空系統(tǒng)和電氣部分等組成。

氦質(zhì)譜檢漏儀的內(nèi)部一般有標(biāo)準(zhǔn)漏孔，可將標(biāo)準(zhǔn)漏孔拆卸進(jìn)行校準(zhǔn)，如果不能單獨(dú)校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)漏孔，就可考慮直接通過氦質(zhì)譜檢漏儀進(jìn)行漏率部分的校準(zhǔn)，本文主要討論這種情況下氦漏率的校準(zhǔn)方法。

氦質(zhì)譜檢漏儀漏率的校準(zhǔn)方法

一、環(huán)境條件

校準(zhǔn)環(huán)境溫度為(23 ± 5) ℃ ，校準(zhǔn)過程中室溫變化不超過± 1℃ ，環(huán)境相對濕度不大于80% 。

校準(zhǔn)設(shè)備周圍應(yīng)無明顯的溫差、氣流和強(qiáng)電磁場等外部干擾。

環(huán)境溫度Z好控制在23℃ 附近，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)漏孔的出廠標(biāo)稱漏率對應(yīng)的環(huán)境溫度一般為23℃ 。

二、標(biāo)準(zhǔn)器的選擇

標(biāo)準(zhǔn)器 采 用 滲 氦 型 標(biāo) 準(zhǔn) 漏 孔，漏 率 標(biāo) 稱 值 在( 10 - 6 ～ 10 - 10 ) Pa·m3 /s，不確定度不大于 10% 。

精密玻璃溫度計(jì)，測量范圍(0 ～ 50) ℃ ，不確定度 U = 0. 04℃ ，k = 2。

三、校準(zhǔn)方法

(1) 漏率校準(zhǔn)

① 校準(zhǔn)系統(tǒng)的組成

校準(zhǔn)系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)漏孔、截止閥及需校準(zhǔn)的氦質(zhì)譜檢漏儀組成。如圖 1 所示。

②示值誤差

通電預(yù)熱，待氦質(zhì)譜檢漏儀啟動完成后，采用標(biāo)準(zhǔn)漏孔對氦質(zhì)譜檢漏儀進(jìn)行校準(zhǔn)，將一經(jīng)過校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)漏孔接入氦質(zhì)譜檢漏儀系統(tǒng)，運(yùn)行氦質(zhì)譜檢漏儀，待漏率示值穩(wěn)定后，可以讀出標(biāo)準(zhǔn)漏孔漏率的氦質(zhì)譜檢漏儀示值，同一標(biāo)準(zhǔn)漏孔測量三次，計(jì)算氦質(zhì)譜檢漏儀示值平均值，從而得到標(biāo)準(zhǔn)漏孔漏率與氦質(zhì)譜檢漏儀示值平均值的示值誤差。結(jié)束后，將其他量級的標(biāo)準(zhǔn)漏孔依次按此方法接入氦質(zhì)譜檢漏儀系統(tǒng)進(jìn)行測試，得到氦質(zhì)譜檢漏儀在每一量級下漏率的示值誤差。

如果測試結(jié)果有較大編差，可以考慮氦質(zhì)譜檢漏儀的自校功能，待完成后，再用標(biāo)準(zhǔn)漏孔進(jìn)行測試。

③ 重復(fù)性

測量重復(fù)性是用實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差表征的，本校準(zhǔn)方法采用極差法來表征重復(fù)性。在示值誤差測量中，每一標(biāo)準(zhǔn)漏孔用氦質(zhì)譜檢漏儀重復(fù)測量三次，可用公式(2)計(jì)算氦質(zhì)譜檢漏儀在該漏率下的重復(fù)性。

氦質(zhì)譜檢漏儀測量數(shù)據(jù)處理

(1) 漏率示值誤差

①漏率的溫度修正

標(biāo)準(zhǔn)漏孔漏率易受溫度變化影響，溫度對標(biāo)準(zhǔn)漏孔漏率的影響一般為3%/℃ ，所以如果實(shí)際環(huán)境溫度和標(biāo)準(zhǔn)漏孔證書中溫度不一致，需要將標(biāo)準(zhǔn)漏孔證書中漏率和標(biāo)準(zhǔn)漏孔漏率的氦質(zhì)譜檢漏儀示值修正至同一環(huán)境溫度下來計(jì)算，并在測試結(jié)果中加以說明，修正方法如下:

方法一: 將標(biāo)準(zhǔn)漏孔證書中的漏率修正至實(shí)際環(huán)境溫度下，用標(biāo)準(zhǔn)漏孔證書中的漏率加上或減去溫度對標(biāo)準(zhǔn)漏孔漏率的影響系數(shù)計(jì)算值；

方法二: 將標(biāo)準(zhǔn)漏孔漏率的氦質(zhì)譜檢漏儀示值平均值修正至標(biāo)準(zhǔn)漏孔證書中環(huán)境溫度下，用標(biāo)準(zhǔn)漏孔漏率的氦質(zhì)譜檢漏儀示值平均值加上或減去溫度對標(biāo)準(zhǔn)漏孔漏率的影響系數(shù)計(jì)算值。

②漏率示值誤差計(jì)算公式:

式中: Qx —標(biāo)準(zhǔn)漏孔漏率值( Pa·m3/s) ；

Qb —氦質(zhì)譜檢漏儀漏率示值平均值( Pa·m3/s) ；

ΔQ—氦質(zhì)譜檢漏儀漏率示值誤差( % ) 。

(2) 漏率重復(fù)性計(jì)算公式

S = Qmax - Qmin

式中: S—漏率重復(fù)性 ( % )；

Qmax —氦質(zhì)譜檢漏儀示值漏率Zda值( Pa·m3 /s)；

Qmin —氦質(zhì)譜檢漏儀示值漏率Z小值( Pa·m3 /s)；

C—極差系數(shù)，測量次數(shù) n 為 3 時(shí)，C = 1.64；

Qx —標(biāo)準(zhǔn)漏孔漏率( Pa·m3 /s) 。

氦質(zhì)譜檢漏儀測試結(jié)果

采用漏率分別為 1.53 × 10Pa·m3 /s、1.89 × 10Pa·m3 /s、6.58 × 10Pa·m3 /s 三只標(biāo)準(zhǔn)漏孔對一臺氦質(zhì)譜檢漏儀漏率部分按照上述校準(zhǔn)方法進(jìn)行測試，溫度修正后測試數(shù)據(jù)見表 1。

從測試結(jié)果分析，使用標(biāo)準(zhǔn)漏孔通過氦質(zhì)譜檢漏儀直接對其漏率部分進(jìn)行校準(zhǔn)是可行的，數(shù)據(jù)是可靠的。

結(jié)論

此方法對氦質(zhì)譜檢漏儀漏率部分進(jìn)行校準(zhǔn)，方法簡單明了，便于實(shí)際應(yīng)用，可操作性強(qiáng)，可以滿足氦質(zhì)譜檢漏儀漏率性能和使用要求，保證了氦質(zhì)譜檢漏儀漏率量值準(zhǔn)確可靠。