在工业生产与科学研究等众多领域,密封性的检测至关重要。无论是航天航空设备中对真空环境的严格要求,还是电子半导体行业防止微小杂质侵入的需求,都离不开一种神奇的检测仪器 -- 氦质谱检漏仪。今天,就让我们一同深入探究氦质谱检漏仪的工作原理,揭开它精准检测泄漏奥秘的面纱。
质谱分析是一种测量离子质荷比(质量-电荷比)的分析方法,是氦质谱检漏仪的核心技术手段。其基本原理是将试样中各组分在离子源中电离成带电荷的离子,然后利用加速电场和磁场的作用形成离子束,进入质谱室,对这些离子进行分离和检测。不同质量的离子在电场和磁场中会沿着不同的轨迹运动,通过测量离子的质荷比(m/z)及其相对丰度,就能确定物质的成分与结构。这就好比在一个巨大的离子 “分选工厂” 里,每个离子都根据自身的 “体重” 和 “电荷” 被精准地分配到特定的 “通道”,从而被识别出来。
那氦质谱检漏仪为什么选择氦气(化学式:He)作为检漏的示踪气体呢?这是因为氦气具有一系列卓越的特性。
第一,化学性质稳定:氦气是一种惰性气体,化学性质极其稳定,几乎不与其他物质发生化学反应,这就保证了在检测过程中不会对被检测物体或系统造成影响。
第二,渗透性强:氦气的分子量小(4.0026),渗透性强,这使得它能够轻易地穿透微小的孔隙,并且在泄漏处形成明显的浓度梯度,便于检测仪器捕捉,满足检测灵敏度需求。
第三,易检测:氦气具有良好的扩散性,一旦被检测物体发生泄漏,能够均匀且迅速扩散中扩散,加速检测,快速发现微小泄露点;在空气中的含量极低,大气层中的体积含量约为1/52000,一旦发生泄露,氦气能轻易被氦质谱检漏仪检测到,因为其质谱峰非常尖锐且易于识别,不会与其他气体混淆。
第四,无毒:氦气是一种无色、无味、无毒的气体,对人体和环境无害,可以在众多环境下安全使用。
第五,不燃:氦气不可燃,不容易引起火灾或爆炸,适合在易燃易爆、高温高压的的环境中使用。
第六、经济性:虽然氦气相对昂贵,但由于其高效性和可靠性,从长远看将氦气作为示踪气体是合理的。而且,在真空氦检漏系统中也可以回收氦气,进行循环利用。
综上,氦气是氦质谱检漏仪理想的示踪气体!
1. 气体采样
氦质谱检漏仪首先会对被检测物体或系统周围的气体进行采样。通过专门的采样管道和泵系统,将可能含有氦气泄漏的气体吸入到仪器内部。这就像是派出了一个个微小的 “气体侦察兵”,去探寻潜在的泄漏迹象。
2. 离子化过程
进入仪器内部的气体在离子源中被电离。通常采用电子轰击离子源,高速电子与气体分子碰撞,使气体分子失去电子而变成带正电的离子。此时,氦气分子也被电离成氦离子,准备进入下一个 “筛选” 环节。
3. 质谱分析
电离后的离子束进入质谱分析器,这是氦质谱检漏仪的核心部件。质谱分析器利用电场和磁场的组合作用,根据离子的质荷比将不同质量的离子分离开来。由于氦离子具有特定的质荷比,在经过精心设计的电场和磁场路径时,会与其他离子分道扬镳,沿着特定的轨迹运动。
4. 检测与信号处理
在质谱分析器的末端,设置有离子检测器。当氦离子到达检测器时,会产生微弱的电流信号。这个信号经过放大和处理后,就可以转化为与氦气泄漏量相关的数据信息。操作人员通过读取这些数据,就能准确判断被检测物体或系统是否存在泄漏以及泄漏的程度大小。
氦质谱检漏仪凭借其高精度、高灵敏度等特点,在众多领域都有着广泛的应用。在航天领域,火箭发动机、卫星密封舱等关键部件的密封性检测离不开它,任何微小的泄漏都可能导致严重的飞行事故。在电子半导体行业,芯片制造过程中的真空设备、封装工艺等也需要氦质谱检漏仪来确保无泄漏,以保证芯片的性能和可靠性。在汽车制造的空调系统、制动系统等汽车零部件的密封性检测也借助它来保障汽车的质量和安全性。此外,在电力、核能、化工、医疗等领域,氦质谱检漏仪同样发挥着不可或缺的作用。
氦质谱检漏仪就像是一位微观世界的 “侦探大师”,凭借其独特的质谱分析技术和氦气示踪的巧妙方法,能够精准地发现那些隐藏在我们肉眼无法察觉的微小泄漏。安徽博为光电科技有限公司是一家专业的氦质谱检漏仪和真空氦检漏系统方案供应商,自主研发设计生产的标准款氦质谱检漏仪和非标定制的真空氦检漏系统设备在电力、新能源、半导体等高科技和工业领域都有成功的应用案例。有效保障客户产品质量、提升系统性能、确保运行安全奠定了坚实的基础。随着科技的不断发展,相信安徽博为光电科技在氦质谱检漏仪领域也将不断创新和完善,继续在密封性检测的舞台上绽放光彩,为人类探索未知、创造更美好的未来贡献力量。