真空檢漏就是檢測真空系統的漏氣部位及其大小的過程。
基本介紹
- 中文名：真空檢漏
- 外文名：vacuum leak detection
- 拼音：zhenkong jianlou
- 單位：帕·米3/秒（Pa·m3/sec）
簡介,分類,
簡介
中文名：真空檢漏
拼音：zhenkong jianlou
英文名：vacuum leak detection
真空系統、容器或器件的器壁因材料本身缺陷或焊縫、機械連線處存在孔洞、裂紋或間隙等缺陷，外部大氣通過這些缺陷進入系統內部，致使系統、容器或器件達不到預期的真空度，這種現象稱為漏氣。造成漏氣的缺陷稱為漏孔。漏孔尺寸微小、形狀複雜，無法用幾何尺寸表示，因此在真空技術中用漏率來表示漏孔的大小。漏率是指單位時間內漏入系統的氣體量，其單位為帕·米3/秒（Pa·m3/sec）或托·升/秒（Torr·L/sec）。
1Pa·m3/sec=7.5（Torr·L/sec）
真空檢漏技術就是用適當的方法判斷真空系統、容器或器件是否漏氣、確定漏孔位置及漏率大小的一門技術，相應的儀器稱為檢漏儀。在真空系統、容器、器件製造過程中藉助真空檢漏技術確定它們的真空氣密性、探查漏孔的位置，以便採取措施將漏孔封閉從而使系統、容器、器件中的真空狀態得以維持。
漏率的大小需進行校準後方能確定。一般採用比較法，即將被檢漏孔與標準漏孔在檢漏儀上進行比較，就可得出被檢漏孔的漏率。 檢測真空系統或其零部件的漏孔的方法。對一定的容器進行足夠長時間的抽氣後，容器壓力不再變化，這時的抽氣量必定與容器的漏氣量和放氣量之和相等，即puSe=qL+q0，式中pu為容器的極限壓力，Se為容器排氣口處的有效抽氣速率，qL和q0分別為容器的漏氣量和放氣量。如放氣量少到可以不計，則平衡式變為puSe=qL，或pu=qL/Se。這說明容器的極限壓力由漏氣量與有效抽氣速率的比值決定。如抽氣速率一定(常數)，要得到低的極限壓力便應降低漏氣量，檢漏便是關鍵的措施。
漏孔就是真空容器的孔洞和孔隙。容器內外的壓力差會使氣體通過漏孔從容器的一側通向大氣側。漏孔一般很微小，實際上不能測出漏孔的具體大小，所以漏孔大小都用漏率（在規定的條件下氣體流過漏孔的流量）來表示。漏孔兩側存在著壓力差，即可利用氣體流動引起的效應來檢漏。為便於檢漏和易於檢測出漏孔的位置，一般儘可能縮小檢測的面積範圍，所以先側重於對零部件的檢漏。零部件經過嚴格的檢漏，組裝後就可避免漏氣。
漏率的大小需進行校準後方能確定。一般採用比較法，即將被檢漏孔與標準漏孔在檢漏儀上進行比較，就可得出被檢漏孔的漏率。 檢測真空系統或其零部件的漏孔的方法。對一定的容器進行足夠長時間的抽氣後，容器壓力不再變化，這時的抽氣量必定與容器的漏氣量和放氣量之和相等，即puSe=qL+q0，式中pu為容器的極限壓力，Se為容器排氣口處的有效抽氣速率，qL和q0分別為容器的漏氣量和放氣量。如放氣量少到可以不計，則平衡式變為puSe=qL，或pu=qL/Se。這說明容器的極限壓力由漏氣量與有效抽氣速率的比值決定。如抽氣速率一定(常數)，要得到低的極限壓力便應降低漏氣量，檢漏便是關鍵的措施。
漏孔就是真空容器的孔洞和孔隙。容器內外的壓力差會使氣體通過漏孔從容器的一側通向大氣側。漏孔一般很微小，實際上不能測出漏孔的具體大小，所以漏孔大小都用漏率（在規定的條件下氣體流過漏孔的流量）來表示。漏孔兩側存在著壓力差，即可利用氣體流動引起的效應來檢漏。為便於檢漏和易於檢測出漏孔的位置，一般儘可能縮小檢測的面積範圍，所以先側重於對零部件的檢漏。零部件經過嚴格的檢漏，組裝後就可避免漏氣。
分類
真空檢測常用的有氣壓檢漏、氨敏紙檢漏、螢光檢漏、高頻火花檢漏、放電管檢漏和儀器檢漏等多種方法。
標準漏孔指在溫度為23±7、露點低於-25的乾燥空氣中，保持漏孔一端壓強為100千帕±5%，另一端壓強低於1千帕的狀態下,經過校準後確定漏率的漏孔。常用標準漏孔有玻璃毛細管漏孔、薄膜滲氦漏孔、玻璃－白金絲漏孔、金屬壓扁漏孔、多孔金屬或陶瓷漏孔和放射性漏孔等。氣壓檢漏 被檢零部件內腔充以氣體(一般為空氣)，充氣壓力的高低視零部件的強度而定，一般為(2～4)×105帕。充壓後的零部件如發出明顯的嘶嘶聲，音響源處就是漏孔位置。用這種方法可檢最小漏率為5帕·升/秒的漏孔。如不能用聲音直接察覺漏孔，則用皂液塗於零部件可疑表面處，有氣泡出現處便是漏孔位置。用這種方法最小可檢漏率為5×10-3帕·升/秒的漏孔。此外，還可將充氣的零部件浸在清淨的水槽中，氣泡形成處便是漏孔位置。用水槽顯示漏孔，方便可靠，並能同時全部顯示出漏孔位置。如氣泡小、成泡速度均勻、氣泡持續時間長，則為1.3×10-2～13帕·升/秒漏率的漏孔。如氣泡大、成泡持續時間短，則為13～103帕·升/秒漏率的漏孔。
氨敏紙檢漏 將被檢零部件內腔抽空後，充入壓力為(1.5～2)×105帕的氨氣，在可疑表面處貼上溴酚藍的試紙或試布，用透明膠紙封住，試紙或試布上有藍斑點出現，即是漏孔的位置。用這種方法可檢漏率為7×10-4～106帕·升/秒的漏孔。
螢光檢漏 將被檢的零部件浸入螢光粉的有色溶液（二氯乙烯或四氯化碳）中，經一定時間後取出烘乾，漏孔處留有螢光粉，在器壁另一面用紫外線照射，發光處即為漏孔位置。
高頻火花檢漏 這種方法僅適用於玻璃真空系統。先將系統抽成真空，高頻火花檢漏儀的火花端沿著玻璃表面移動，火花集中成束形成亮點處即是漏孔位置。
放電管檢漏 將放電管接到系統上，並將系統抽成中真空，在高頻電壓作用下系統中殘存氣體（空氣）產生紫紅色或玫瑰色輝光放電。若在系統可疑表面處塗上丙酮、汽油、酒精或其他易揮發的碳氫化合物，有藍色放電顏色出現之處便是漏孔位置。
真空計檢漏 根據相對真空計（熱導真空計和電離真空計等）的讀數檢漏的方法。真空計的工作壓力範圍就是檢漏適用的壓力範圍。檢漏時在可疑處噴吹示漏氣體氫、氧、二氧化碳、乙烷或用棉花塗以乙醚、丙酮、甲醇等。示漏氣體進入系統後會引起真空計讀數的突然變化。熱導真空計可檢漏率為10-3帕·升/秒的漏孔;電離真空計可檢漏率為10-4～10-5帕·升/秒的漏孔。鹵素檢漏儀檢漏 圖2為鹵素檢漏儀的原理。鉑陽極筒和不鏽鋼陰極筒構成一個間熱式二極規管。當加熱絲將鉑陽極加熱到 1027～1223K時，鉑發出的正離子在負電場下到達陰極形成電流。在鹵素氣體的催化作用下，正離子的發射急劇增加。鹵素檢漏儀就是利用這樣的效應製成的。檢漏時將規管接到系統中，並將系統抽到9～2帕真空，有噴槍把鹵素氣體(常用氟利昂R12)噴向被檢零部件可疑表面處，引起離子流值急劇增加處即是漏孔位置。或與此相反將高於大氣壓力的鹵素氣體壓入系統內，探測槍在被檢零部件外表移動，鹵素氣體逸出處引起離子流值急劇增加，此處即為漏孔位置。用這種方法可檢最小漏率為10-3～10-4帕·升/秒的漏氣。氦質譜檢漏 最常用的一種檢漏法。用氦氣作為示漏氣體，以磁偏轉質譜計作為檢漏工具，工作原理與真空質譜計相同，差別僅在於氦質譜檢漏儀使用的磁場和加速電壓基本上是固定的，因為它只檢測氦離子。另外，為了提高離子流的輸出，適當犧牲分辨能力以降低對測量放大器的要求，所以這種檢漏儀具有結構簡單、靈敏度高、性能穩定、操作方便等優點。氦質譜檢漏儀的結構如圖所示。氦質譜檢漏儀的主要技術指標有：①靈敏度，又稱最小可檢漏率，單位為帕·米3/秒；②反應時間與清除時間，單位為秒；③工作壓強與極限壓強，單位為帕。
氦質譜檢漏方法 根據被檢漏的零件的具體情況採用不同的方法。真空容器或器件常用噴吹法、氦室法和累積法。噴吹法是用噴槍對可疑部分噴氦氣，找出漏孔的位置，但效率較低；氦室法可對大容器檢漏，將可疑部分用氦室罩上充入氦氣,可以找到漏孔的大致範圍,但漏孔位置不能精確確定。氦室法檢漏效率較高。對於微小漏孔，可採用累積法，即先用氦室對可疑部分充入氦氣，再將檢漏儀節流閥關閉，積累一定時間，打開節流閥，觀察離子流的變化。這樣，檢漏靈敏度可提高1～2個數量級。其他方法還有吸收法、背壓法等。對於容積大、放氣量大、漏率大的容器可採用反流檢漏法，即將被檢容器接在真空系統的擴散泵和機械泵之間，利用擴散泵的反流作用，使氦氣反流到質譜室而進行檢漏。
標準漏孔指在溫度為23±7、露點低於-25的乾燥空氣中，保持漏孔一端壓強為100千帕±5%，另一端壓強低於1千帕的狀態下,經過校準後確定漏率的漏孔。常用標準漏孔有玻璃毛細管漏孔、薄膜滲氦漏孔、玻璃－白金絲漏孔、金屬壓扁漏孔、多孔金屬或陶瓷漏孔和放射性漏孔等。氣壓檢漏 被檢零部件內腔充以氣體(一般為空氣)，充氣壓力的高低視零部件的強度而定，一般為(2～4)×105帕。充壓後的零部件如發出明顯的嘶嘶聲，音響源處就是漏孔位置。用這種方法可檢最小漏率為5帕·升/秒的漏孔。如不能用聲音直接察覺漏孔，則用皂液塗於零部件可疑表面處，有氣泡出現處便是漏孔位置。用這種方法最小可檢漏率為5×10-3帕·升/秒的漏孔。此外，還可將充氣的零部件浸在清淨的水槽中，氣泡形成處便是漏孔位置。用水槽顯示漏孔，方便可靠，並能同時全部顯示出漏孔位置。如氣泡小、成泡速度均勻、氣泡持續時間長，則為1.3×10-2～13帕·升/秒漏率的漏孔。如氣泡大、成泡持續時間短，則為13～103帕·升/秒漏率的漏孔。
氨敏紙檢漏 將被檢零部件內腔抽空後，充入壓力為(1.5～2)×105帕的氨氣，在可疑表面處貼上溴酚藍的試紙或試布，用透明膠紙封住，試紙或試布上有藍斑點出現，即是漏孔的位置。用這種方法可檢漏率為7×10-4～106帕·升/秒的漏孔。
螢光檢漏 將被檢的零部件浸入螢光粉的有色溶液（二氯乙烯或四氯化碳）中，經一定時間後取出烘乾，漏孔處留有螢光粉，在器壁另一面用紫外線照射，發光處即為漏孔位置。
高頻火花檢漏 這種方法僅適用於玻璃真空系統。先將系統抽成真空，高頻火花檢漏儀的火花端沿著玻璃表面移動，火花集中成束形成亮點處即是漏孔位置。
放電管檢漏 將放電管接到系統上，並將系統抽成中真空，在高頻電壓作用下系統中殘存氣體（空氣）產生紫紅色或玫瑰色輝光放電。若在系統可疑表面處塗上丙酮、汽油、酒精或其他易揮發的碳氫化合物，有藍色放電顏色出現之處便是漏孔位置。
真空計檢漏 根據相對真空計（熱導真空計和電離真空計等）的讀數檢漏的方法。真空計的工作壓力範圍就是檢漏適用的壓力範圍。檢漏時在可疑處噴吹示漏氣體氫、氧、二氧化碳、乙烷或用棉花塗以乙醚、丙酮、甲醇等。示漏氣體進入系統後會引起真空計讀數的突然變化。熱導真空計可檢漏率為10-3帕·升/秒的漏孔;電離真空計可檢漏率為10-4～10-5帕·升/秒的漏孔。鹵素檢漏儀檢漏 圖2為鹵素檢漏儀的原理。鉑陽極筒和不鏽鋼陰極筒構成一個間熱式二極規管。當加熱絲將鉑陽極加熱到 1027～1223K時，鉑發出的正離子在負電場下到達陰極形成電流。在鹵素氣體的催化作用下，正離子的發射急劇增加。鹵素檢漏儀就是利用這樣的效應製成的。檢漏時將規管接到系統中，並將系統抽到9～2帕真空，有噴槍把鹵素氣體(常用氟利昂R12)噴向被檢零部件可疑表面處，引起離子流值急劇增加處即是漏孔位置。或與此相反將高於大氣壓力的鹵素氣體壓入系統內，探測槍在被檢零部件外表移動，鹵素氣體逸出處引起離子流值急劇增加，此處即為漏孔位置。用這種方法可檢最小漏率為10-3～10-4帕·升/秒的漏氣。氦質譜檢漏 最常用的一種檢漏法。用氦氣作為示漏氣體，以磁偏轉質譜計作為檢漏工具，工作原理與真空質譜計相同，差別僅在於氦質譜檢漏儀使用的磁場和加速電壓基本上是固定的，因為它只檢測氦離子。另外，為了提高離子流的輸出，適當犧牲分辨能力以降低對測量放大器的要求，所以這種檢漏儀具有結構簡單、靈敏度高、性能穩定、操作方便等優點。氦質譜檢漏儀的結構如圖所示。氦質譜檢漏儀的主要技術指標有：①靈敏度，又稱最小可檢漏率，單位為帕·米3/秒；②反應時間與清除時間，單位為秒；③工作壓強與極限壓強，單位為帕。
氦質譜檢漏方法 根據被檢漏的零件的具體情況採用不同的方法。真空容器或器件常用噴吹法、氦室法和累積法。噴吹法是用噴槍對可疑部分噴氦氣，找出漏孔的位置，但效率較低；氦室法可對大容器檢漏，將可疑部分用氦室罩上充入氦氣,可以找到漏孔的大致範圍,但漏孔位置不能精確確定。氦室法檢漏效率較高。對於微小漏孔，可採用累積法，即先用氦室對可疑部分充入氦氣，再將檢漏儀節流閥關閉，積累一定時間，打開節流閥，觀察離子流的變化。這樣，檢漏靈敏度可提高1～2個數量級。其他方法還有吸收法、背壓法等。對於容積大、放氣量大、漏率大的容器可採用反流檢漏法，即將被檢容器接在真空系統的擴散泵和機械泵之間，利用擴散泵的反流作用，使氦氣反流到質譜室而進行檢漏。
