基于氦质谱检漏仪下的检漏技术研究
氦质谱检漏仪主要是运用磁质谱理论和逆扩散理论及质谱分析方法，用氦气作为探索气体制成的检测仪器。灯丝加热发射出来的电子经过加速，在电离室内与残余气体分子和经被检件漏孔逆扩散到电离室的氦气相互碰撞使其电离成正离子，这些离子在加速电场作用下进入磁场，由于洛伦兹力作用产生偏转，形成圆弧形轨道，其旋转半径
R=144/B×10-4（U×M/Z）1/2
式中：
R――离子偏转轨道半径（cm）
B――磁场强度（T）
U――离子加速电压（V）
M/Z――离子的质荷比（离子的质量与电荷的比值）
由上式可知，当R、B为固定值时，改变加速电压可使不同质量的离子通过磁场和接收缝到达接收极而被检测。被检测的气体是固定的（He气），即质荷比M/Z是已知的，因此只要调整好加速电压，使He离子能通过接收缝到达接收电极，而使其他离子不被接收，接收电极接收到的He离子流经过放大后用于指示漏率。其他离子被全离子检测极接收，经校准后用于指示质谱管内总压强以便对灯丝实施保护。
由于能按工况条件检漏，检测灵敏度高，氦气对被检工件无污染易清除等优点， 氦质谱法真空箱检漏技术已广泛用于有密封要求的工业产品及其零部件的检漏。本文介绍该项技术的原理与应用 ，讨论影响检测极限的因素，给出改进方法。
1 工作原理
工作原理如图1所示：将待检漏工件放入真空箱内，工件与氦气源管道密封连接，盖上箱盖，开阀V1对真空箱抽真空，若在预先设定的时间内达不到规定的真空度，则视为有大漏，系统报大漏，更换工件。若能抽到预先设定真空值，开阀V2，对工件抽真空，当工件和真空箱都到指定压力后，检漏仪会自动启动，然后关闭V1和V2，打开V5对工件充入氦气（此值可设定），对工件进行泄漏检测。当工件有泄漏时，工件内的氦气就通过漏孔泄漏到真空箱内，从而被连接在真空箱上的检漏仪检测到。整个检测过程是全自动的，系统最终自动判断工件是否合格并显示漏率值。
微漏检测完成后，根据用户需要系统可以自动进入回收程序。回收完成后，系统关闭V1、V2、V3和 V5并暂停检漏仪，同时打开V6， V4，对真空箱和工件破空放气，将工件取下，结束本次检漏，如图1所示。
2 漏率报警值的计算
此时显示的是在某个充气压力下的氦气漏率，需将其转换还原到工件实际工作状态下（工况）工作液的漏率，以判断是否在合格产品允许的范围内。
2.1 将液体漏率换算成汽漏率
根据阿伏加德罗定律，在标准状态下（PO=1.01325×105Pa，温度TO=273K），1克分子M（mol）任何物质均占有体积VM=22.41383升。故室温T下液体年泄漏率Q （g/y）对应的汽漏率
例如，家用电冰箱20-30年使用寿命，允许制冷剂R22（分子量86.5） 1克/年泄漏率，按上式可计算出QV = 8.94×10-7 Pa.m3/s 。
2.2 转换为充氦检漏时的对氦气的漏率
假定在常压或正压下，漏孔泄漏的气流特性为粘滞流，流量与漏孔两端的压力平方差成正比，与流过物质的粘度系数成反比， 则氦气的漏率
2.3 如果是液体（非汽）直接自工件的漏孔泄漏，则可先将其转换为该漏孔对空气的漏率
3 典型应用
表1所列，是我公司这些年在真空箱检漏技术上应用的典型案例，可以看出，该项技术对容积相差很多的大小工件均适用。
4 讨论
目前的真空箱检漏技术已能满足绝大多数工业产品的密封性检测要求，做些改进，还可以进一步提高检测极限，检出更微小的漏。
因为在关闭V1阀后，有漏工件泄漏的氦真空箱内壁和工件外表释放气体中的氦（本底）都在上升，微小的泄漏氦往往被淹没在本底中。提高检测极限，就是在预设的检测时间增高氦分压，减低放气本底，即提高信噪比。
所以， 实际的检测系统在关闭主抽泵阀门V1后，真空箱还须连接一个与检漏仪沟通的低抽速泵（维持泵），使氦本底不至上升过快。此时， 真空箱内工件泄漏氦气的分压
PHe=（qHe/S）[1-exp（-S/V）t]
式中，qHe是工件的氦气漏率，S是维持泵对真空箱的抽速，V是工件与真空箱之间的容积，时间常数τ=V/S 决定氦分压上升的速度，而趋于稳定的最终氦分压为qHe/S 。
（1）保持内壁和工件外表的清洁和干燥，是减小本底的有效办法。水是真空的大敌，水分子的极性吸附，使其难排除，会延长抽空时间，降低检漏节拍。
（2）减小容积V， 加大抽速S，即减小时间常数，赶在放气本底坐大之前，尽快建立起稳定的高于本底的氦分压。加大抽速S，会减低氦分压（qHe/S） ，减小容积V则是纯利，故真空箱大小要按工件量体裁衣，亦可在真空箱与工件之间放置填充物，减少真空箱的有些内容积，提高检漏节拍和检测精度。
（3）提高真空箱的真空度， 这是减小本底的最有效办法。因为真空度高低直接决定本底大小，现在的低真空泵能抽到1Pa左右，本底在10-7Pa.m3/s量级，若用高真空泵对真空箱抽真空，提高真空箱的真空度到10-3Pa ，可望降低本底到10-9Pa.m3/s，最小检测漏率下延约2个量级。但在高真空下，关阀V1后本底上升更明显， 要选择合适抽速（S）的维持泵， 在氦信号与本底之间折中。
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