培训系列之8质谱原理与真空检漏

针对不同检漏对象选择合适的方法，以解决主要矛盾
为原则。
o
那么，检漏方法如何选择呢？主要根据被检真空
系统(或设备)的容许漏气量qL，另外再结合具体情况
来选择相应的方法。但应注意到总的容许漏气量是几
个或多个单独漏隙的漏量之和，要想找到每个单独漏
隙，必须选用检漏灵敏度qLdmin比允许漏率qLp值低1～
2个数量级（相当有10～100个漏孔）的方法，即
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2.1 真空检漏法
o
将被检件与检漏器(通常指检漏器的传感器)相
连，并将被检件抽真空，在被检件外施加示漏物质。
如果存在漏孔，示漏物质就会通过漏孔进入被检件
和检漏器，由检漏器测出示漏物质的存在和多少，
从而可以判定漏孔的位置和漏率。这种方法称为真
空检漏法。
o
真空检漏法分为：静态升压法、动态法和探索
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1.2 漏气判断和漏孔表示法
o (1)直线a，压力保持不变，说明既不漏气也不放气。容器
真空度抽不上去的原因是泵工作不良造成的。
o (2)曲线b，压力开始上升较快，而后上升速度惭渐减慢呈
现水平态。这说明主要是放气，因为不论是蒸气源的放气 或材料放气，在达到一定的压力后都有饱和的趋势。如果 是蒸汽，最后达到其饱和蒸汽压。
过渡流和分子流三种流动状态。为了使问题简化，
可以假定漏孔为一圆截面的毛细管。其流导可用
克努曾半经验公式进行计算。克努曾半经验公式
不适用湍流，却适用于粘滞流、过渡流和分子流，
但要求压差不能太大。而漏孔两端压差太大，所
以克努曾公式不能直接应用，故在圆截面漏孔中
取一微长度元ΔL，其两端压差为Δp， 这样就
o (4)检漏范围宽，从大漏到小漏都能检测，以减少 设备数量及费用；
o (5)结构简单、使用方便，对被检件要求不太苛刻；
o (6)能无损检漏，检漏无油化、以免油污染被检件。
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1.5 对检漏方法的要求及选择
o
然而，上述要求往往是相互矛盾的。要求一种检
漏方法同时满足上述所有要求是不可能的。所以只能
满足了上述条件，并令漏孔长为1cm，经分析可
得到如下结论：
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1.3 漏孔气流特性
o 当qL>10-6 Pam3s-1时，此时主要是粘滞流。 o 当qL<10-9 Pam3s-1时，其流动主要是分子流。
o 不同种类气体通过漏孔漏率也不相同。如同 一漏孔的氦漏率与空气漏率的比值，在粘滞流状 态下为
分仅由于漏气作用(此时放气已达饱和)，所以呈直线。 o 在判定确实有漏气之后．就可着手找漏孔的位置。
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1.2 漏气判断和漏孔表示法
o
真空技术中所指的漏孔是极其微小的。漏孔截面形
状不规则，漏气路径也各式各样。漏孔的大小是不可能
也没有必要以漏孔的几何尺寸表示，因为漏孔的最本质
1.4 最大允许漏率的计算
o
假设这种静态系统的真空度不是靠继续抽气
(即无消气剂和钛泵)来维持，而是靠降低器件的漏
气和材料放气来达到的话，刚封离时压力pi要远低 于器件工作的最高压力pωmax，以保证器件寿命τ较
长。那么，其允许漏率为
o
qLp＝0.1×V·（pωmax－pi）/τ
o
式中pi —— 刚封离时压力
培训系列之8质谱原理与 真空检漏
2020/11/11
培训系列之8质谱原理与真空检漏
东北大学第八期
《真空技术》培训系列之
o 一. 真空技术概况 （巴德纯） o 二. 真空工程理论基础 （张世伟） o 三. 干式真空泵原理与技术基础 （巴德纯） o 四. 真空系统组成与设计基础 （刘坤） o 五. 真空获得设备原理与技术基础 （张以忱） o 六. 真空测量技术基础 （刘玉岱） o 七.真空镀膜技术基础 （张以忱） o 八. 质谱原理与真空检漏 （刘玉岱） o 九. 真空冶金技术基础 （王晓冬） o 十. 真空与低温技术及设备 （徐成海）
o
实际的真空系统，如果
抽不到预定的极限真空，
这里面原因有三：泵工作
不良，即有效抽速不够；
放气以及漏气。必须首先
排除前两个原因，才能去
找漏孔。
通常以静态升压法来找出哪种因素起主导作用。即
把容器抽到一定压力后，将阀门关闭，让容器与泵隔开， 然后测量容器中的压力变化，给出压力—时间曲线。由 于容器的漏气与出气情况不一样，所以曲线也不一样， 如上图所示。
o (3)斜线c，压力直线上升，这说明是漏气。漏气率正比于
内外压力差。外部是大气压，内部压力很低，后者与前者 相比可忽略不计．故漏气率就正比于大气压，是一常数， 压力呈直线上升。
o (4)曲线d，压力开始上升很快．后来变得较慢，但不出现 饱和迹象。这是曲线b和曲线c的叠加，即同时存在放气和 漏气。曲线d的前部分由于放气作用使之呈曲线；而后部
o
qLHe/qLair＝ηair/ηHe＝0.93
o
在分子流状态下为
o
qLHe/qLair＝√(Mair/MHe)＝2.7
o 可见用氦气检漏时，只是对分子流漏孔才会
有好处。
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1.4 最大允许漏率的计算
o
要求装置或真空系统绝对不漏气不仅是不可
能的，而且也是不合理的。只要漏孔漏率足够小，
o
不同真空系统允许漏率也是不同的，下面分两种情况
进行讨论。
o
(1)动态真空系统允许漏率：
o
所谓动态真空系统是指工作时，泵仍然对它进行抽气
的系统，如真空熔炼炉、真空镀膜机和粒子加速器等。这
些动态系统是靠泵抽气来维持工作压力的。一般说来，对
气密性要求低些。
o
设真空装置最大工作压力为pωmax，泵对被抽容器(真
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1.1 检漏的意义及其重要性
o
理想的真空室应永远保持它同抽气真空系统
断开时的真空度(压力)。而实际上，任何真空室
在离开抽气系统之后，其压力总要上升。压力的
升高是由于漏孔的漏气、室壁表面放气和通过室
壁材料渗透进入的气体产生的。
o
从物理过程来看，真空系统就是在一面抽气
一面漏气的条件下工作的，两者最后达到动态平
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真空检漏
o 1 检漏概述 o 2 检漏方法 o 3 检漏仪
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1 检漏概述
o 1.1 检漏的意义及其重要性 o 1.2 漏气判断和漏孔表示法 o 1.3 漏孔气流特性 o 1.4 最大允许漏率的估算 o 1.5 对检漏方法的要求和选择 o 1.6 检漏技术中的几个概念
o (7)信噪比：定义为I／In，其中In表示在一定条 件下本底信号在一定时间内的最大波动量；I表示在
一定条件下，检漏方法或仪表指示的平均值。 o (8)虚漏：由于设计和操作不妥，在系统内形成贮
存气源的洞穴，其内气体慢慢地释放出来而形成漏气， 称为虚漏。
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2 检漏方法
o 2.1 真空检漏法 o 2.2 充压检漏法 o 2.3 背压检漏法 o 2.4 各种检漏方法比较
o
τ—— 器件寿命
o
V —— 器件的体积
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一些真空设备的允许漏率
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1.5 对检漏方法的要求及选择
o
一般说来，理想的检漏方法应满足下述要求：
o (1)检漏灵敏度高、反应时间短(3s以内)和稳定性 好；
o (2)能定出漏孔的位置和漏率；
o (3)示漏物质在空气中含量低，不腐蚀零件，不堵 塞漏孔，不污染环境，不影响人身安全并且还要易于 得到；
称密闭容器或封离容器。这种系统的特点是要求极
限压力低，在与泵隔离之后的相当长时间内，其真
空度仍能满足要求。如电真空器件中的电视显象管、
示波管和超高频管等。由于这些器件体积小，要求
寿命长，所以对漏气和放气要求很严。对于材料出
气，在管子设计与制造时已作了考虑，这里只谈漏
气一题。
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1.4 最大允许漏率的计算
o
如果设计人员只给出允许的总气载qtot，而
没有具体指明允许漏率qLp的值，一般认为，最
大允许漏率比总气载低一个数量级，即
o
qLp＝0.1×qtot
o
并以此为收据，对每个零件的容许漏率进行
分配，易检漏件要求高些，难于检漏件要求就低
些。
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1.4 最大允许漏率的计算
o
实际上，我们所使用的真空系统大多数是满足或接
近漏孔漏率定义所规定的条件。如果不满足上述条件
(如：环境温度变化、压差不是标准大气压或使用空气
以外的气体)时．就必须对漏率加以修正。
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1.3 漏孔气流特性
o
出于漏孔很微小，漏孔两端的压差很大，气
体通过漏孔的过程是很复杂的，其中包括粘滞流、
般是指系统上存在的漏孔的漏率远小于允许的漏率或
检漏仪的最高灵敏度而言。
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1.1 检漏的意义及其重要性
o
检漏的任务是：用适当方法迅速判断漏气是否为
主要矛盾；确定漏率，以便确定它是否在允许的范围
内；选择合适的检漏方法并找出漏孔的确切位置，以
便进行修补。
o
应当指出，只有当系统上所有漏孔的总漏率超
空室)的有效抽速为Se，则真空容器的允许漏率为
o
qLp＝0.1×pωmax Se
o
式中pωmax —— 真空装置最大工作压力