電真空器件的氣密性檢測

　　基于氦質(zhì)譜檢漏儀的結構和原理，設計了適用于電真空器件氣密性檢測的檢漏平臺。電真空器件的結構特點(diǎn)及測量精度要求決定了氦罩法和噴吹法是電真空器件氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)中最常用方法，氦罩法測定總漏率，總漏率超出允許值后用噴吹法對漏孔準確定位。雙回路復雜結構和復雜串聯(lián)漏孔的定位，表明了氦質(zhì)譜噴吹法在電真空器件檢漏中的影響因素必須遵循的噴吹檢漏原則。同時(shí)，溫度、臨時(shí)密封材料和設備材料吸附等因素會(huì )帶來(lái)一定的測量誤差。

　　真空氣密性是影響微波管性能及壽命的主要因素之一，因此真空檢漏是真空電子器件制作工藝中可靠性保障的重要工序。電真空器件的特點(diǎn)和漏率值要求決定了其氣密性檢測主要采用氦質(zhì)譜檢漏方法。氦質(zhì)譜檢測技術(shù)以其漏點(diǎn)漏率可量化、靈敏度高、速度快、使用安全、適用范圍廣等特點(diǎn)，在航空、航天、汽車(chē)和電真空行業(yè)得到了廣泛的應用。與其他諸多傳統檢漏方法相比，真空技術(shù)網(wǎng)(http://likelearn.cn/)認為氦質(zhì)譜檢漏具有不可比擬的技術(shù)優(yōu)越性。氦罩法和噴吹法是電真空器件氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)中最常用的兩種方法。氦罩法是對總漏率進(jìn)行測定，當總漏率超出允許值后用噴吹法進(jìn)行漏孔的準確定位。目前，鮮有文獻對電真空器件氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)進(jìn)行系統地研究。

　　因此，本文根據電真空器件的結構特點(diǎn)及測量精度，設計了與氦質(zhì)譜檢漏儀匹配的檢漏平臺，并以雙回路復雜結構和復雜串聯(lián)漏孔的定位為例總結了氦質(zhì)譜噴吹法在電真空器件檢漏中的影響因素以及必須遵循的噴吹檢漏原則，同時(shí)論述了溫度、臨時(shí)密封材料(酒精、真空封泥、橡膠件)和設備材料吸附等因素會(huì )帶來(lái)的測量誤差。

1、氦質(zhì)譜檢漏儀的結構和工作原理

　　所用氦質(zhì)譜檢漏儀為：法國阿爾卡特ASM192T2氦質(zhì)譜檢漏儀，主要由質(zhì)譜室、真空系統組件和電氣部分組成，內置標準漏孔，可以在任何時(shí)候對儀器進(jìn)行校正，其氣路工作圖如圖1 所示。

　　1.檢漏口；2.檢漏口放氣閥；3.放氣口網(wǎng)子；4.粗抽閥；5.粗抽泵放氣閥；6.粗抽泵(RVP2021)；6'.第二個(gè)粗抽泵(RVP2021)；7.分子泵口排氣閥；8.復合分子泵(TM5154)；9.吸槍檢測閥；10.吸槍接口；11.質(zhì)譜室；12.細檢閥；13.檢漏口真空計(PI3C)；14.校準模式；15.入氣真空規(PI1)；16.粗抽拖動(dòng)分子泵(ATP100)

圖1 檢漏儀氣路工作圖

　　此檢漏儀是180°磁偏轉型質(zhì)譜分析計，其原理是根據離子在磁場(chǎng)中運動(dòng)時(shí)，不同質(zhì)荷比的離子具有不同的偏轉半徑來(lái)實(shí)現不同種類(lèi)離子的分離。檢漏時(shí)先打開(kāi)粗抽泵放氣閥5，粗抽泵6 和6′對檢漏接口抽真空，當入氣口的壓力到達30~600 Pa時(shí)，分子泵排氣閥7 打開(kāi)，分子泵8 對質(zhì)普室抽真空，真空度進(jìn)一步提高，當入氣口壓力位于2 ~30 Pa時(shí)，粗抽閥4 打開(kāi)，粗抽拖動(dòng)式分子泵16 工作，粗抽泵放氣閥5 關(guān)閉。若真空度不再提高，則為大漏模式，測量范圍為1×10^-2~1×10^-9 Pa·m³/s。若真空度進(jìn)一步提高，入氣口的壓力小于2 Pa 時(shí)，細檢閥12 打開(kāi)，此時(shí)屬于高靈敏度檢測模式，氦氣將逆著(zhù)分子泵的抽氣方向進(jìn)入質(zhì)譜室中被檢測出來(lái)，測量范圍為3×10^-5~1×10^-12 Pa·m³/s，ASM192T2 檢漏儀的離子源采用雙燈絲自動(dòng)備份切換。檢漏儀工作過(guò)程是以微電腦為核心的電氣系統控制，具體性能技術(shù)參數如下：

　　(1)最小可檢漏率：1×10^-12 Pa·m³/s；

　　(2)可檢漏率范圍：1×10^-2~1×10^-12 Pa·m³/s；

　　(3)啟動(dòng)時(shí)間：≤4.5 min；

　　(4)反應時(shí)間：<0.5 s。

　　從示漏氣體施加到漏孔進(jìn)氣端開(kāi)始，到檢漏儀輸出指示達到最大漏氣信號的63%所經(jīng)歷時(shí)間稱(chēng)為反應時(shí)間，反應時(shí)間決定了檢漏速度。反應時(shí)間主要受檢漏容器容積和主泵對氦有效抽速的影響。此時(shí)間由被檢件的容積V、檢漏儀對氦氣的抽速S 決定，公式如下：

τ=V/S (1)

　　式中，τ 是檢漏儀反應時(shí)間；V 為被檢件的容積；S 為檢漏儀對氦氣的抽速。

2、氦檢漏前的準備工作

　　電真空器件的氦檢漏前的準備工作：講述了使用氦質(zhì)譜檢漏儀對電真空器件進(jìn)行氣密性檢測的準備工作情況。

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3、檢漏方法

　　電真空器件的常用檢漏方法：根據電真空器件的結構特點(diǎn)及測量精度要求，常用的有兩種檢漏方法，即氦罩法和噴吹法。

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4、檢漏注意事項

　　電真空器件的氣密性檢測時(shí)的注意事項：論述了溫度、臨時(shí)密封材料(酒精、真空封泥、橡膠件)和設備材料吸附等因素會(huì )帶來(lái)的電真空器件的氣密性檢測的測量誤差。

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5、結論

　　根據氦質(zhì)譜檢漏儀的結構和基本原理，設計了與檢漏儀接口相匹配的電真空器件檢漏平臺。電真空器件兩種常用的檢漏方法氦罩法和噴吹法，氦罩法對總漏率進(jìn)行測定，但不能定位漏孔，因此與噴吹法交替使用。雙回路復雜結構和復雜串聯(lián)漏孔的定位，表明了氦質(zhì)譜噴吹法氣密性檢測中的影響因素以及必須遵循的相關(guān)噴吹檢漏原則。電真空器件的氣密性檢測需要避免溫度、臨時(shí)密封材料和設備材料吸附等因素帶來(lái)的誤差。

　　在檢漏過(guò)程中，來(lái)自各方面的因素都會(huì )給漏孔的淮確定位帶來(lái)困難。因此，必須從實(shí)際出發(fā)，一方面，根據漏孔漏率的大小，靈活調整檢漏儀的靈敏度；另一方面，根據不同型號真空電子器件的結構特點(diǎn)設計和制作合適的檢漏模具，以保證檢漏靈敏度的可靠性和漏孔準確定位。