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（這兩種檢漏方法詳細介紹可見(jiàn)：氦罩法和噴吹法的氦質(zhì)譜檢漏儀檢漏常見(jiàn)方法）。檢漏時(shí)，先用氦罩法進(jìn)行總漏率的測定，當總漏率超出允許值后再用噴吹法進(jìn)行漏孔的準確定位。
1、氦罩法測總漏率
氦罩法是被檢件與檢漏儀連接抽真空達到檢漏狀態(tài)后，用一個(gè)充滿(mǎn)氦氣的檢驗罩，把被檢件整體或局部的外表面包圍起來(lái)，如圖4 所示。檢驗罩充氦時(shí)先將罩內空氣排出再充氦，以保證罩內氦濃度盡可能接近100%，被檢件上任何地方有泄露，檢漏儀都會(huì )有漏率值變化，顯示出漏率值。氦罩時(shí)間也要持續3~5 倍檢漏儀響應時(shí)間。ASM192T2氦質(zhì)譜檢漏儀反應時(shí)間小于0.5 s，因此氦罩時(shí)間30 s 即可。氦罩法可快捷地測定被檢件總漏率，不會(huì )漏掉任何一處漏點(diǎn)，但不能確定漏孔位置。
2、噴吹法確定漏孔位置
噴吹法是將被檢件與儀器的真空系統相連，對被檢件抽真空后用噴槍向可疑漏孔處吹噴氦氣。當有漏孔存在時(shí)，氦氣就通過(guò)漏孔進(jìn)入質(zhì)譜儀被檢測出，噴氦法檢漏示意圖如圖5 所示，噴吹法彌補了氦罩法不能定位的缺陷。
圖4 氦罩法檢漏示意圖
圖5 噴氦法檢漏示意圖
2.1、噴吹的時(shí)間與移動(dòng)的速度
噴吹時(shí)間要根據被檢件的結構特點(diǎn)、容積大小、檢漏儀工作狀況及檢漏方法來(lái)定，因為氦氣通過(guò)漏孔進(jìn)入被檢件內部時(shí)，在檢漏儀內建立起穩定的氦分壓，需要一定時(shí)間。噴吹時(shí)間T 與氦分壓PHe 最大值的關(guān)系可用式(2)-(6)表示：
式中：PHe 是氦在質(zhì)譜室中建立的氦分壓，QHe為漏孔漏率，SHe 是質(zhì)譜室處對氦的抽速，τ 為檢漏儀的反應時(shí)間。從以上公式中可以看出，為了準確定位漏點(diǎn)位置，對漏點(diǎn)持續噴氦的時(shí)間應達到3~5倍檢漏儀的反應時(shí)間，使漏孔附近的氦濃度比接近100%，同時(shí)由漏孔進(jìn)入檢漏儀的氦氣有足夠的平衡時(shí)間，則漏率的指示可達到穩定值的95%~99%。對于簡(jiǎn)單漏孔，一般以3 倍檢漏儀反應時(shí)間作為施加氦氣的時(shí)間來(lái)判斷是否有漏孔及其漏率，ASM192T2 氦質(zhì)譜檢漏儀反應時(shí)間小于0.5 s，因此真空技術(shù)網(wǎng)(http://likelearn.cn/)認為噴吹2 s 即可。
噴槍的移動(dòng)速度不宜過(guò)快，噴槍移動(dòng)的速度v 與噴嘴直徑及噴吹時(shí)間t 的關(guān)系如下：
v=10 d/t (7)
式中，v 是噴槍移動(dòng)速度，d 是噴槍口徑，t 是噴吹時(shí)間。通過(guò)上式可計算出噴槍移動(dòng)的速度，比如：采用口徑為0.5 mm 的噴槍?zhuān)苿?dòng)速度控制在2~3 mm/s。
2.2、噴氦法最小可檢漏率分析
噴吹法檢測漏孔是最常用、最便捷的一種方法，但是噴吹法檢漏靈敏度受多種因素影響。噴氦法檢漏時(shí)的檢漏系統最小可檢漏率與儀器最小可檢漏率存在關(guān)系：
式中Q′min 是檢漏系統最小可檢漏率，Q min是儀器最小可檢漏率，γHe 為被檢部位處所噴氦氣體積濃度，Δt 是噴嘴在漏孔的停留時(shí)間，τ 是儀器的反應時(shí)間。
由公式8 可以看出，噴氦法檢漏時(shí)其最小可檢漏率與所噴氦氣濃度γHe、噴氦時(shí)間Δt 有關(guān)。提高噴氦法檢漏最小可檢漏率可通過(guò)兩條途徑來(lái)獲得：(1)使γHe→1，即提高漏孔處氦濃度；(2)使
，即增加噴氦時(shí)間Δt，但噴氦時(shí)間的提高意味著(zhù)檢漏效率的降低。
普通噴槍噴嘴為敞開(kāi)式結構，其檢漏示意圖如圖6 所示。漏孔形狀，噴嘴形狀尺寸，噴射氣體壓力，噴嘴相對于漏孔夾角、距離，移動(dòng)速度，被檢件周?chē)h(huán)境大氣中氦本底(氦濃度)大小及穩定情況也對噴吹法檢漏靈敏度有較大影響。檢漏儀的本底值偏高時(shí)，利用ASM192T2 檢漏儀的浮零功能，將本底值置零后繼續對被檢件噴吹氦氣，根據指示漏率值的相對變化進(jìn)行漏孔的判定和定位。在具體操作中，檢漏靈敏度(工作靈敏度)受流導與抽速限制，工作靈敏度比儀器靈敏度低一個(gè)數量級。
圖6 敞開(kāi)式普通噴槍檢漏示意圖
2.3、復雜結構———雙回路漏孔定位
微波器件結構復雜，多回路交叉相連，常出現相鄰回路相通現象。由于焊接面在內部，從外觀(guān)看不到，不易判斷，因此要根據結構對相鄰回路的每一道焊接縫位置依次排查，分析可能出現兩回路相通的各種狀況。
圖7 是某部件雙回路結構二維圖，可知零部件的整個(gè)外表面是回路1 的外套，與回路2 相關(guān)的焊接部位被外套遮擋后不易從外表面觀(guān)察到。檢漏時(shí)，首先將回路1 抽真空，對回路2 進(jìn)行噴氦，找出兩路相通區域；然后將回路2 抽真空，通過(guò)與回路1 開(kāi)口端相連接的U 型管緩慢注入酒精，同時(shí)從回路1 的另一端通入小氣流氦氣，防止氣流將酒精擴散到別處。在此過(guò)程中，不斷觀(guān)察真空度與漏率的變化。當液面高度達到漏位處時(shí)，酒精會(huì )將漏孔堵塞或者進(jìn)入漏孔，那么真空度或漏率就會(huì )有明顯變化，U 型管內液面高度即為零部件漏孔所在的位置平面，結合被檢件的結構尺寸，就可以判定漏位。將漏位處的外套局部剖開(kāi)，可進(jìn)一步分析、確認漏位特性和漏氣原因。
圖7 微波部件的雙回路結構圖
2.4、復雜漏孔定位
電真空器件中漏孔的類(lèi)型主要是細管狀、斷面復雜的管狀、隙縫、連在一起的多孔組織和由細管或隙縫把空穴連接起來(lái)的組織結構。形成漏孔的原因可能是材料本身的缺陷、焊接質(zhì)量和產(chǎn)品的特殊要求使得工件易形成串聯(lián)漏孔或中間腔。
無(wú)氧銅與不銹鋼高溫釬焊，在顯微鏡下放大60 倍觀(guān)察，如圖8(a)所示。B 是銀銅焊料高溫融化后在毛細作用下沿著(zhù)串聯(lián)孔隙流散，A 無(wú)氧銅材料應力釋放形成的孔隙。圖8(b)是串聯(lián)漏孔示意圖，由圖可見(jiàn)，被檢件包含有死空間，左側是大氣，右側是檢漏儀的真空區域。當漏孔1 左側被100%氦氣覆蓋時(shí)，中間腔分壓公式如下：
式中：Q1 是第一個(gè)漏孔的漏率；C2 是第二個(gè)漏孔的等效流導；t 是時(shí)間；v 是中間腔的容積。
圖8 復雜漏孔的顯微鏡照片(a)和串聯(lián)漏孔示意圖(b)
進(jìn)入檢漏儀的氦流量可通過(guò)公式(10)計算：
由此得出中間腔內達到壓強平衡時(shí)的氦分壓公式：
由此可見(jiàn)，檢漏儀到的氦漏率與第一個(gè)漏孔的漏率，第二個(gè)漏孔的流導，中間容積及噴氦時(shí)間相關(guān)。如果檢漏儀的最小可檢漏率是5×10-11 Pa·m3s-1，則
(1)即使連續噴氦半小時(shí)，也檢不出含中間容積0.1 cm3 的兩個(gè)漏率均為1×10-10 Pa·m3s-1 的串聯(lián)漏孔；
(2)若中間容積10 cm3，兩個(gè)1×10-6 Pa·m3s-1的大漏孔串聯(lián)，按照一般移動(dòng)噴槍法檢漏(噴吹2~3 s)，也無(wú)法檢測到大漏；
(3)流導極小的縫隙死空間，既影響抽空時(shí)間，又往往被誤認為工件有漏。
此外，鍍層與基底金屬的結合不牢，會(huì )形成復雜的漏孔，氦氣從鍍層所形成的復雜漏孔進(jìn)入，并經(jīng)過(guò)較長(cháng)的曲折路程進(jìn)人質(zhì)譜室，故反應、消失時(shí)間均很長(cháng)，漏孔堵死后真空度的上升也是極其緩慢的。以上因素都給檢漏帶來(lái)了困難，極易造成漏檢。因此，在檢漏之前要了解和分析被檢件結構，定位復雜漏孔需要依據結構特點(diǎn)隨時(shí)調整檢漏靈敏度與的檢漏時(shí)間。
2.5、噴吹檢漏的原則
(1)檢漏次序應遵循從上至下、從近至遠的原則，即先從被檢件上部噴吹至下部、從靠近檢漏儀噴吹至遠離的部位；
(2)粗檢時(shí)，用大口徑的噴嘴使大量氦氣流覆蓋被檢件較大面積，尋找大致漏位所在區域；然后改用小口徑噴嘴，即用微小氦氣流噴吹被檢件的大致漏位來(lái)具體定漏孔的位置。當漏孔具有明顯的方向性時(shí)，應注意噴出氦氣流的方向；
(3)排除大漏檢小漏。發(fā)現大漏后必須先排除，否則，噴吹的氦氣立即擴散到大漏處，檢漏儀顯示有漏，造成被檢件有多處漏孔的假象，無(wú)法進(jìn)行其他漏位的判定。大漏部位可用酒精或真空泥，前提是不影響漏孔重現，不影響再次焊接。而有些微漏的漏孔，呈海綿狀等復雜結構，酒精滲透入漏孔后常溫時(shí)不易揮發(fā)，必須通過(guò)長(cháng)時(shí)間高溫烘烤，才能使漏孔重現；
(4)存在兩個(gè)距離很近的可疑漏孔點(diǎn)時(shí)，應先將一個(gè)點(diǎn)覆蓋，再用最細小的噴嘴噴吹另一點(diǎn)；
(5)噴吹某點(diǎn)檢漏儀有變化但上升速度慢且漏率不穩定，表明臨近的其他地方有大漏孔；
(6)定漏位時(shí)，需要再做幾次復驗。
3、檢漏精度
氦質(zhì)譜檢漏法的檢漏精度與以下因素有關(guān)：
(1)檢漏環(huán)境大氣中的氦氣含量越低，檢漏精度越高；
(2)儀器的噪聲電流和零點(diǎn)漂移越小，檢漏精度越高；
(3)儀器的線(xiàn)性越好，檢漏精度越高；
(4)用于標定質(zhì)譜儀的標準漏孔的名義泄漏率與實(shí)際泄漏率的誤差越小，檢漏精度越高；
(5)泄漏點(diǎn)和標準漏孔連接處的距離越近，檢漏精度越高；
(6)用于標定質(zhì)譜儀的氦氣濃度與檢漏時(shí)的氦氣濃度越接近，檢漏精度越高。
與 電真空器件的氣密性檢測 相關(guān)的文章閱讀：
1、電真空器件的氣密性檢測
http://likelearn.cn/leakhunting/095446.html
2、電真空器件的氦檢漏前的準備工作
http://likelearn.cn/leakhunting/095447.html
3、電真空器件的常用檢漏方法
http://likelearn.cn/leakhunting/095448.html
4、電真空器件的氣密性檢測時(shí)的注意事項
