CN103335791A - 一种基于定量确定最长候检时间的氦质谱细检漏方法 - Google Patents

一种基于定量确定最长候检时间的氦质谱细检漏方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于定量确定最长候检时间的氦质谱细检漏方法，给出了在密封性氦质谱检测过程中定量确定细检漏最长候检时间的方法，并以合格密封电子元器件的最小氦气交换时间常数——严密等级τHemin作为氦质谱细检漏的基本判据，给出了确定测量漏率判据的方法。基于以上提出的定量确定最长候检时间方法，如摘要附图所示，对大部分内腔容积范围，准确确定的最长候检时间可远远长于国内外现行相关标准定性确定的1小时或0.5小时，为降低密封件表面吸附氦漏率、控制氦质谱检漏仪本底和实施批量检测，创造了关键的候检时间条件，从而扩展了适用内腔容积范围，加严了判据范围，以不同的严密等级τHemin和可靠贮存寿命，给出了更具有可操作性的压氦法和预充氦法氦质谱细检漏方法。

Description

一种基于定量确定最长候检时间的氦质谱细检漏方法
技术领域
本发明涉及密封电子元器件密封性氦质谱细检漏领域，更具体的，涉及一种基于定量确定最长候检时间的氦质谱细检漏方法。 
背景技术
氦质谱细检漏是密封电子元器件密封性检测的最常用方法之一，可分为压氦法和预充氦法。 
目前，氦质谱细检漏的各项中国国家标准、中国国家军用标准、国际电工委员会标准和美国军用标准，包括美国近三年来公布的MIL-STD-750F/750-1和MIL-STD-883J修改草案，密封性检测方法所采用的基本判据多为等效空气标准漏率L，尽管对不同内腔容积将L作一定调整，例如2012年9月的MIL-STD-883J二次修改草案中将密封性检测要求分为非宇航级和宇航级，从小内腔容积到大内腔容积范围，宇航级的基本判据L为1×10-4Pa·cm3/s到1×10-3Pa·cm3/s，基本判据L和测量漏率判据R1所对应的最小氦气交换时间常数—严密等级τHemin为34天到8600天，相差200倍，在同一环境条件下，内部水汽含量不超过5000ppm的可靠贮存寿命也相差200倍，τHemin和可靠贮存寿命相当不均衡。更为突出的是，这些标准压氦法固定方案最长候检时间均定性的确定为“1小时”或“0.5小时”和“1小时”；当这些标准使用到预充氦法时，确定的最长候检时间为“立即”、“0.5小时”或“1小时”。对内腔容积约小于0.002cm3或约小于0.006cm3的微型被检件，相应的候检时间长至0.5小时或1小时，会出现大漏被检件的漏检。对大部分内腔容积范围的被检件，在0.5小时或1小时的最长候检时间内，很难或无法将各类被检件的表面吸附 氦漏率均降至高严密等级密封性检测所需的低背景漏率水平，在批量检测中也很难实现对另一背景漏率——检漏仪本底的控制，这也限制了一批所能检测的被检件数量，从而使这些标准及其最新的修改草案中加严判据时的可操作性成为难题。改进氦质谱细检漏的基本判据，特别是改进确定最长候检时间的方法，有效延长最长候检时间，是加严密封性测量漏率判据、进行密封性分级、延长并均衡密封电子元器件可靠贮存寿命的关键。 
现有技术中，曾于2009年在文献中提出过以τHe作为严密等级，但尚未引入更为确切的严密等级τHemin；曾提出过计算加压法最长候检时间和充入法最长候检时间的近似公式，但当时确定最长候检时间的方法尚不明确，最长候检时间近似公式的内涵和表达方式均与现在的正确公式存在明显的差异，而且当最长候检时间超出（1/10）τHemin时偏差较大，适用最长候检时间公式的内腔容积范围受到不应有的限制。有的标准采用了贮存法，其贮存环境气压为P0，但其中氦气分压规定为0.1P0，这样在许多情况下会改变判定的结果。 
基于上述描述，在进行密封电子元器件密封性氦质谱细检漏时，亟需准确确定最长候检时间，能够定量确定最长候检时间和有效拓展贮存候检总时间，并需要改进细检漏的基本判据和确定测量漏率判据的方法。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于定量确定最长候检时间的氦质谱细检漏方法，通过定量确定最长候检时间和有效拓展贮存候检总时间，并以合格被检件的最小氦气交换时间常数——严密等级τHemin为基本判据确定测量漏率判据，可以加严密封性测量漏率判据、进行密封性分级、延长并均衡密封电子元器件可靠贮存寿命。 
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案： 
一种基于定量确定最长候检时间的氦质谱细检漏方法，包括步骤S41：判断单元判断被检件处于空气中等候检测的候检时间是否不大于定量确定的最长候检时间tmax，作为优选，在步骤S41中，最长候检时间tmax通过以下方法得到：相同内腔容积、相同压氦压力时间或预充氦比的密封件L=L0、τHe=τHe0时测量漏率R，衰减至密封件τHe=τHemin时测量漏率判据Rmax的候检时间，其中L为等效标准漏率，L0为粗检漏最小可检漏率，τHe为氦气交换时间常数，τHemin为合格密封件的最小氦气交换时间常数——严密等级，τHe0为粗漏氦气交换时间常数： 
τ He 0 = VP 0 L 0 M He M A
其中，V为被检件内腔容积，P0为标准大气压，MHe为氦气的克分子量，MA为空气的平均克分子量。 
作为优选，在步骤S41中，采用压氦法氦质谱细检漏灵活方案或固定方案，最长候检时间tmax为t2max，当τHemin＞τHe0时，t2max通过以下公式得到： 
t 2 max = τ He min τ He 0 τ He min - τ He 0 { ln ( τ He min τ He 0 ) + ln [ 1 - exp ( - t 1 τ He 0 ) 1 - exp ( - t 1 τ He min ) ] } · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ( 1 )
其中，t1为在压氦箱中对被检件进行压氦的时间。 
当采用压氦法固定方案时，t2max同时应符合公式： 
t 2 max ≤ 1 10 τ He min · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ( 2 )
并由公式（1）（2）得出压氦法固定方案t2max的数值表格，见说明书附图表3。 
在步骤S41中，采用预充氦法氦质谱细检漏灵活方案和固定方案，最长候 检时间tmax为t3max，当τHemin＞τHe0时，t3max通过以下公式得到： 
t 3 max = τ He min τ He 0 τ He min - τ He 0 ln ( τ He min τ He 0 ) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ( 3 )
当采用预充氦法固定方案时，t3max应同时符合公式： 
t 3 max ≤ 1 10 τ He min · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ( 4 )
并由公式（3）（4）得出预充氦法固定方案t3max的数值表格，见说明书附图表4。 
作为优选，可在步骤S2中，采用能有效拓展贮存和候检总时间的贮存法，贮存法的步骤如下: 
对压氦法，将被检件放入压氦箱中，抽真空并压氦压力PE、时间t1之后，将部分尚未抽检被检件保存在总压力为（1+10%）P0、氦气分气压为（1+10%）PEt1/τHemin的压氦箱或贮存箱中贮存，贮存时间不超过严密等级τHemin。最长候检时间t2max从结束贮存开始，取按公式（3）计算得到的t3max。 
对预充氦法，在预充气体压力为（1.05～1.10）P0下，按确定的预充氦比k预充氦密封被检件后，将部分尚未抽检被检件继续贮存在与预充氦气氛相同的预充氦装置或贮存箱中，贮存时间不超过严密等级τHemin，其中k为预充氮氦混合气体中氦气分气压与P0之比。最长候检时间t3max从结束贮存开始，按公式（3）计算得到。 
在包括步骤S44中：判断单元根据测量漏率R判断被检件密封性是否合格，判定步骤可分为以下步骤： 
步骤S441、判断单元判断被检件的测量漏率R是否大于测量漏率判据Rmax，当大于时，则判定被检件密封性不合格，当被检件测量漏率R等于或小于Rmax时，则执行步骤S442； 
步骤S442、进行最小可检漏率L0为1.0Pa·cm3/s的粗检漏，若粗检漏不通过，判定被检件密封性不合格；若粗检漏通过，判定被检件密封性合格。 
作为优选，在步骤S441中，以严密等级τHemin作为氦质谱细检漏的基本判据，由τHemin计算得到测量漏率判据Rmax。 
当采用压氦法氦质谱细检漏时，R为R1，Rmax为R1max。对压氦法固定方案，以t1≤(1/5)τHemin、t2≤t2max为条件，R1max通过以下公式得到： 
R 1 max = VR E t 1 τ He min 2 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ( 5 )
其中，V为固定方案内腔容积分段中的最小内腔容积。并由公式（5）得出压氦法固定方案R1max的数值表格，见说明书附图表1。 
对压氦法灵活方案，R1max通过以下公式得到： 
R 1 max = VP E τ He min [ 1 - exp ( - t 1 τ He min ) ] exp ( - t 2 τ He min ) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ( 6 )
其中，V为被检件的内腔容积，t2为实际的候检时间，但t2应不大于公式（1）中规定的t2max；对采用贮存法的被检件，t2应不大于公式（3）中规定的t3max。 
当采用预充氦法氦质谱细检漏时，R为R2，Rmax为R2max。对预充氦法固定方案，以t3≤t3max为条件，R2max通过以下公式得到： 
R 2 max = VkP 0 τ He min · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ( 7 )
其中，V为固定方案内腔容积分段中的最小内腔容积。并由公式（7）得出预充氦法固定方案R2max的数值表格，见说明书附图表2。 
对预充氦法灵活方案，R2max通过以下公式得到： 
R 2 max = VkP 0 τ He min exp ( - t 3 τ He min ) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ( 8 )
其中，V为被检件的内腔容积，t3为实际的候检时间，但t3应不大于公式（3）中规定的t3max。 
本发明的有益效果为，本发明给出了在密封性检测过程中定量确定细检漏最长候检时间的方法，以合格密封件的最小氦气交换时间常数——严密等级τHemin作为氦质谱细检漏的基本判据，给出了确定测量漏率判据的方法。由说明书附图可见，定量确定的最长候检时间和有效拓展的贮存候检总时间，可远远长于国内外现行相关标准定性确定的1小时或0.5小时，由于在对密封电子元器件进行密封性检测的过程中使用了定量确定的最长候检时间，为降低被检件表面吸附氦漏率，并为控制氦质谱检漏仪本底和实施批量检测，创造了关键的候检时间条件。从而扩展了适用内腔容积范围，加严了判据范围，以不同的严密等级τHemin和可靠贮存寿命，给出了更具可操作性的压氦法和预充氦法氦质谱细检漏方法。 
附图说明
图1为本发明提供的压氦法固定方案严密等级、内腔容积、压氦条件和测量漏率判据R1max的关系表； 
图2为本发明提供的预充氦法氦质谱细检漏固定方案严密等级、内腔容积、预充氦比和测量漏率判据R2max关系表； 
图3为本发明提供的压氦法固定方案L0为1.0Pa·cm3/s时的最长候检时间t2max表； 
图4为本发明提供的预充氦法固定方案L0为1.0Pa·cm3/s时的最长候检时间t3max表； 
图5为本发明提供的压氦法t2max～V典型关系曲线； 
图6为本发明提供的预充氦法t3max～V、τHe0～V典型关系曲线。 
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。 
1、本发明公开了用氦质谱检漏仪以压氦法和预充氦法检测密封电子元器件（以下简称密封件）密封性的细检漏方法，规定了检测的严密等级及测量漏率判据，规定了压氦压力时间、预充氦比、最长候检时间等检测条件和检测程序。 
本方法固定方案适用于对内腔容积V为0.002cm3～200cm3，密封性严密等级τHemin为20d、200d和2000d，且等效标准漏率L不大于1.0Pa·cm3/s的密封件进行细检漏。本方法灵活方案的V和τHemin可在适用的范围灵活规定。本方法特别适用于长寿命、高可靠和宇航用密封件密封性的检测，也可适用于其它密封元件密封性的检测。 
2、以下为本发明用到的相关的术语、符号和定义： 
氦质谱外泄检测法为用氦质谱检漏仪测量经压氦或预充氦后使内部存在氦气的密封件由内向外泄漏的氦气漏率，确定其密封性严密等级的方法。 
等效标准漏率L为将空气假设为单一分子，按分子流模型，在漏孔入口处压力为101.3kPa，出口处压力低于1kPa，温度为25℃±5℃、露点低于-25℃的空气通过漏孔的流量。这是虚拟的等效量，也称为空气标准漏率。 
氦气标准漏率LHe为按分子流模型，在漏孔入口处氦气压力为标准大气压P0，即101.3kPa，出口处氦气压力低于1kPa，温度25℃±5℃的氦气通过漏孔的流量。各种气体标准漏率与其克分子量的平方根成反比： 
L He = M A M He L
式中，MA为空气的平均克分子量，MHe为氦气的克分子量。 
细检漏为对等效标准漏率L不大于1.0Pa·cm3/s，即氦气标准漏率LHe不大于2.69Pa·cm3/s的密封件进行的密封性检测。 
粗检漏为对等效标准漏率L不小于1.0Pa·cm3/s，即氦气标准漏率LHe大于等于2.69Pa·cm3/s的密封件进行的密封性检测。 
粗检漏最小可检漏率L0为对给定的粗检漏方法，保证可检出的最小等效标准漏率。 
氦气交换时间常数τHe为对处于氦气环境中且内部为真空的密封件，内部氦气压力达到（1-1/e）即63.2%环境氦气压力所需要的时间： 
τ He = VP 0 L He = VP 0 L M He M A
式中，V为密封件的内腔容积。 
粗漏氦气交换时间常数τHe0为对应粗检漏最小可检漏率L0的氦气交换时间常数： 
τ He 0 = VP 0 L 0 M He M A
严密等级τHemin为合格被检测密封件允许的最小氦气交换时间常数。 
测量漏率Rmax判据可分为压氦法的测量漏率判据R1max和预充氦法的测量漏率判据R2max，其值为压氦法和预充氦法氦质谱细检漏，对应基本判据——严密等级τHemin，在规定条件下检测时可接收的密封件氦气测量漏率R1和R2的最大值。 
固定方案为对规定的各严密等级和各内腔容积分段，对压氦法规定固定的压氦压力、压氦时间、最长候检时间和测量漏率判据R1max的检测方案；或者对预充氦法规定固定的预充氦比、最长候检时间和测量漏率判据R2max的检测方案。固定方案是具有一定检测偏差的、易于操作的简便方案。 
灵活方案为对给定内腔容积，对固定方案规定的或灵活规定的严密等级，对压氦法灵活规定压氦压力、压氦时间、候检时间和测量漏率判据的检测方案；或者对预充氦法灵活规定预充氦比、候检时间和测量漏率判据的检测方案。灵活方案能更准确地进行检测，但需灵活具体地设计计算检测条件和测量漏率判据。 
3、氦质谱外泄检漏法包括S1压氦（或密封时预充氦）、S2贮存、S3去除吸附氦和S4检测和判定等步骤，所需检测仪器与工装主要有：压氦箱、预充氦装置、检测室、标准漏孔、氦质谱检漏仪等。 
压氦箱应符合如下要求： 
最高应能承受绝对压力为压氦压力的内压及绝对压力为标准大气压的外压； 
箱内初始压力为最高压氦压力时，40h内的压降应小于初始压力的10%。 
预充氦装置，包括密封设备的预充氦装置应符合如下要求： 
预充气体压力为1.05～1.10标准大气压P0； 
预充氮氦混合气体中氦气分气压与P0的预充氦比k的偏差不超过±10%； 
元器件在预充气体中密封。 
检测室应符合如下要求： 
有效容积应能满足检漏要求并尽量小； 
密闭后应能抽真空至5Pa以下； 
应有标准漏孔接口。 
标准漏孔应符合如下要求： 
漏率标称值能校准和覆盖的测量漏率范围应满足检漏要求； 
在校准或检定有效期内使用。 
氦质谱检漏仪应满足相应标准和本检测方法的要求，对判定性细检漏，连接检测室空检时的氦质谱检漏系统稳定本底值应不大于测量漏率判据的1/5。 
工作过程中必须遵守如下安全规程： 
使用的氮气和氦气气瓶应符合安全法规和标准的要求； 
压氦箱和连接管道必须经过1.5倍压氦压力强度试验； 
加压压力应不高于被检元器件所能够承受的压力； 
控制压氦箱加压和排气速率，达到试验压力的加压时间和排气时间均不得小于20s。 
4、在进行氦质谱细检漏时，氦质谱检漏系统要满足以下要求： 
a）检漏系统应按维护制度予以正常维护保养，标准漏孔应按规定周期校准。 
b）启动检漏系统并调整检漏仪工作参数，使检漏仪预热并工作一段时间（比如空检10～30次），采用规定的验证方法（比如连续空检5～10次），证实检漏系统已处于稳定工作状态。在稳定工作状态检漏仪空检时的稳定本底值应不大于测量漏率判据的1/5。 
c）不应针对最大或较大本底，在检漏系统初始空检时将输出指示调为零，特别当本底大于或接近测量漏率判据时，这样会使一些实际上存在泄漏的被检件的输出指示为零，甚至造成漏检。 
d）当检测到测量漏率较大或超过判据的被检件后，应再次采用规定的验证方法（比如空检一到几次），证实检漏系统已处于稳定工作状态，再进行其它被检件的检测。 
e）对抽真空的检测室充气，最好采用清洁的氮气，以利于减轻对检漏系统的氦气污染。 
被检件应该满足以下要求： 
a）应控制被检件焊接材料结构和焊缝、玻璃及陶瓷的表面状况，应减少或清除其表面的指印、焊剂、有机材料，以避免在预充氦、压氦和贮存时表面吸附更多的氦气。 
b）应采取措施，保证被检件不存在不稳定漏孔和密封焊核环外的次腔体。 
c）被检件密封时充入的氮气或氮氦混合气体应为干燥洁净的气体。 
d）除按下面“贮存法”的规定，被检件应保存在干燥清洁且氦气含量正常的空气环境中，保持清洁不被粘污，以避免堵塞漏孔，减轻对氦质谱检漏系统的污染。 
e）凡是经受过氟碳化合物气泡法粗检漏的被检件，在再次压氦细检漏前，均应经受温度125℃、气压不高于10Pa的72小时真空烘培。 
5、下面以压氦法固定方案为例，说明氦质谱外泄检漏法确定测量漏率判据和最长候检时间的程序。 
在进行测试之前，首先要确定压氦法固定方案的测量漏率判据R1max以及最长候检时间t2max。 
本发明提供的严密等级τHemin、适用内腔容积分段，密封件细检漏的压氦条件和测量漏率判据R1max见说明书附图图1。图1中的R1max是对应内腔容积分段最小容积V，按公式（5）计算得到的。 
图1中，压氦压力PE应能被密封件所承受，不应大于8P0，且一般不小于2P0，但内腔容积V≥1cm3时，对薄上盖密封件可不小于P0。表1中PE和压氦时间t1的偏差及图3中t1的偏差均应不超过±5%。 
为本发明提供的压氦法固定方案L0为1.0Pa·cm3/s时的最长候检时间t2max见说明书附图图3。 
图1图3中，“—”表示受t1≤1/5τHemin的限制；“/”表示不必采用；“=”表示受可检测测量漏率的限制；“□”表示受适用τHemin的最大内腔容积Vmax的限制。 
确定最长候检时间的原理如下： 
使相同内腔容积、相同压氦压力时间或预充氦比的密封件L=L0、τHe=τHe0时压氦法（或预充氦法）测量漏率R1(或R2)，衰减至密封件τHe=τHemin时测量漏率判据R1max（或R2max）的候检时间，为从压氦（或预充氦密封）结束至细检漏的最长候检时间。以此作为正确确定最长候检时间的方法。 
压氦法固定方案的最长候检时间的计算方法如下： 
根据以上正确确定最长候检时间的方法，定量计算压氦法最长候检时间t2max的公式见公式（1）。 
对固定方案，为控制τHemin的判断偏差，同时t2max应符合公式（2）。 
将τHe0公式代入公式（1），据公式（1）和（2）作压氦法t2max～V典型关系曲线，如说明书附图图5。图5为压氦法t2max～V典型关系曲线，图6为预充氦法t3max～V、τHe0～V典型关系曲线。图5和图6中，由L≤L0，适用τHemin的最大内腔容积： 
V max = L 0 τ He min P 0 M A M He · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ( 9 )
图5中V0点左下的三角形，为采用定量确定最长候检时间方法和公式（1）后，最长候检时间比定性规定的1小时短时，可避免的检漏盲区；V点右上的三角形或梯形区是采用公式（1）或（2）后，释放出的巨大的候检时间资源区，最长候检时间不是固定的1小时，可达几小时、几十小时，甚至几百、上千小时。图中还表示了粗检漏最小可检漏率L0对t2max、Vmax的显著影响。 
6、压氦法氦质谱细检漏固定方案检测程序如下： 
步骤S1、将被检件放入压氦箱中，压氦箱抽真空至100Pa以下；之后按图1选择的压氦压力PE和时间t1，在不小于20s的时间里，将氦气充入压氦箱中，并在时间t1内保持压氦压力PE。 
步骤S2、将需延长贮存候检总时间的部分未抽检被检件，存放在总压力为（1+10%）P0、氦气分气压为（1+10%）PEt1/τHemin的压氦箱或贮存箱中贮存，贮存时间不超过严密等级τHemin。从结束贮存开始计算候检时间，对采用贮存法的压氦法被检件，最长候检时间t2max取公式（3）的t3max。 
步骤S3、去除结束压氦或贮存被检件的表面吸附氦，可采用自然存放去除，用干燥空气、氮气或二氧化碳吹淋可加速，也可以加温烘焙或加温真空烘焙，而且提高烘焙温度比延长烘焙时间更有效。 
另外，去除过程不应对被检件造成直接或潜在的损伤，所用时间应保证在t2max时间内完成被检件的检测，一般不宜超过（1/2）t2max。需经验证，去除后被检件表面吸附氦形成的附加漏率——吸附漏率应不大于测量漏率判据的1/5。验证可采用相同外形外表的3只比对样品进行，这些样品是已经检测为不漏的密封件；也可采用质量受控的本批被检件，取首先检测的前10只中测试漏率处于低值的3只样品，可认为它们的真实测量漏率接近于零，将测试漏率减去检漏仪稳定本底值即为吸附漏率。 
步骤S4、检漏仪检测被检件的实测测量漏率Rt，给出被检件的测量漏率R1，并判定被检件的密封性是否合格，具体包括以下步骤： 
步骤S41、判断单元判断被检件处于空气中的候检时间是否不大于最长候检时间t2max，如果是，则执行步骤S42。 
步骤S42、检漏仪检测被检件的实测测量漏率Rt。或判断单元判断检漏仪 检测被检件所经历的时间是否达到预设时间t0，或检测到的实测测量漏率Rt是否小于或等于测量漏率判据R1max，只要以上两个条件满足一个，则读取检漏仪实测测量漏率Rt。 
预设时间t0通过以下方式确定：通过空检检测室确定检漏系统可保证本底不大于测量漏率判据1/5的时间，即为检测仪读取被检件实测测量漏率Rt的时间——预设时间t0。t0可根据检漏仪和检测室的不同，在检验文件中规定。若仅为判定，只要显示的实测测量漏率Rt不大于测量漏率判据R1max，便可读取实测测量漏率Rt数值，判定细检漏测量漏率R1等于或小于R1max，并结束该被检件的细漏检测。 
步骤S43、判断单元判断检漏系统本底值和被检件经去除后的吸附漏率最大值是否大于可接收测量漏率判据R1max的1/5，若不大于，则将步骤S42中的测量漏率Rt作为被检件的测量漏率R1；若吸附漏率大于R1max的1/5，则将实测测量漏率Rt减去吸附漏率的值作为被检件的测量漏率R1。 
步骤S44、判断单元根据步骤S43中的测量漏率R1判断被检件的密封性是否合格。 
具体判断过程为：当被检件的测量漏率R1大于图1确定的R1max时，判定被检件密封性不合格。当被检件测量漏率R1等于和小于R1max时，应进行最小可检漏率L0为1.0Pa·cm3/s的粗检漏。若粗检漏不通过，判定被检件密封性不合格；若粗检漏通过，判定被检件密封性合格。 
7、压氦法灵活方案和压氦法固定方案的测量过程大体相同，不同之处在于以下方面： 
在步骤S1中，将被检件放入压氦箱中，压氦箱抽真空至100Pa以下；之后按确定压氦法灵活方案的测量漏率判据R1max时选择的压氦压力PE和时间t1， 在不小于20s的时间里，将氦气充入压氦箱中，并在时间t1内保持压氦压力PE。 
压氦法灵活方案测量漏率判据R1max的确定过程如下： 
压氦法灵活方案以密封件的L≤L0=1.0Pa·cm3/s，可检测量漏率判据≥1.0×10-7Pa·cm3/s（在内腔容积V≤0.2cm3时可≥2×10-8Pa·cm3/s）为条件，对密封件的内腔容积V和规定的τHemin，选择PE、t1，依据实际的候检时间t2，其中t2应不大于公式（1）规定的t2max，按公式（6）计算密封件的测量漏率判据R1max。 
在步骤S41中，被检件处于空气中的实际候检时间为候检时间t2，并且t2不应超过公式（1）中的最长候检时间t2max。 
在步骤S44中，具体判断过程为：当被检件的测量漏率R1大于按公式（6）确定的R1max时，判定被检件密封性不合格。当被检件测量漏率R1等于和小于R1max时，应进行最小可检漏率L0为1.0Pa·cm3/s的粗检漏。若粗检漏不通过，判定被检件密封性不合格；若粗检漏通过，判定被检件密封性合格。 
8、预充氦法可分为固定方案和灵活方案，预充氦法和压氦法的测量过程大体相同，确定测量漏率判据和最长候检时间程序的不同之处在于以下方面： 
预充氦法固定方案测量漏率判据R2max的计算方法为：预充氦法固定方案，对各严密等级τHemin、适用内腔容积分段，密封件细检漏的预充氦比和测量漏率判据R2max见说明书附图图2。图2中R2max是对应内腔容积分段最小容积V，按公式（7）计算得到的。 
预充氦法固定方案L0为1.0Pa·cm3/s时的最长候检时间t3max见说明书附图图4。 
在图2图4中，“□”表示受适用τHemin的最大内腔容积Vmax的限制。 
预充氦法灵活方案测量漏率判据R2max的计算方法为：以密封件L≤L0=1.0Pa·cm3/s，可检测量漏率判据≥1.0×10-7Pa·cm3/s为条件，对密封件的内腔容积V和规定的τHemin，在0.05～1范围选择k，依据实际的候检时间t3，其中t3应不大于公式（3）规定的t3max，按公式（8）计算密封件的测量漏率判据R2max。 
预充氦法最长候检时间的计算方法如下所示: 
按正确确定最长候检时间的原理，定量计算预充氦法最长候检时间t3max的公式见公式（3）。 
对固定方案，为控制τHemin的判断偏差，t3max同时应符合公式（4）。 
将τHe0公式代入公式（3），据公式（3）、（4）和τHe0公式作预充氦法t3max～V、τHe0～V典型关系曲线，如说明书附图图6所示。图6不仅表示了t3max与V的关系，还表示了τHe0与V的关系、τHemin对t3max的影响。 
9、预充氦法细检漏和压氦法细检漏检测程序不同之处在于以下几个方面： 
在步骤S1之前，往被检件中充入气体的步骤为，在预充气体压力为（1.05～1.10）P0下，按确定的预充氦比k预充氦密封被检件。其中k为预充氮氦混合气体中氦气分气压与P0的预充氦比。 
如果采用步骤S2贮存法，则继续贮存在与预充氦气份相同的预充氦装置或贮存箱中，贮存时间不超过严密等级τHemin。从结束贮存开始计算候检时间。 
在步骤S3中，表面吸附氦的去除方法和要求同压氦法固定方案相同，但将t2max改为t3max。 
在步骤S41中，如果是预充氦法固定方案，则将最长候检时间t2max改为图4确定的最长候检时间t3max，若为预充氦法灵活方案，则候检时间为实际的候检时间t3，但t3的值应不大于公式（3）中的最长候检时间t3max。 
在步骤S42和步骤S43中，将R1max改为R2max，R1改为R2。 
在步骤S44中，如果是预充氦法固定方案，当被检件的测量漏率R2大于图2（如果是预充氦法灵活方案，则为按公式（8））确定的测量漏率判据R2max时，判定被检件密封性不合格。当被检件测量漏率R2等于和小于R2max时，应进行最小可检漏率P0为1.0Pa·cm3/s的粗检漏。若粗检漏不通过，判定被检件密封性不合格；若粗检漏通过，判定被检件密封性合格。 
10、采用本发明专利提出的氦质谱细检漏方法，定量确定了最长候检时间，可有效拓展贮存候检总时间，以严密等级τHemin确定测量漏率判据，用以改进压氦法和预充氦法氦质谱细检漏企业标准、行业标准、国家标准、国家军用标准和国际电工委员会标准，可使最长候检时间及与之相关的降低被检件表面吸附漏率、控制检漏仪本底等检测条件更具可操作性。从而可以加严密封性严密等级和测量漏率判据，进行严密等级分级，提高密封元器件的可靠贮存寿命，满足不同装备，包括要求高可靠长贮存寿命装备和宇航装备的需要。 
以上结合具体实施案例描述了本发明的技术方法。这些描述只是为了解释本发明的方法，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。 

Claims (4)

1.一种基于定量确定最长候检时间的氦质谱细检漏方法，包括步骤S41：判断单元判断被检件处于空气中等候检测的候检时间是否不大于定量确定的最长候检时间tmax，其特征在于：在步骤S41中，最长候检时间tmax通过以下方法得到：相同内腔容积、相同压氦压力时间或预充氦比的密封件L=L0、τHe=τHe0时测量漏率R，衰减至密封件τHe=τHemin时测量漏率判据Rmax的候检时间，其中L为等效标准漏率，L0为粗检漏最小可检漏率，τHe为氦气交换时间常数，τHemin为合格密封件的最小氦气交换时间常数——严密等级，τHe0为粗漏氦气交换时间常数：
τ He 0 = VP 0 L 0 M He M A
其中，V为被检件内腔容积，P0为标准大气压，MHe为氦气的克分子量，MA为空气的平均克分子量。
2.根据权利要求1所述的定量确定氦质谱细检漏最长候检时间的方法，其特征在于：在步骤S41中，采用压氦法氦质谱细检漏灵活方案或固定方案，最长候检时间tmax为t2max，当τHemin＞τHe0时，t2max通过以下公式得到：
t 2 max = τ He min τ He 0 τ He min - τ He 0 { ln ( τ He min τ He 0 ) + ln [ 1 - exp ( - t 1 τ He 0 ) 1 - exp ( - t 1 τ He min ) ] } . . . ( 1 )
其中，t1为在压氦箱中对被检件进行压氦的时间。
当采用压氦法固定方案时，t2max同时应符合公式：
t 2 max ≤ 1 10 τ He min . . . ( 2 )
并由公式（1）（2）得出压氦法固定方案t2max的数值表格。
在步骤S41中，采用预充氦法氦质谱细检漏灵活方案和固定方案，最长候检时间tmax为t3max，当τHemin＞τHe0时，t3max通过以下公式得到：
t 3 max = τ He min τ He 0 τ He min - τ He 0 ln ( τ He min τ He 0 ) . . . ( 3 )
当采用预充氦法固定方案时，t3max应同时符合公式：
t 3 max ≤ 1 10 τ He min . . . ( 4 )
并由公式（3）（4）得出预充氦法固定方案t3max的数值表格。
3.根据权利要求1所述的基于定量确定最长候检时间的氦质谱细检漏方法，其特征在于：可在步骤S2中，采用能有效拓展贮存和候检总时间的贮存法，贮存法的步骤如下:
对压氦法，将被检件放入压氦箱中，抽真空并压氦压力PE、时间t1之后，将部分尚未抽检被检件保存在总压力为（1+10%）P0、氦气分气压为（1+10%）PEt1/τHemin的压氦箱或贮存箱中贮存，贮存时间不超过严密等级τHemin。最长候检时间t2max从结束贮存开始，取按公式（3）计算得到的t3max。
对预充氦法，在预充气体压力为（1.05～1.10）P0下，按确定的预充氦比k预充氦密封被检件后，将部分尚未抽检被检件继续贮存在与预充氦气氛相同的预充氦装置或贮存箱中，贮存时间不超过严密等级τHemin，其中k为预充氮氦混合气体中氦气分气压与P0之比。最长候检时间t3max从结束贮存开始，按公式（3）计算得到。
4.根据权利要求1所述的基于定量确定最长候检时间的氦质谱细检漏方法，包括判断步骤S44：判断单元根据测量漏率R判断被检件密封性是否合格，判定步骤可分为以下步骤：
步骤S441、判断单元判断被检件的测量漏率R是否大于测量漏率判据Rmax，当大于时，则判定被检件密封性不合格，当被检件测量漏率R等于或小于Rmax时，则执行步骤S442；
步骤S442、进行最小可检漏率L0为1.0Pa·cm3/s的粗检漏，若粗检漏不通过，判定被检件密封性不合格；若粗检漏通过，判定被检件密封性合格。
其特征在于：以严密等级τHemin作为氦质谱细检漏的基本判据，由τHemin计算得到测量漏率判据Rmax。
当采用压氦法氦质谱细检漏时，R为R1，Rmax为R1max。对压氦法固定方案，以t1≤(1/5)τHemin、t2≤t2max为条件，R1max通过以下公式得到：
R 1max = VP E t 1 τ He min 2 . . . ( 5 )
其中，V为固定方案内腔容积分段中的最小内腔容积。并由公式（5）得出压氦法固定方案R1max的数值表格。
对压氦法灵活方案，R1max通过以下公式得到：
R 1max = VP E τ He min [ 1 - exp ( - t 1 τ He min ) ] exp ( - t 2 τ He min ) . . . ( 6 )
其中，V为被检件的内腔容积，t2为实际的候检时间，但t2应不大于公式（1）中规定的t2max；对采用贮存法的被检件，t2应不大于公式（3）中规定的t3max。
当采用预充氦法氦质谱细检漏时，R为R2，Rmax为R2max。对预充氦法固定方案，以t3≤t3max为条件，R2max通过以下公式得到：
R 2max = VkP 0 τ He min . . . ( 7 )
其中，V为固定方案内腔容积分段中的最小内腔容积。并由公式（7）得出预充氦法固定方案R2max的数值表格。
对预充氦法灵活方案，R2max通过以下公式得到：
R 2max = VkP 0 τ He min exp ( - t 3 τ He min ) . . . ( 8 )
其中，V为被检件的内腔容积，t3为实际的候检时间，但t3应不大于公式（3）中规定的t3max。
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