CN114427938A - 一种多组分质谱泄漏检测装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及真空泄漏检测技术领域，具体而言，涉及一种多组分质谱泄漏检测装置，包括累积检漏法组件、质谱分析组件、动态检漏法组件以及抽空机组，其中：累积检漏法组件包括累积检漏法接口、累积检漏室以及第一真空计；质谱分析组件包括质谱分析室、四极质谱计以及第二真空计；动态检漏法组件包括动态检漏法接口、动态检漏室以及第三真空计；抽空机组包括涡轮分子泵、吸附泵以及前级机械泵。本申请可以实现多种组分示漏气体的测量，可以满足微小、中等、较大漏率等现有密封器件工业生产过程中的全范围漏率检测需求，既可以提高检测效率，又可以避免较大漏率对微小漏率的干扰，提高产品抗示漏气体中毒能力。
Description
技术领域
本申请涉及真空泄漏检测技术领域，具体而言，涉及一种多组分质谱泄漏检测装置。
背景技术
质谱泄漏检测技术是在真空检漏技术领域里应用最为广泛的一种，具有检漏灵敏度高、仪器响应快、操作简便、安全高效、成本较低、用途广泛等，在航天、航空、能源、医药等众多领域得到广泛的应用。
一方面，传统的质谱泄漏检测主要采用氦质谱检漏仪来实现，然而氦气属于不可再生资源，价格越来越高，工业生产过程中越来越多的单位迫切希望采用其它易提取的低成本气体替代传统氦示漏气体，从而大幅减小企业检漏成本。另一方面，市场上成熟的氦质谱检漏仪一般只能实现10-12Pa·m3/s～10-3Pa·m3/s量级范围内的漏率检测，随着技术的进步，为满足长寿命、高可靠性要求，越来越多的产品，如高性能电子元器件、微波器件、红外探测器杜瓦等，需要能实现10-12Pa·m3/s量级以下的漏率测量，现有氦质谱检漏仪无法满足要求。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种多组分质谱泄漏检测装置，采用四极质谱计代替传统的氦质谱检漏仪，实现多组分泄漏率测量以及超宽范围漏率精确测量。
为了实现上述目的，本申请提供了一种多组分质谱泄漏检测装置，包括累积检漏法组件、质谱分析组件、动态检漏法组件以及抽空机组，其中：累积检漏法组件包括累积检漏法接口、累积检漏室以及第一真空计，第一真空计与累积检漏室连接，累积检漏法接口通过第一电动阀与累积检漏室连接；质谱分析组件包括质谱分析室、四极质谱计以及第二真空计，四极质谱计和第二真空计均与质谱分析室连接；动态检漏法组件包括动态检漏法接口、动态检漏室以及第三真空计，第三真空计与动态检漏室连接，动态检漏法接口通过第二电动阀与动态检漏室连接；抽空机组包括涡轮分子泵、吸附泵以及前级机械泵，前级机械泵通过第十三电动阀与涡轮分子泵连接；累积检漏室通过第三电动阀与质谱分析室连接，通过第七电动阀与涡轮分子泵的入口连接，通过第六电动阀与前级机械泵连接；质谱分析室通过第四电动阀与动态检漏室连接，通过第八电动阀与涡轮分子泵的入口连接，通过第九电动阀与吸附泵连接；动态检漏室通过第十电动阀与涡轮分子泵的出口连接，通过第十一电动阀与前级机械泵连接。
进一步的，累积检漏法组件还包括第一校准漏孔，第一校准漏孔通过第五电动阀与累积检漏室连接。
进一步的，动态漏检法组件还包括第二校准漏孔，第二校准漏孔通过第十二电动阀与动态检漏室连接。
进一步的，第一校准漏孔是漏率≤1×10-10Pa·m3/s的标准漏孔。
进一步的，第二校准漏孔是漏率在10-8Pa·m3/s量级的标准漏孔。
进一步的，四极质谱仪检测的质量数为100amu-1024amu。
进一步的，累积检漏法接口采用全金属密封接口结构。
进一步的，动态检漏法接口采用非金属密封接口结构。
进一步的，通过累积检漏法组件能够实现1×10-15Pa·m3/s-1×10-10Pa·m3/s范围的泄漏率测量。
进一步的，通过动态检漏法组件能够实现1×10-11Pa·m3/s-1×10-3Pa·m3/s范围的泄漏率测量。
本发明提供的一种多组分质谱泄漏检测装置，具有以下有益效果：
本申请基于四极质谱计多组分分压力测量功能，可以实现多种组分示漏气体的测量，可以满足不同应用场合下的工质气体质谱泄漏检测需求；采用累积检漏法和动态检漏法耦合使用，可以满足微小、中等、较大漏率等现有密封器件工业生产过程中的全范围漏率检测需求；采用抽空机组共用，而累积检漏室和动态检漏室分开设计，既可以提高检测效率，又可以避免较大漏率对微小漏率的干扰，提高产品抗示漏气体中毒能力。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例提供的多组分质谱泄漏检测装置的示意图；
图中：1-累积检漏法接口、2-动态检漏法接口、3-第一真空计、4-第一电动阀、5-四极质谱计、6-第二真空计、7-第二电动阀、8-第三真空计、9-累积检漏室、10-第三电动阀、11-质谱分析室、12-第四电动阀、13-动态检漏室、14-第五电动阀、15-第六电动阀、16-第七电动阀、17-第八电动阀、18-第九电动阀、19-第十电动阀、20-第十一电动阀、21-第十二电动阀、22-第一校准漏孔、23-涡轮分子泵、24-吸附泵、25-第二校准漏孔、26-第十三电动阀、27-前级机械泵。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
如图1所示，本申请提供了一种多组分质谱泄漏检测装置，包括累积检漏法组件、质谱分析组件、动态检漏法组件以及抽空机组，其中：累积检漏法组件包括累积检漏法接口1、累积检漏室9以及第一真空计3，第一真空计3与累积检漏室9连接，累积检漏法接口1通过第一电动阀4与累积检漏室9连接；质谱分析组件包括质谱分析室11、四极质谱计5以及第二真空计6，四极质谱计5和第二真空计6均与质谱分析室11连接；动态检漏法组件包括动态检漏法接口2、动态检漏室13以及第三真空计8，第三真空计8与动态检漏室13连接，动态检漏法接口2通过第二电动阀7与动态检漏室13连接；抽空机组包括涡轮分子泵23、吸附泵24以及前级机械泵27，前级机械泵27通过第十三电动阀26与涡轮分子泵23连接；累积检漏室9通过第三电动阀10与质谱分析室11连接，通过第七电动阀16与涡轮分子泵23的入口连接，通过第六电动阀15与前级机械泵27连接；质谱分析室11通过第四电动阀12与动态检漏室13连接，通过第八电动阀17与涡轮分子泵23的入口连接，通过第九电动阀18与吸附泵24连接；动态检漏室13通过第十电动阀19与涡轮分子泵23的出口连接，通过第十一电动阀20与前级机械泵27连接。
具体的，本申请实施例提供的多组分质谱泄漏检测装置采用四极质谱计5代替传统的氦质谱检漏仪，实现多组分泄漏率测量，通过耦合累积检漏法和动态检漏法，实现超宽范围漏率精确测量，具有示漏气体种类多、漏率测量范围宽、抗示漏气体中毒能力强、检测效率高等优点，仅需一台泄漏检测装置就可满足1×10-15Pa·m3/s-1×10-3Pa·m3/s漏率范围内多种示漏气体的漏率测量需求。其中，累积检漏法组件由累积检漏法接口1、累积检漏室9、电动阀门和第一真空计3组成，需要测量的被检件安装在累积检漏法接口1上，累积检漏室9按照极高真空要求进行设计、腔体内表面进行抛光、钝化和600℃以上烧氢处理，降低材料表面放气速率，所有连接接口均采用全金属密封结构设计。质谱分析组件由质谱分析室11、四极质谱计5、第二真空计6和电动阀门组成，通过电动阀门实现质谱分析室11与累积检漏室9或动态检漏室13连通，利用四极质谱计5实现质谱分析室11内残余示漏气体分压力测量，质谱分析室11按照极高真空要求进行设计、腔体内表面进行抛光、钝化和600℃以上烧氢处理，降低材料表面放气速率，所有连接接口均采用全金属密封结构设计。动态检漏法组件由动态检漏法接口2、动态检漏室13、电动阀门和第三真空计8组成，需要测量的被检件安装在动态检漏法接口2上，动态检漏室13按照高真空要求进行设计、腔体内表面进行钝化处理，本底漏气速率小于1×10-11Pa·m3/s，所有连接接口均采用非金属密封结构设计。抽空机组由涡轮分子泵23、吸附泵24、前级机械泵27和相应的阀门组成，为累积检漏室9、质谱分析室11和动态检漏室13提供真空条件，涡轮分子泵23采用启动压力高、压缩比大的高性能涡轮分子泵23，入口采用金属密封结构设计，一般为DN63CF、DN100CF等，具体需根据被检件的腔体容积确定，吸附泵24采用对H2、H2O等气体抽速大，而对He、Ar等惰性气体抽速小的气体捕集式吸附泵24，如低温泵、吸气泵等。
进一步的，累积检漏法组件还包括第一校准漏孔22，第一校准漏孔22通过第五电动阀14与累积检漏室9连接。第一校准漏孔22主要用于累积检漏室9泄漏信号的累积。
进一步的，动态漏检法组件还包括第二校准漏孔25，第二校准漏孔25通过第十二电动阀21与动态检漏室13连接。第二校准漏孔25主要用于动态检漏室13泄漏信号的累积。
进一步的，第一校准漏孔22是漏率≤1×10-10pa·m3/s的标准漏孔。第一校准漏孔22选择标称漏率在1×10-10Pa·m3/s以下的标准漏孔，以满足1×10-10Pa·m3/s-1×10- 1SPa·m3/s范围漏率测量需求。
进一步的，第二校准漏孔25是漏率在10-8Pa·m3/s量级的标准漏孔。第二校准漏孔25选择标称漏率在10-8Pa·m3/量级的标准漏孔，以满足1×10-11Pa·m3/s-1×10-3Pa·m3/s范围漏率测量需求。
进一步的，四极质谱计5检测的质量数为100amu-1024amu。四极质谱计5最小可检测分压力小于2×10-10pa，质量数范围根据测量气体组分最大质量数确定，一般为100amu-1024amu。
进一步的，累积检漏法接口1采用全金属密封接口结构。累积检漏法接口1采用全金属密封接口设计，一般为DN16CF、DN35CF、4VCR以及8VCR等，具体需根据被检件的腔体容积确定。
进一步的，动态检漏法接口2采用非金属密封接口结构。动态检漏法接口2采用非金属密封接口设计，一般为DN16KF、DN25KF等，具体需根据被检件的腔体容积确定。
进一步的，通过累积检漏法组件能够实现1×10-15Pa·m3/s-1×10-10Pa·m3/s范围的泄漏率测量。通过累积检漏法组件采用累积检漏法实现1×10-15Pa.m3/s-1×10-10Pa·m3/s范围微小漏率的测量。
进一步的，通过动态检漏法组件能够实现1×10-11Pa·m3/s-1×10-3Pa·m3/s范围的泄漏率测量。通过动态检漏法组件采用动态检漏法的逆扩散检漏原理实现1×10-7Pa·m3/s-1×10-3Pa·m3/s范围大漏率的测量，采用动态检漏法的正扩散检漏原理实现1×10- 11Pa·m3/s-1×10-7pa·m3/s范围中间量级漏率的测量。
具体的，本申请实施例基于四极质谱计5的分压力测量功能，可以实现多种组分示漏气体的测量，下面结合具体的检测过程对本申请实施例做进一步的说明：
首先依次启动前级机械泵27、第十三电动阀26、涡轮分子泵23、第二真空计6；当第二真空计6显示质谱分析室11压力小于1×10-3pa时，启动四极质谱计5，根据被检件拟采用的示漏气体种类，设定四极质谱计5测量气体特征峰，自动记录泄漏测量过程中该特征峰离子强度值，通常测量氢气泄漏确定特征峰为M/e＝2，氦气泄漏确定特征峰为M/e＝4。
采用累积检漏法开展被检件泄漏率检测时，将被检件安装在累积检漏法接口1处，关闭第十三电动阀26，打开第六电动阀15对累积检漏室9进行抽空；当第一真空计3显示累积检漏室9压力小于10Pa后，关闭第八电动阀17和第六电动阀15，打开第九电动阀18、第七电动阀16和第十三电动阀26，对累积检漏室9进行抽高真空；当第一真空计3显示累积检漏室9压力小于1×10-3Pa时，打开第三电动阀10，关闭第七电动阀16；第二真空计6显示质谱分析室11压力小于5×10-6Pa时，打开第九电动阀18，关闭第八电动阀17，进行一次累积检漏室9本底泄漏信号累积；累积完成后，打开第五电动阀14和第八电动阀17，当第二真空计6显示质谱分析室11压力降低到5×10-6pa时，关闭第八电动阀17，进行一次累积检漏室9校准漏孔泄漏信号累积；累积完成后，打开第八电动阀17，关闭第五电动阀14，当第二真空计6显示质谱分析室11压力降低到5×10-6Pa时，关闭第八电动阀17，并对被检件施加示漏气体，进行一次累积检漏室9被检件泄漏信号累积；根据本底累积泄漏信号上升速率、校准漏孔累积泄漏信号上升速率、被检件累积泄漏信号上升速率和校准漏孔标称值，自动计算获得被检件泄漏率。
采用动态检漏法开展被检件泄漏率检测时，将被检件安装在动态检漏法接口2处，关闭第十三电动阀26，打开第十一电动阀20，对动态检漏室13进行抽空；当第三真空计8显示动态检漏室13压力小于1000Pa后，打开第十三电动阀26，关闭第十一电动阀20；当第三真空计8显示动态检漏室13压力稳定且大于10Pa时，记录质谱分析室11本底泄漏信号值，打开第十二电动阀21，记录四极质谱计5指示稳定后的质谱分析室11校准漏孔泄漏信号值；当第三真空计8显示动态检漏室13压力小于10Pa后，打开第四电动阀12，关闭第十电动阀19，对动态检漏室13抽高真空，当第二真空计6指示质谱分析室11压力稳定后，打开第十二电动阀21，记录四极质谱计5指示稳定后的质谱分析室11校准漏孔泄漏信号值；关闭第十二电动阀21，待四极质谱计5指示的质谱分析室11泄漏信号值降至本底后，对被检件施加示漏气体，记录四极质谱计5指示稳定后的质谱分析室11被检件泄漏信号值；根据本底泄漏信号值、校准漏孔泄漏信号值、被检件泄漏信号值和校准漏孔标称值，自动计算获得被检件泄漏率。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多组分质谱泄漏检测装置，其特征在于，包括累积检漏法组件、质谱分析组件、动态检漏法组件以及抽空机组，其中：
所述累积检漏法组件包括累积检漏法接口、累积检漏室以及第一真空计，所述第一真空计与所述累积检漏室连接，所述累积检漏法接口通过第一电动阀与所述累积检漏室连接；
所述质谱分析组件包括质谱分析室、四极质谱计以及第二真空计，所述四极质谱计和所述第二真空计均与所述质谱分析室连接；
所述动态检漏法组件包括动态检漏法接口、动态检漏室以及第三真空计，所述第三真空计与所述动态检漏室连接，所述动态检漏法接口通过第二电动阀与所述动态检漏室连接；
所述抽空机组包括涡轮分子泵、吸附泵以及前级机械泵，所述前级机械泵通过第十三电动阀与所述涡轮分子泵连接；
所述累积检漏室通过第三电动阀与所述质谱分析室连接，通过第七电动阀与所述涡轮分子泵的入口连接，通过第六电动阀与所述前级机械泵连接；
所述质谱分析室通过第四电动阀与所述动态检漏室连接，通过第八电动阀与所述涡轮分子泵的入口连接，通过第九电动阀与所述吸附泵连接；
所述动态检漏室通过第十电动阀与所述涡轮分子泵的出口连接，通过第十一电动阀与所述前级机械泵连接。
2.如权利要求1所述的多组分质谱泄漏检测装置，其特征在于，所述累积检漏法组件还包括第一校准漏孔，所述第一校准漏孔通过第五电动阀与所述累积检漏室连接。
3.如权利要求1所述的多组分质谱泄漏检测装置，其特征在于，所述动态漏检法组件还包括第二校准漏孔，所述第二校准漏孔通过第十二电动阀与所述动态检漏室连接。
4.如权利要求2所述的多组分质谱泄漏检测装置，其特征在于，所述第一校准漏孔是漏率≤1×10-10Pa·m3/s的标准漏孔。
5.如权利要求3所述的多组分质谱泄漏检测装置，其特征在于，所述第二校准漏孔是漏率在10-8Pa·m3/s量级的标准漏孔。
6.如权利要求1所述的多组分质谱泄漏检测装置，其特征在于，所述四极质谱仪检测的质量数为100amu-1024amu。
7.如权利要求1所述的多组分质谱泄漏检测装置，其特征在于，所述累积检漏法接口采用全金属密封接口结构。
8.如权利要求1所述的多组分质谱泄漏检测装置，其特征在于，所述动态检漏法接口采用非金属密封接口结构。
9.如权利要求1所述的多组分质谱泄漏检测装置，其特征在于，通过所述累积检漏法组件能够实现1×10-15Pa·m3/s-1×10-10Pa·m3/s范围的泄漏率测量。
10.如权利要求1所述的多组分质谱泄漏检测装置，其特征在于，通过所述动态检漏法组件能够实现1×10-11Pa·m3/s-1×10-3Pa·m3/s范围的泄漏率测量。
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2021
- 2021-12-08 CN CN202111494803.3A patent/CN114427938B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114427938B (zh) | 2024-03-15 |
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Legal Events
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