密封器件壓氦和預(yù)充氦細(xì)檢漏過(guò)程中環(huán)境氦分壓的影響
分別推導(dǎo)和分析了環(huán)境大氣氦分壓對(duì)壓氦法的影響,地球干潔大氣氦分壓對(duì)預(yù)充氦法和預(yù)充氦密封器件壓氦法復(fù)檢的影響。證明對(duì)于壓氦法,不需要考慮地球干潔大氣氦分壓的影響。但是如果候檢室環(huán)境大氣氦分壓顯著升高,對(duì)于內(nèi)腔有效容積大,且等效標(biāo)準(zhǔn)漏率小的密封器件,會(huì)加大測(cè)量漏率值,所以壓氦后,被檢器件應(yīng)盡快離開壓氦設(shè)備所在的房間。對(duì)于預(yù)充氦法,地球干潔大氣氦分壓會(huì)使測(cè)量漏率通過(guò)極大值后出現(xiàn)極小值,且當(dāng)候檢時(shí)間與內(nèi)腔有效容積之比大于100 h/cm3 時(shí),極小值點(diǎn)的氣流仍處于分子流狀態(tài),不能靠粗檢鑒別,所以需壓氦法復(fù)檢加粗檢,才能防止漏檢。另外,地球干潔大氣氦分壓會(huì)使預(yù)充氦法候檢時(shí)間的第一特征點(diǎn)變大,從而擴(kuò)大了需壓氦法復(fù)檢加粗檢的范圍,但第二特征點(diǎn)不變,也不影響壓氦法復(fù)檢加粗檢的結(jié)果。
密封器件的氦質(zhì)譜細(xì)檢漏技術(shù)細(xì)分為壓氦法(即背壓法) 和預(yù)充氦法兩種。D A Howl 等首先給出了壓氦法測(cè)量漏率Re 與等效標(biāo)準(zhǔn)漏率L 的關(guān)系,并指出該關(guān)系對(duì)應(yīng)的氣流狀態(tài)為分子流,文獻(xiàn)指出將壓氦法測(cè)量漏率與等效標(biāo)準(zhǔn)漏率關(guān)系式中第一個(gè)括號(hào)刪掉,就得到預(yù)充氦法的相應(yīng)關(guān)系式。無(wú)論是壓氦法還是預(yù)充氦法,在公式推導(dǎo)中都假定候檢期間環(huán)境大氣中不存在氦分壓。然而,實(shí)際上地球干潔大氣中含有少量氦氣;壓氦時(shí)通常會(huì)產(chǎn)生檢漏用氦氣對(duì)環(huán)境大氣的污染,使環(huán)境氦分壓超過(guò)地球干潔大氣中的氦分壓。因此,推導(dǎo)和分析環(huán)境大氣中氦分壓對(duì)壓氦法和預(yù)充氦法的影響是十分必要的。
1、環(huán)境氦分壓對(duì)壓氦法的影響
為了得到環(huán)境大氣中氦分壓對(duì)壓氦法的影響,有必要從真空系統(tǒng)的抽氣方程出發(fā),按壓氦法的步驟,重新推導(dǎo)Re 與L 的關(guān)系。
(1) 壓氦結(jié)束后密封器件內(nèi)部的氦分壓
分子流下,可以只考慮所關(guān)心氣體的分壓力。所以,對(duì)于腔內(nèi)原本不含氦氣的密封器件,不論腔內(nèi)是否含有其他氣體,壓氦結(jié)束后密封器件內(nèi)部的氦分壓為
式中,pt1 為壓氦結(jié)束后密封器件內(nèi)部的氦分壓,pe為壓氦期間密封器件外部( 即壓氦箱內(nèi)) 的氦氣絕對(duì)壓力,UHe為密封器件漏孔對(duì)氦氣的的流導(dǎo),V 為密封器件內(nèi)腔的有效容積,t 1為壓氦時(shí)間。p t1不受環(huán)境大氣中氦分壓的影響。
(2) 檢漏前密封器件內(nèi)腔的氦分壓
顧及到候檢環(huán)境大氣中氦分壓的影響時(shí),候檢期間密封器件漏孔的漏率為
式中,qHe為候檢期間密封器件漏孔對(duì)氦氣的漏率,pHe為候檢期間密封器件內(nèi)腔的氦分壓,p He,0為候檢環(huán)境大氣中的氦分壓。
將式(2) 代入真空系統(tǒng)的抽氣方程,得到
式中,pt2e為壓氦法檢漏前密封器件內(nèi)腔的氦分壓,t 2e為壓氦法的候檢時(shí)間。
(3) 檢漏時(shí)氦氣經(jīng)過(guò)漏孔的測(cè)量漏率
由于檢漏時(shí)密封器件處于真空環(huán)境中,分子流下,氦氣經(jīng)過(guò)漏孔的測(cè)量漏率為
結(jié)論
(1) 對(duì)于壓氦法,不需要考慮地球干潔大氣氦分壓的影響。但是如果候檢環(huán)境大氣氦分壓顯著升高,對(duì)于內(nèi)腔有效容積大,且等效標(biāo)準(zhǔn)漏率小的密封器件,會(huì)加大測(cè)量漏率值,所以壓氦結(jié)束后,被檢器件應(yīng)盡快離開壓氦設(shè)備所在的房間。
(2) 對(duì)于預(yù)充氦法,地球干潔大氣氦分壓會(huì)使測(cè)量漏率通過(guò)極大值后出現(xiàn)極小值,且當(dāng)候檢時(shí)間與內(nèi)腔有效容積之比大于100 h/ cm3 時(shí),極小值點(diǎn)仍處于分子流范圍,不能靠粗檢法鑒別,所以需輔以壓氦法復(fù)檢,才能防止漏檢。
(3) 地球干潔大氣氦分壓會(huì)使預(yù)充氦法候檢時(shí)間的第一特征點(diǎn)變大,從而擴(kuò)大了需要輔以壓氦法復(fù)檢的范圍,但第二特征點(diǎn)不變,也不影響壓氦法復(fù)檢的結(jié)果。