一、氦質談檢漏技術的發展
從20世紀60年代開始，氦質譜檢漏技術被廣泛應用于航天、電子、原子能、制冷、電力、化工、汽車及食品等各個行業。特別是原子能、航天技術的發展，使氦質譜檢漏技術得到了飛速的發展。從早期的噴吹法開始，到如今已有了氦罩法、吸槍法、真空室法、檢漏盒法、真空室累積法、吸槍累積法、背壓法及前級泵出口采樣法等多種氦質譜檢漏技術。1956年，B.W.Schumacher開始研究背壓檢漏，并將它應用到密閉電子器件的檢漏中去。1973年D.A.Howl先生對背壓檢漏方法進行了詳盡的數學分析，他推導的漏率計算公式就是現在使用的背壓檢漏用的經典公式。從60年代末開始，蘭州物理所開展了大容器檢漏方法研究，將擬質譜檢漏技術應用于衛星環模設備、鐵路運輸液氫槽車、運載火箭氫氧液體燃料箱等大型容器的檢漏中。1996年，北京衛星制造廠閆治平等人采用氦質譜的非真空收集法對衛星整體進行檢漏。近10年來，曹輝玲等人將前級泵出口采樣法應用于電力工業及其他大型真空設備的檢漏中，采用特制的油污過濾裝置對氦具有和積累作用，提高了檢漏靈敏度。現在，氦質譜檢漏技術已成為迄今最靈敏、最有效、最方便也是應用最廣的檢漏手段。
二、氦質譜檢漏儀的選擇
選擇氦質譜檢漏儀時主要考慮以下問題：
1、儀器的功能能滿足檢漏的要求。如有些儀器沒有逆流檢漏功能，就不適合吸槍法檢漏；有些儀器沒有報廢漏率的設置功能，不宜作為批量產品篩選檢漏用；流水線上要求一定的檢漏速度，此時應選擇有雙工位的檢漏儀。
2、儀器的靈敏度能滿足檢漏的要求。國內外生產的不同類型的氦質譜檢漏儀的靈敏度是不一樣的，如果檢漏要求的靈敏度較高，就要認真選擇。
3、被檢件如果害怕油的污染，就應選擇無油真空系統的檢漏儀。
4、被檢件容積如果較大，必須選用抽泵抽速大的檢漏儀，否則就要外加預抽泵。
5、如果被檢對對象不固定，體積時大時小，靈敏度要求時高時低時，就要選擇功能較全、靈敏度較高、檢漏范圍寬的檢漏儀。
6、如果檢漏地點不固定，需要經常搬運儀器時，就要選擇小型便攜式儀器。
7、在滿足上述檢漏基本要求的基礎上，還要綜合考慮儀器的價格是否低、操作是否簡易、維修是否方便等方面的問題。
三、逆流檢漏儀
在一般氦質譜檢漏儀中，被檢件接在檢漏儀的高真空側，即被檢件與檢漏儀的質譜室相連。氦氣通過漏孔進入被檢件并被抽入質譜室中，一部分被高真空泵抽走，如圖13所示。
圖13 一般氦質譜檢漏儀
為了保證質譜室正常的工作壓力，不僅要求檢漏系統有一定的抽速，而且對被檢件的漏率和出氣率也有一定的限制。當被檢件漏氣或出氣比較大，質譜室中的壓力超過儀器最高工作壓力時就無法進行檢漏。逆流檢漏儀將被檢件接在其高真空泵的低真空側，質譜室仍接在高真空側，質譜室與被檢件之間被高真空泵隔離。檢漏時，氦氣由漏孔進入被檢件后，一部分被前級泵抽走，一部分從前級管道逆著高真空泵氣流方向流到高真空側，在質譜室中被檢測出來，逆流檢漏儀結構示意圖，如圖14所示。
圖14 逆流檢漏儀結構示意圖
在逆流檢漏儀中，由于被檢件接在低真空端，被檢件與質譜室之間被高真空泵隔離，被檢件中的壓力對質譜室的壓力影響小，因此可對漏氣或出氣較大的被檢件進行檢漏。另外，檢漏儀的高真空泵僅用來抽質譜室，因此高真空泵的抽速可大大減小，真空系統的體積可大大縮小，便于做成便攜式的儀器。
逆流檢漏法是利用高真空泵的壓縮比與被抽氣體質量有關的原理來工作的。擴散泵的壓縮比K可由下式表示
K=p(出口)/P(入口) （11）
式中 p（入口）——擴散泵入口壓力；
p（出口）——擴散泵出口，即前級壓力。
dfpx比越小，說明逆擴散的氣體分子就越多。壓縮比與氣體分子的質量有關，質量越小，壓縮比也就越小。因此，擴散泵對氦的壓縮比較小（一般小于103），而對其他氣體的壓縮比就比較大（如對氦為106~108）。這就說明氦氣易由前級逆擴散到質譜室中去，而其他氣則不易擴散，這正是逆流檢漏所需要的。由于壓縮比還與油蒸汽的密度、能量有關，也就是與擴散泵的加熱功率以及泵的結構、尺寸有關。合理設計泵的各級噴嘴的尺寸，降低擴散泵功率，對于降低擴散泵對氦的壓縮比，提高檢漏信號是非常重要的。
值得提出的是，降低擴散泵的功率雖然可使信號增強，但儀器靈敏度卻不一定高。這是因為功率降低后，噪聲數值有可能隨之加大，如果噪場的增加比信號更顯著時，其靈敏度反而降低，所以加熱功率有一個最佳值。檢漏時，我們應將加熱功率調節在適當低的最佳數值上。對渦輪分子泵來說，其壓縮比不僅與泵的轉速有關，而且與泵的結構有關。因此，可以通過降低泵的轉速或改變泵的結構來降低泵對氦的壓縮比。
文/楊文亮