如何选择合适的氦质谱检漏方法？

上海伯东依据专业知识和技术支持, 从设计阶段到最终实施检漏解决方案的全程服务, 针对不同产品和工况, 提供不同工作原理的泄漏检测设备 ( 氦质谱检漏仪, 微流量空气检漏仪, 质量提取泄漏测试仪 ) 满足生产和研发过程中实际的, 更经济的要求. 不论是高灵敏度要求的半导体器件, 工业应用中的热交换器, 电池组件还是制药行业的注射器或玻璃小瓶的包装,,, 均能提供适合的检漏方案.

微流量空气检漏仪: 在压力条件下使用微流量传感器进行空气泄漏测试

该技术以使用加速流的集成微型传感器为基础. 当空气从被测组单元或组件泄漏时, 通过微流量传感器补充空气损失, 以保持恒定的压力. 损耗导致电信号与体积流量, 质量流量分别成比例. 微流量传感器因此与压力容器一起运行, 并具有 5X10-4 mbar l/s 的灵敏度, 压力容器用于给被测单元 (UUT) 加压. 这种测试方法通常只需要简单的固定装置.



质量提取泄漏测试仪: 使用批量提取（真空条件）进行空气泄漏测试, 灵敏度可高达 6.7X10-7 mbar l/s.

微流量传感器技术的一种特殊形式叫做批量提取技术. 其基本原理与微流量方法相似, 但为了达到更高的灵敏度, 在真空条件下进行测试. 该方法集成了传感器设计, 可以在连续体/滑流条件 (较低真空)和过渡/分子流状态(较高真空)下运行. 该技术可用于包装或电子机箱等密封容器的泄漏测试. 将被测单元置于压力条件低至 1 mbar 或更低的真空室中. 在真空室抽真空之后, 真空室和真空容器之间的余流可用于确定被测零件的泄漏率. 


 

上海伯东提供美国 ATC 空气泄漏检测仪, 获得 SAE, USP (1207), 美国 FDA ASTM (F3287-17) 等认证. 专利 Micro-Flow 微流空气泄漏试验技术, 通过加压或抽真空方式, 测试产品的密封性. ATC 检漏仪适用于新能源电池检漏, 制药包装密封性检测 CCIT, 汽车油管, 消费电子 IP 防水等应用.



氦质谱检漏仪: 扇形场质谱仪的工作原理, 当漏率要求小于 1X10-7 mbar l/s 时, 建议使用氦质谱检漏仪

由于其相对简单, 坚固的设计, 扇形场质谱仪用于使用示踪气体的泄漏检测, 通常调谐到氦气 4u 的检测质量, 气体分子通过电子轰击在离子源中离子化, 然后使用电子电压加速到扇形磁场. 或者, 也可以使用质量为 2u 的氢气来进行这种检漏测试. 氦或氢分子能够通过专用狭缝以到达检测器, 而所有其它现有分子不能通过并因此被重新中和. 测量的离子电流与气体分压成正比. 真空环境中的氦气检漏率为 5X10-12 mbar l/s.

 

使用上海伯东氦质谱检漏仪, 可以进行基于真空法和吸枪法的快速检漏

真空法是氦质谱检漏仪最灵敏的检漏方法. 该方法中, 被测产品被放置在真空室内, 先抽真空然后用氦气填充. 为了定位泄漏, 需要使用氦气喷枪或吸枪. 当使用喷枪时, 被测产品连接到检漏仪, 并从外部向被测产品喷射氦气的同时抽真空. 真空环境中的氦气检漏率为 5X10-12 mbar l/s.



对于吸枪法, 被测产品用氦气加压, 并用吸枪探头在外面进行嗅探, 该探头连接到检漏仪, 吸枪法氦气检漏率为 1X10-8 mbar l/s.



上海伯东代理德国 Pfeiffer 氦质谱检漏仪, 从便携式氦质谱检漏仪到检漏模块, 提供负压检漏 (真空法) 和正压检漏(吸枪法), 满足各种应用. 氦质谱检漏仪与传统泡沫检漏和压差检漏对比, 在提供无损检漏的同时可以检测出更小的漏率 5X10-12 mbar l/s., 利用氦气作为示踪气体定位, 定量漏点. 氦质谱检漏仪满足单机检漏, 也可集成在检漏系统或 PLC.

如何选择合适的氦质谱检漏方法？

首先需要设定所需的气密性标准 — 即最大泄漏率. 这里面临的一个挑战是定义泄漏率, 需要考虑不同的单位. 通常, 以流速单位来规定泄漏率. 下表概述了通用流速测量单位及其转换.

	Pa m3 s-1	mbar · l s-1	Torr · l s-1	atm cm3 s-1	sccm	slm	分子 s-1
Pa m3 s-1	1	10	7.5	9.87	5.92X102	5.92X10-2	2.651X1020
mbar · l s-1	1X10-1	1	7.5X10-1	9.87X10-1	5.92X101	5.92X10-2	2.651X1019
Torr · l s-1	1.33X10-1	1.333	1	1.32	7.89X101	7.89X10-2	3.535X1019
atm cm3 s-1	1.01X10-1	1.01	7.5X10-1	1	5.98X101	5.98X10-2	2.679X1019
sccm	1.69X10-3	1.69X10-2	1.27X10-2	1.67 X10-2	1	1X10-3	4.486X1017
slm	1.69	1.69X101	1.27X101	1.67X101	1 X103	1	4.486X1014
分子 s-1	3.77X10-21	3.77X10-20	2.83X10-20	3.72X10-20	2.23X1016	2.23X1019	1

常见泄漏流量测量单位及其转换

定义应用所需气密性的另一种方法是确定最大缺陷尺寸 (针孔或微通道类型). 泄漏测试需要确保不超过该值. 当漏率要求小于 1X10-7 mbar l/s 时, 建议使用氦质谱检漏仪. 如果所需的泄漏率超过该值, 可以考虑的技术数量就会增加.下图概述了潜在的泄漏测试方法及一些重要的特征.

在选择合适的泄漏测试方法之前, 建议考虑以下几个方面

气流量和节拍时间: 如果泄漏测试程序在对 100％ 的零件进行泄漏测试的生产环境中, 气流量或节拍时间是重要的参数. 不过对于样品测试和实验室应用, 循环时间则是不太重要的参数.

泄漏测试条件: 在许多情况下, 产品的设计和特定的密封设定了所施加压力和泄漏测试过程 (零件内部或外部) 的要求. 一些密封件更适合于更高的压力, 另一些则适合用于真空下的泄漏. 因此, 这里的泄漏测试通常包括将零件加压至最大工作压力, 以确保零件在最大工作条件下的完整性.

环境因素: 环境条件可影响多种泄漏测试方法, 例如压力衰减测试. 此时, 稳定时间和温度控制对于确保可靠的测量至关重要. 为了测试产生热量的产品 (例如钎焊/焊接后), 或者在温度变化较快的环境下进行试验, 可以采用真空空气测试 (如批量提取) 或氦气测试方法.

大多数应用可以通过上海伯东空气检漏仪或氦质谱检漏仪进行泄漏测试. 在下表中, 不同的应用具有不同的泄漏率要求. 可以为检漏应用选择更合适测试方法进行参考.

审核编辑：刘清