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图 7.2: 扇形质谱仪的工作原理
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具有质谱分析仪的泄漏探测器的设计如图 7.3 中的示意图所 示。
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图 7.3: 一般检漏的流程图
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质谱仪 （质谱仪单元 (8)) ，用于质量 2、3 和 4（对应测试气 体 H2, 3He 和 4He) ，连接至涡轮分子泵(高真空泵 (7))的入 口法兰。 前级泵 通过排气阀 (6) 抽空涡轮分子泵。 测试样本 (在 DIN EN 1330-8 也被称为 “测试对象”)在阀 (3) 打开时 通过入口被抽空。 阀 (6) 和 (3) 连接的方式是，涡轮分子泵所 需的前级真空压力总是优于测试样本的抽空。 一旦试样已被 抽空，它可以通过阀 (4) 被连接至涡轮分子泵的前级真空或 中间级泵， 这取决于有关的压力范围。现在将测试气体喷射 到试样的外部，并连同周围空气一起通过泄漏渗入试样中。 残余气体中的测试气体通过涡轮分子泵经由阀 (3) 和(6) 向泵 送方向相反的方向流动，流入质谱仪单元， 并在这被检测出 来。涡轮分子泵对空气和轻型测试气体氦有不同的压缩比( 相差多个数量级)
虽然涡轮分子泵的高压缩比保持空气远离质谱仪，但轻气体 以相对较高的分压抵达这里。 涡轮分子泵从而充当氦和氢的 选择性过滤器。这就是为什么即使在压力 < 10 hPa (对于某 些设备来说稍高)时质谱仪也能够检测出试样中的氦和氢的 缘故。高真空泵 (4) 中的中间各级和不同运行速度以指数形 式影响压缩比，可以覆盖氦气分压的几个数量级，从而在1到 10-9 Pa m3 s-1 之间的逆流泄漏率范围。必须在泄漏探测器最 高灵敏阶段主流中的试样和探测器中实现 10-2 hPa 几次幂范 围中的压力(通过阀 (4) 进气)。
由于上游涡轮分子泵，质谱仪总是在非常低的总压下工作， 从而得到很好的保护，免受污染和破坏。
虽然涡轮分子泵的高压缩比保持空气远离质谱仪，但轻气体 以相对较高的分压抵达这里。 涡轮分子泵从而充当氦和氢的 选择性过滤器。这就是为什么即使在压力 < 10 hPa (对于某 些设备来说稍高)时质谱仪也能够检测出试样中的氦和氢的 缘故。高真空泵 (4) 中的中间各级和不同运行速度以指数形 式影响压缩比，可以覆盖氦气分压的几个数量级，从而在1到 10-9 Pa m3 s-1 之间的逆流泄漏率范围。必须在泄漏探测器最 高灵敏阶段主流中的试样和探测器中实现 10-2 hPa 几次幂范 围中的压力(通过阀 (4) 进气)。
由于上游涡轮分子泵，质谱仪总是在非常低的总压下工作， 从而得到很好的保护，免受污染和破坏。
7.2.2带有石英视窗探测器的检漏仪设计
示踪气体被传送到加热膜片的石英表面。石英膜片的载体层 包括有几千个孔的硅晶片，所有进入气体的原子和分子可以 通过这些孔到达石英膜片。分离本身发生在石英膜片上，膜 片只能允许氦穿过，其他气体则不能穿过。膜片的厚度和温 度是氦测试气体渗透性的影响因素。在气体已经穿过膜片 后，已经进入的示踪气体被电离，且离子电流是泄漏率的度 量标准。-
图 7.4: 石英视窗传感器的工作原理
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该装置通过真空连接法兰 (1) 连接至待测试的系统 (6)。连接 (3) 可以选择地连接至附加的真空泵上。 为准备泄漏测试，该 泵可以抽空该装置的真空系统，而切断阀 (9) 仍关闭。
该切断阀 (9) 在测试时打开。可选的泵在较高系统压力下可 以产生减少传感器响应时间的气体流量。
传感器 (2) 测量真空中氦的分压。系统上的泄漏检测(7) 用于 确定响应时间和校准装置。
为保护传感器及在强信号后清洗装置，可以进行自动清洗。 阀 (4) 打开，使用大气简单地清洗带有节流阀 (5) 和传感器的 入口。
该切断阀 (9) 在测试时打开。可选的泵在较高系统压力下可 以产生减少传感器响应时间的气体流量。
传感器 (2) 测量真空中氦的分压。系统上的泄漏检测(7) 用于 确定响应时间和校准装置。
为保护传感器及在强信号后清洗装置，可以进行自动清洗。 阀 (4) 打开，使用大气简单地清洗带有节流阀 (5) 和传感器的 入口。
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图 7.5: 系统上 MiniTest 石英视窗泄漏探测器的系统示意图
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7.2.3 测试方法
用于检测泄漏的测试程序取决于试样的类型和所需的测试结 果。标准 DIN EN 1779 中制定了下列标准 [34]:- 将在高压下还是在真空中测试试样?
- 在选择测试方法中，在实际适用试样时，应选择的可能方 法是否考虑到所遇到的压力梯度。
- 仅对试样的一部分还是整体进行测试?
- 应该执行用于查找泄漏位置的局部泄漏检测还是应该执行 为保证质量而通常确定试样泄漏率的整体泄漏检测?
泄漏探测器配备了两种操作方法：
- 真空方法，试样被抽空且氦从外部施加在试样上。
- 吸枪方法，工件充有高压 p > 100 hPa 的测试气体，且工 件中漏出的测试气体通过吸枪阀被吸入到泄漏探测器中， 从而被检测出来。
7.2.4检漏仪校准
检漏仪必须进行校准，以确定泄漏率。这使用商用的标准漏 孔来实现， 其在限定条件下产生已知的可重复测试气体速 率。 商用泄漏检测以有或无测试气体储气罐的渗透泄漏或毛 细管泄漏的形式提供。泄漏探测器通常配备有氦储罐的渗透 泄 漏。 对于校准，通常通过内置的适当工作循环自动执行校 准。为获得精确的测量，每次使用前都应该校准装置。为测试使 用附加真空泵的大型测试样本，使用外部测试漏是有利的。 测量精度可以取决于测试漏孔连接的位置。因此，有必要考 虑真空区域内的流动条件。使用外部测试漏孔也有利于确定 最大的响应时间。
7.2.5 局部泄漏检测
局部泄漏检测用于确定试样中的泄漏位置。在真空方法中，试样(容器)被连接至泄漏探测器，并使用 喷枪将氦喷洒到可疑区域上。如果试样中的压力是在分子流 范围内，即 < 10-3 hPa，测试速度将取决于试样的体积和氦 测试设置的有效抽速。试样越小或所用泄漏探测器或辅助泵 的抽速越大， 就越快获得结果。在较高压力下，尤其是在大 于 1 hPa 的层流范围内， 显示的速度会慢得多，并将受到泄 漏探测器前级泵抽速的约束。
在吸枪方法中，根据图 6，试样 (3) 充有高压的测试气体。 吸 枪探头 (2) 被连接到泄漏探测器的测试气体连接上。 从试样 泄漏点逸出的测试气体可以使用探头进行检测。
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图 7.6: 使用吸枪和真空方法的局部泄漏检测
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使用局部泄漏检测可以确定各个泄漏点。然而，却无法确定 所有泄漏量。 这就是该方法对于为质量保证目的提供GO/NO GO 指示只具有有限适用性的原因。
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吸枪
泄漏检测真空
泄漏检测方法测试对象充满
测试气体使用氦喷吹机械强度针对高压针对来自真空
外部的气压
(压差1000 hPa)检测限制< 1 · 10-8 Pa m3 s-1< 5 · 10-13 Pa m3 s-1表 7.1: 使用吸枪和真空方法的局部泄漏检测
7.2.6整体泄漏检测
整体泄漏检测用于确定总泄漏率，即试样中所有泄漏的总泄 漏率。这里也可以使用真空方法和吸枪方法。-
吸枪泄漏检测真空泄漏检测方法累积检测，将逸出气体收集在封闭 气罩或腔室中高压下的试样，测量真空室中逸出 的测试气体真空下的试样，测量从封闭气罩逸出 到试样中的测试气体机械强度针对测试气体 的高压针对测试气体 的高压针对来自真空外部的气压 (压差 1 000 hPa)）速度慢快快检测限制主要在 > 1 · 10-5 Pa m3 s-1 情况 下使用< 5 · 10-13 Pa m3 s-1< 5 · 10-13 Pa m3 s-1
图 7.2: 使用吸枪和真空方法的整体泄漏检测
在累计真空方法中(根据 DIN EN 1779 的方法 A1，图 7.7 右手侧)，试样(如真空系统)被抽空，且周围空间充满 限定量的测试气体。周围外壳可以是塑料薄膜或硬质容器。 重要的是，将试样暴露于限定量的测试气体中，从而得出泄 漏处测试气体浓度并得出可靠的定量结论。
当对封闭的测试对象进行测试时(根据 DIN EN 1779 的方法 B6，图 7.7 左手侧)， 试样充满氦气，并将其置于封闭的真 空容器中。通过泄漏探测器确定逸出的测试气体， 对其进行 量化。
当对封闭的测试对象进行测试时(根据 DIN EN 1779 的方法 B6，图 7.7 左手侧)， 试样充满氦气，并将其置于封闭的真 空容器中。通过泄漏探测器确定逸出的测试气体， 对其进行 量化。
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图 7.7: 使用真空方法的整体泄漏检测
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在吸枪方法中，试样充满测试气体(根据 DIN EN 1779 的方 法 B3，图 7.8)，并被置于封闭容器中。 与前述方法相反， 该容器不要求被抽空，并可以保持在大气压下。这意味 着，对装置的要求没有前述方法中那样严格。 逸出的气体被 收集在封闭的外壳中，并需要在测试过程中充分混合(如使 用风扇)，以确保分析室中存在均匀的测试气体浓度。 泄漏 探测器的吸枪探头用于确定测试气体浓度是否增加，从试样 中逸出的测试气体收集在封闭的外壳中。 该方法的检测限度 由封闭外壳中封闭空间里的测试气体浓度和额外增加的测试 气体浓度来确定。 这意味着，该方法比真空下的累积法慢很 多，且其使用通常限于具有有限部分气流量的小型试样。
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图 7.8: 使用吸枪方法的封闭对象整体泄漏检测
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在我们的泄漏检测纲要中包含了使用测试气体进行泄漏测试 的方法和程序的完整描述。