氦质谱细检漏漏率公式及内部水汽含量研究.pdfVIP

中国真空学会质谱分析与检漏专业委员会第十四届年会·中国计量测试学会真空计量专业委员会第九届年会 氦质谱细检漏漏率公式与内部水汽含量研究 王庚林 王莉研 董立军 北京市科通电子继电器总厂北京市宣武区白纸坊东街3l号邮政编码100054 [摘要]通过对氦质谱细检漏漏率公式的推演及内部氦气和水汽含量的计算，文章研究指出：应该以真实的氦气标 准漏率如代替虚拟的等效(空气)标准漏率厶氯气交换时间常数the是衡量相对密封性的简明特征参数；在恰当地处 置测量漏率的偏差后，可以运用推演的公式进行典型气体交换过程的工程计算；目前密封元器件的漏率判据普遍保证不 了经筛选和几个月贮存后的内部水汽含量要求． [关键词]氮质谱细检漏 漏率公式 氯气标准漏率 氯气交换时间常数 内部水汽含量 1．密封性氦质谱细检漏漏率公式的推演 1．1分子流模式 密封电子和电气元器件腔体内外气体的交换，在细检漏和粗检漏均合格的漏率范围，遵循的是分 子流模式，而不是粘滞流模式。分子流模式，即通过腔体漏孔的气体分子的运动，遵守气体分子布朗 运动规律，可以不考虑不同气体之间的相互影响。 密封电子和电气元器件密封性的细检漏可以采用几种方法，但目前标准普遍规定、最普遍采用的 是示踪气体氦的氦质谱检漏，氦质谱检漏又分为加压法(背压法)和充入法。 1．2加压法氦质谱细检漏的测量漏率公式 当采用示踪气体氦进行加压法细检漏时，现行有效的我国国家军用标准GJB548A、GJB360A、 据的测量漏率Rl公式均是 弘埘10 k,纠M)％卜船广垆厂…一，， 其中各代号的含义，请见相关的标准 公式(1)的主要变量等效(空气)标准漏率厶是将空气看成平均分子量为28．7的单纯气体，在一 个大气压局的内外压差之下，在单位时间通过腔体漏孔的空气气压体积。其实，在加压、停顿、漏率 检测和贮存过程中，空气中的各种分子是按各自的分子量和内外分压差通过漏孔进行交换，而不是按 空气的平均分子量和空气内外压差进行整体空气的交换。空气是真实的，但等效(空气)标准漏率三 是虚拟的，其概念与分子流模式并不完全一致，而且进行氦质谱漏率检测的是示踪气体氦气，进行内部 气体分析的是氦气、氮气、氧气、水汽、氢气、氩气、二氧化碳和有机气体等各种单纯气体，需要计 算内部含量的是水汽等典型气体，而不是混合气体空气。 设氦气标准漏率为三№，将 4 中国真空学会质谱分析与检漏专业委员会第十四届年会·中国计量测试学会真空计量专业委员会第九届年会 三(鲁卜k……一一…啦， 代入公式(1)，得 r p…LHdz—LHd—l Rl=二==雩等(1一e吼)e惕…一一………一(3) 我们引出氦气交换时间常数THe，也可称之氦气漏泄时间常数，令 f胁：譬………～一-H(4) THe表示，假设氦气持续以其初始实际漏率进行内外交换，空腔内外氦气分压差可以达到平衡的时间。 将公式(4)代入公式(3)得 R=等卜去卜……………④ ¨=等卜丢卜…………“6， 一般，在各项标准规定的细检漏试验条件和漏率判据范围内，匀为2h或4h，最长为10h,hi1彳胁； ● t2=lh，t2i1r肋。这时，利用幂级数展开式，约以匀，‰为相对误差，可将公式(5)(6)简化为 蜀=冬笋…………………④ 或墨：—P—zVTti…………～…………一…一(8) tHe j ) 和氦气交换时间常数砜的公式 ·：爿k==矗(VRl]’‘…………………………c9， ‰=L[PE蜀Vti／]％…～…………c∽ 1．3充入法氦质谱细检漏的氦气标准漏率三胁 设密封时充入密封腔体的混合气体中氦气的体积(即压力)比例为Kne，近似认为充入气体的压力为 n，氦质谱检漏仪检测出的测量漏率为岛，则 R2=KtteLl-le 中国真空学会质谱分析与检漏专业委员会第十四届年会·中国计量测试学会真空计量专业委员会第九届年会 k=去…………………， 已知如，则可按公式(4)计算‰。 2．密封腔体内部氦气和水汽含量的计算