評(píng)價(jià)一臺(tái)氦質(zhì)譜檢漏儀,需要全面地看它的主要性能指標(biāo),這些指標(biāo)是:
1.靈敏度及其校準(zhǔn)
關(guān)于氦質(zhì)譜檢漏儀靈敏度的定義,在世界各國還不很一致,在我國基本上都是用z*小可檢漏率來表示的。
氦質(zhì)譜檢漏儀的靈敏度,即z*小可檢漏率qmin,就是在儀器處于z*佳工作條件下,以一個(gè)大氣壓的純氦為示漏氣體,進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢漏時(shí)所能檢出的z*小漏孔的漏率。所謂“z*佳工作條件”系指被檢件出氣很少,且沒有較大漏孔,同時(shí)儀器本身的參數(shù)調(diào)整到z*佳工作狀態(tài)等條件;所謂“動(dòng)態(tài)檢漏”即指檢漏時(shí)不用累積法,檢漏儀本身的真空系統(tǒng)仍在正常抽氣,儀器的反應(yīng)時(shí)間不大于3s(其中真空系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)不大于1s)等情況;所謂“z*小可檢”是指信號(hào)是本底噪聲的兩倍(美國規(guī)定為一倍);所說的“漏孔的漏率”系指100kPa的干燥空氣通過漏孔向真空端(壓力遠(yuǎn)比100kPa低)的漏率。qmin可表示如下
氦質(zhì)譜檢漏僅只是一種對(duì)氦分壓變化有反應(yīng)的儀器。為了表征儀器的這種性能,以便于在實(shí)際使用時(shí)(如當(dāng)質(zhì)譜室處于工作壓力下,用輔助泵抽氣或用累積法檢漏時(shí))能方便地估計(jì)檢漏效果,z*好給出儀器的z*小可檢濃度γmin,即濃度靈敏度。
檢漏儀的濃度靈敏度γmin,就是在質(zhì)譜室處于工作壓力下,使用該儀器所能檢示的大氣中的z*小氦濃度的變化。工作壓力一般為10^ -2Pa~l0^-3Pa,z*小可檢濃度系指信號(hào)與儀器噪聲比為2或1時(shí)的氦濃度。因此,濃度靈敏度可由下式表示
關(guān)于靈敏度校準(zhǔn)的方法在資料[357,408—410]中均有說明。從式(13—43)與式(13—44)可看出,靈敏度的定義是建立在漏率與輸出指示成正比的基礎(chǔ)上的,因此靈敏度的校準(zhǔn)就必須在儀器的線性工作范圍內(nèi)進(jìn)行。而且校準(zhǔn)時(shí)用的標(biāo)準(zhǔn)漏孑L的漏率z*好接近儀器的靈敏度的數(shù)值,以免因輸出指示的非線性造成較大誤差。為慎重起見,新研制出來的儀器應(yīng)測出△J+~Qo曲線,以判斷線性關(guān)系的范圍;
校準(zhǔn)裝置如圖13—28所示。L是標(biāo)稱漏率為Qo的玻璃白金絲型標(biāo)準(zhǔn)漏孔,T為針閥,q為流量計(jì)(用來測量通過針閥的干燥空氣的流量)。
漏量靈敏度校準(zhǔn)啟動(dòng)儀器,調(diào)整好工作狀態(tài),完全打開截流閥,用針閥調(diào)節(jié)儀器工作壓力,關(guān)好閥門是,打開閥門S1,用機(jī)械泵把標(biāo)準(zhǔn)漏孔進(jìn)氣端抽空,測儀器的噪聲,轉(zhuǎn)動(dòng)閥門S1,使漏孔進(jìn)氣端與配氣系統(tǒng)接通,由配氣系統(tǒng)向漏孔進(jìn)氣端送入壓力為PHe的氦氣,測出與之相對(duì)應(yīng)的輸出儀表的指示變化AI+,則
校準(zhǔn)漏量靈敏度時(shí),不需測量通過針閥的空氣流量,所以可以不用流量計(jì)。
濃度靈敏度校準(zhǔn)如果檢漏儀的極限真空遠(yuǎn)高于工作真空時(shí),可用針閥T放進(jìn)空氣使質(zhì)譜室中的壓力調(diào)節(jié)到工作壓力。此時(shí),通過針閥T的流量QT,相當(dāng)于工作真空時(shí)質(zhì)譜室內(nèi)的空氣的總流量,有
比較式(13-45)與式(13-46)兩式,可知q=QTγmin
為了在檢漏中標(biāo)定被檢漏孔的大小以及所檢示的濃度大小,有時(shí)還需要知道偏轉(zhuǎn)靈敏度(即靜態(tài)靈敏度)j
靜態(tài)漏量靈敏度sq為檢漏儀處于工作狀態(tài)下,維持抽速不變,引起輸出儀表產(chǎn)生一個(gè)分格變化時(shí)的示漏氣體的流量,即
式中Q He——氦氣流量;
a——由Q He引起的讀數(shù)變化的格數(shù)。
靜態(tài)濃度靈敏度sγ是在工作壓力下,引起檢漏儀輸出表產(chǎn)生一個(gè)分格的變化時(shí),所對(duì)應(yīng)的檢漏儀內(nèi)示漏氣體的濃度變化值,即
sγ=△γ/a (13-48)
式中△γ——檢漏儀內(nèi)氦濃度變化;
a——由△γ引起的讀數(shù)變化的格數(shù)。
不難看出
在美國真空協(xié)會(huì)推薦的《質(zhì)譜檢漏儀的校準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn)中,關(guān)于靈敏度有如下定義:靈敏度:標(biāo)準(zhǔn)漏孔產(chǎn)年的信號(hào)/標(biāo)準(zhǔn)漏孔的空氣漏率
靈敏度的單位是單位漏率產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)格數(shù)。因此,靈敏庋與z*小可檢漏率的關(guān)系是:z*小可檢漏率=z*小可檢測信號(hào)/靈敏度
可見此處的靈敏度= 1/sq。
在校準(zhǔn)氦質(zhì)譜檢漏儀靈敏度時(shí),如果所使用的是不帶氦室的開放型標(biāo)準(zhǔn)漏孔,那就需要由配氣系統(tǒng)向漏孔提供一定壓力的氦氣。配氣系統(tǒng)如圖13-29所示。圖13-28右側(cè)的虛線框是另一種配氣系統(tǒng)。
圖13-29(a)的配氣系統(tǒng)是用來降低漏孔進(jìn)氣端的氦壓力的。活門S2與&之間的體積為V,活門S3與S4之間的體積為u,活門S3的小體積為可7,如圖13-29(b)所示。活門S1、S2與漏孔間的體積遠(yuǎn)小于V。開始配氣時(shí),把放氣活門S8關(guān)住,打開所有的活門后用機(jī)械泵將整個(gè)系統(tǒng)抽空。再關(guān)上活門S1、S2、S3,在S3與S4之間的體積口中充入壓力為P1之氦氣。壓力P1由U形計(jì)讀出。p1的大小由活門S9、S10調(diào)節(jié)。關(guān)上S4,打開S3,將體積勘內(nèi)的氦氣膨脹到大體積V中,因此在大體積V內(nèi)便可得到氦壓力Po
打開S2,讓氦氣進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)漏孔進(jìn)氣端,由于活門S1、S2與漏孔間的體積遠(yuǎn)小于V,因此在標(biāo)準(zhǔn)漏孔進(jìn)氣端便可得到氦壓力Po。