一個(gè)真空系統(tǒng)，經(jīng)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間抽氣之后，仍然達(dá)不到預(yù)期的真空度，可能的原因有：抽氣情況不良，即抽氣系統(tǒng)本身的問(wèn)題。放氣，即真空系統(tǒng)或容器內(nèi)部存在氣體或氣源。漏氣，即真空系統(tǒng)或被抽容器存在漏孔或縫隙。至于漏氣是檢漏技術(shù)所要解決的問(wèn)題，即準(zhǔn)確檢出漏孔并加以修補(bǔ)。常規(guī)檢漏內(nèi)容包括：用適當(dāng)?shù)姆椒ㄅ袛嗾婵障到y(tǒng)中漏氣問(wèn)題是否存在。確定漏氣率。找出泄漏部位，以便修補(bǔ)堵漏。

漏氣判定

如何判斷真空系統(tǒng)是否存在漏氣，通常采用靜態(tài)升壓法，即把容器抽到一定壓強(qiáng)后，關(guān)閉閥門將被抽容器與泵隔開(kāi)，若容器漏氣或材料放氣，容器中的壓強(qiáng)將隨時(shí)間而上升。用真空計(jì)每隔一定時(shí)間計(jì)量一次容器中的壓強(qiáng)，可得出壓強(qiáng)/時(shí)間曲線。由于容器的漏氣與出氣情況不同，其曲線也不同

1.直線A

壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化，說(shuō)明系統(tǒng)即不漏氣，也不放氣。真空度上不去的原因是泵工作不良。

2.直線B

壓強(qiáng)開(kāi)始上升很快，而后上升速度漸漸減慢而趨于平衡，這說(shuō)明容器沒(méi)有漏氣。真空度上不去的原因主要是放氣的影響。因?yàn)榉艢馑俾孰S壓強(qiáng)的升高和時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，故曲線漸趨向于平衡。

3.直線C

是一斜率為ΔP/Δt的直線。這說(shuō)明只有漏氣而沒(méi)有放氣。

4.曲線D 

開(kāi)始?jí)簭?qiáng)上升較快，而后漸漸減慢，最后變成斜率為ΔP/Δt的直線。這說(shuō)明容器即有放氣也有漏氣。曲線D可以認(rèn)為是B和C的疊加。如果出現(xiàn)曲線C和D的情況，則判定系統(tǒng)有漏氣。

一個(gè)真空系統(tǒng)（或容器）要求做到絕對(duì)不漏氣是不現(xiàn)實(shí)的，也是沒(méi)有必要的，所以就要根據(jù)真空系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用的具體條件，對(duì)漏率指標(biāo)提出合理的要求，只要漏孔的漏率已足夠小，使得平衡壓強(qiáng)低于真空系統(tǒng)工作所需的壓強(qiáng)，這些漏孔就是允許的。真空系統(tǒng)正常工作所能允許的最大漏氣量，稱最大允許漏率，簡(jiǎn)稱允許漏率。此值不僅是設(shè)計(jì)真空系統(tǒng)的一項(xiàng)主要指標(biāo)，也是檢漏的依據(jù)。

如果已知允許的總氣載，而沒(méi)有具體指明究竟有多大，那么，在設(shè)計(jì)合理的前提下。最大允許漏率Q漏=0.1Q總，不同真空系統(tǒng)所允許的總漏率也不同。

1.動(dòng)態(tài)系統(tǒng) 即邊抽邊工作的真空系統(tǒng)。通常的真空泵、真空設(shè)備都屬于這一類。這種系統(tǒng)是利用一定抽速的泵來(lái)獲得和維持真空，即使系統(tǒng)存在較大的漏孔也可以達(dá)到所要求的真空度，因此對(duì)氣密性和放氣的要求相應(yīng)降低。顯然，這種系統(tǒng)一旦與泵隔開(kāi)，真空度會(huì)急劇下降。對(duì)于這種系統(tǒng)，容許的最大氣載可以用氣體流量恒定關(guān)系來(lái)獲得。

當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，單位時(shí)間進(jìn)入系統(tǒng)空間的氣量必然等于被泵抽走的氣量。此時(shí)的平衡壓強(qiáng)就是系統(tǒng)所能達(dá)到的極限壓強(qiáng)P0，即Q=S有效·P，其中Q=Q放+Q漏。因此，所允許的最大氣載Q總≤S有效·P。在結(jié)構(gòu)材料合理的情況下，一般取Q漏0.1Q總≤0.1S有效·P。又因?yàn)镾有效=（SP·C）（/SP+C），式中SP、C分別為泵的抽速和導(dǎo)管的流導(dǎo)。將其代入計(jì)算得：Q漏≤[0.1P（0SP·C）]（/SP+C）。

2.靜態(tài)系統(tǒng)

密封容器達(dá)到一定真空度后與真空泵隔開(kāi)。通常的電真空器件、真空容器都屬于該類系統(tǒng)。

設(shè)器件封離真空系統(tǒng)的壓強(qiáng)為P0，器件能夠正常工作的最高壓強(qiáng)為Pt，器件能保存和正常工作的時(shí)間為（t使用壽命）。那么，所允許的總氣載（漏氣和放氣）是：Q總≤（[Pt-P0）V]/t，其中V表示器件的體積。所允許的最大漏率為：Q漏=0.1Q總≤[0.1V（PtP0）]/t。

真空系統(tǒng)、容器或器件的器壁因材料本身缺陷或焊縫、機(jī)械連接處存在孔洞、裂紋或間隙等缺陷，外部大氣通過(guò)這些缺陷進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部，致使系統(tǒng)、容器或器件達(dá)不到預(yù)期的真空度，這種現(xiàn)象稱為漏氣。造成漏氣的缺陷稱為漏孔。漏孔尺寸微小、形狀復(fù)雜，無(wú)法用幾何尺寸表示，因此在真空技術(shù)中用漏率來(lái)表示漏孔的大小。漏率是指單位時(shí)間內(nèi)漏入系統(tǒng)的氣體量，其單位為帕·米3/秒（Pa·m3/sec）或托·升/秒（Torr·L/sec）。1Pa·m3/sec=7.5（Torr·L/sec）

真空檢漏技術(shù)就是用適當(dāng)?shù)姆椒ㄅ袛嗾婵障到y(tǒng)、容器或器件是否漏氣、確定漏孔位置及漏率大小的一門技術(shù)，相應(yīng)的儀器稱為檢漏儀。在真空系統(tǒng)、容器、器件制造過(guò)程中借助真空檢漏技術(shù)確定它們的真空氣密性、探查漏孔的位置，以便采取措施將漏孔封閉從而使系統(tǒng)、容器、器件中的真空狀態(tài)得以維持。

漏率的大小需進(jìn)行校準(zhǔn)后方能確定。一般采用比較法，即將被檢漏孔與標(biāo)準(zhǔn)漏孔在檢漏儀上進(jìn)行比較，就可得出被檢漏孔的漏率。檢測(cè)真空系統(tǒng)或其零部件的漏孔的方法。對(duì)一定的容器進(jìn)行足夠長(zhǎng)時(shí)間的抽氣后，容器壓力不再變化，這時(shí)的抽氣量必定與容器的漏氣量和放氣量之和相等，即puSe=qL+q0，式中pu為容器的極限壓力，Se為容器排氣口處的有效抽氣速率，qL和q0分別為容器的漏氣量和放氣量。如放氣量少到可以不計(jì)，則平衡式變?yōu)閜uSe=qL，或pu=qL/Se。這說(shuō)明容器的極限壓力由漏氣量與有效抽氣速率的比值決定。如抽氣速率一定(常數(shù))，要得到低的極限壓力便應(yīng)降低漏氣量，檢漏便是關(guān)鍵的措施。

漏孔就是真空容器的孔洞和孔隙。容器內(nèi)外的壓力差會(huì)使氣體通過(guò)漏孔從容器的一側(cè)通向大氣側(cè)。漏孔一般很微小，實(shí)際上不能測(cè)出漏孔的具體大小，所以漏孔大小都用漏率（在規(guī)定的條件下氣體流過(guò)漏孔的流量）來(lái)表示。漏孔兩側(cè)存在著壓力差，即可利用氣體流動(dòng)引起的效應(yīng)來(lái)檢漏。為便于檢漏和易于檢測(cè)出漏孔的位置，一般盡可能縮小檢測(cè)的面積范圍，所以先側(cè)重于對(duì)零部件的檢漏。零部件經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的檢漏，組裝后就可避免漏氣。

真空檢測(cè)常用的有氣壓檢漏、氨敏紙檢漏、熒光檢漏、高頻火花檢漏、放電管檢漏和儀器檢漏等多種方法。

標(biāo)準(zhǔn)漏孔指在溫度為23±7、露點(diǎn)低于-25的干燥空氣中，保持漏孔一端壓強(qiáng)為100千帕±5%，另一端壓強(qiáng)低于1千帕的狀態(tài)下,經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)后確定漏率的漏孔。常用標(biāo)準(zhǔn)漏孔有玻璃毛細(xì)管漏孔、薄膜滲氦漏孔、玻璃－白金絲漏孔、金屬壓扁漏孔、多孔金屬或陶瓷漏孔和放射性漏孔等。

氣壓檢漏

被檢零部件內(nèi)腔充以氣體(一般為空氣)，充氣壓力的高低視零部件的強(qiáng)度而定，一般為(2～4)×105帕。用皂液涂于零部件可疑表面處，有氣泡出現(xiàn)處便是漏孔位置。用這種方法最小可檢漏率為5×10-3帕·升/秒的漏孔。此外，還可將充氣的零部件浸在清凈的水槽中，氣泡形成處便是漏孔位置。用水槽顯示漏孔，方便可靠，并能同時(shí)全部顯示出漏孔位置。如氣泡小、成泡速度均勻、氣泡持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，則為1.3×10-2～13帕·升/秒漏率的漏孔。如氣泡大、成泡持續(xù)時(shí)間短，則為13～103帕·升/秒漏率的漏孔。

氨敏紙檢漏

將被檢零部件內(nèi)腔抽空后，充入壓力為(1.5～2)×105帕的氨氣，在可疑表面處貼上溴酚藍(lán)的試紙或試布，用透明膠紙封住，試紙或試布上有藍(lán)斑點(diǎn)出現(xiàn)，即是漏孔的位置。用這種方法可檢漏率為7×10-4～106帕·升/秒的漏孔。

熒光檢漏

將被檢的零部件浸入熒光粉的有色溶液（二氯乙烯或四氯化碳）中，經(jīng)一定時(shí)間后取出烘干，漏孔處留有熒光粉，在器壁另一面用紫外線照射，發(fā)光處即為漏孔位置。

高頻火花檢漏 這種方法僅適用于玻璃真空系統(tǒng)。先將系統(tǒng)抽成真空，高頻火花檢漏儀的火花端沿著玻璃表面移動(dòng)，火花集中成束形成亮點(diǎn)處即是漏孔位置。

放電管檢漏

將放電管接到系統(tǒng)上，并將系統(tǒng)抽成中真空，在高頻電壓作用下系統(tǒng)中殘存氣體（空氣）產(chǎn)生紫紅色或玫瑰色輝光放電。若在系統(tǒng)可疑表面處涂上丙酮、汽油、酒精或其他易揮發(fā)的碳?xì)浠衔?，有藍(lán)色放電顏色出現(xiàn)之處便是漏孔位置。

真空計(jì)檢漏

根據(jù)相對(duì)真空計(jì)（熱導(dǎo)真空計(jì)和電離真空計(jì)等）的讀數(shù)檢漏的方法。真空計(jì)的工作壓力范圍就是檢漏適用的壓力范圍。檢漏時(shí)在可疑處噴吹示漏氣體氫、氧、二氧化碳、乙烷或用棉花涂以乙醚、丙酮、甲醇等。示漏氣體進(jìn)入系統(tǒng)后會(huì)引起真空計(jì)讀數(shù)的突然變化。熱導(dǎo)真空計(jì)可檢漏率為10-3帕·升/秒的漏孔;電離真空計(jì)可檢漏率為10-4～10-5帕·升/秒的漏孔。鹵素檢漏儀檢漏。鉑陽(yáng)極筒和不銹鋼陰極筒構(gòu)成一個(gè)間熱式二極規(guī)管。當(dāng)加熱絲將鉑陽(yáng)極加熱到 1027～1223K時(shí)，鉑發(fā)出的正離子在負(fù)電場(chǎng)下到達(dá)陰極形成電流。在鹵素氣體的催化作用下，正離子的發(fā)射急劇增加。鹵素檢漏儀就是利用這樣的效應(yīng)制成的。檢漏時(shí)將規(guī)管接到系統(tǒng)中，并將系統(tǒng)抽到9～2帕真空，有噴槍把鹵素氣體(常用氟利昂R12)噴向被檢零部件可疑表面處，引起離子流值急劇增加處即是漏孔位置?；蚺c此相反將高于大氣壓力的鹵素氣體壓入系統(tǒng)內(nèi)，探測(cè)槍在被檢零部件外表移動(dòng)，鹵素氣體逸出處引起離子流值急劇增加，此處即為漏孔位置。用這種方法可檢最小漏率為10-3～10-4帕·升/秒的漏氣。氦質(zhì)譜檢漏 最常用的一種檢漏法。用氦氣作為示漏氣體，以磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)作為檢漏工具，工作原理與真空質(zhì)譜計(jì)相同，差別僅在于氦質(zhì)譜檢漏儀使用的磁場(chǎng)和加速電壓基本上是固定的，因?yàn)樗粰z測(cè)氦離子。另外，為了提高離子流的輸出，適當(dāng)犧牲分辨能力以降低對(duì)測(cè)量放大器的要求，所以這種檢漏儀具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、性能穩(wěn)定、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。氦質(zhì)譜檢漏儀的主要技術(shù)指標(biāo)有：①靈敏度，又稱最小可檢漏率，單位為帕·米3/秒；②反應(yīng)時(shí)間與清除時(shí)間，單位為秒；③工作壓強(qiáng)與極限壓強(qiáng)，單位為帕。

氦質(zhì)譜檢漏方法

根據(jù)被檢漏的零件的具體情況采用不同的方法。真空容器或器件常用噴吹法、氦室法和累積法。噴吹法是用噴槍對(duì)可疑部分噴氦氣，找出漏孔的位置，但效率較低；氦室法可對(duì)大容器檢漏，將可疑部分用氦室罩上充入氦氣,可以找到漏孔的大致范圍,但漏孔位置不能精確確定。氦室法檢漏效率較高。對(duì)于微小漏孔，可采用累積法，即先用氦室對(duì)可疑部分充入氦氣，再將檢漏儀節(jié)流閥關(guān)閉，積累一定時(shí)間，打開(kāi)節(jié)流閥，觀察離子流的變化。這樣，檢漏靈敏度可提高1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。其他方法還有吸收法、背壓法等。對(duì)于容積大、放氣量大、漏率大的容器可采用反流檢漏法，即將被檢容器接在真空系統(tǒng)的擴(kuò)散泵和機(jī)械泵之間，利用擴(kuò)散泵的反流作用，使氦氣反流到質(zhì)譜室而進(jìn)行檢漏。

氦質(zhì)譜檢漏儀是根據(jù)質(zhì)譜學(xué)原理，用氦氣作探索氣體制成的氣密性檢測(cè)儀器.其質(zhì)譜原理如圖所示。

氦質(zhì)譜檢漏儀的質(zhì)譜學(xué)原理

燈絲發(fā)射出來(lái)的電子在電離室內(nèi)來(lái)回的振蕩，與電離室內(nèi)氣體和經(jīng)被檢件漏孔進(jìn)入電離室的氦氣相互碰撞使其電離成正離子，這些離子在加速電場(chǎng)作用下進(jìn)入磁場(chǎng)，由于洛倫茲力作用產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，形成圓弧形軌道，軌道半徑

式中R ——離于偏轉(zhuǎn)軌道半徑(cm)

B ——磁場(chǎng)強(qiáng)度(T)

——離子的質(zhì)(量)/(電)荷比(正整數(shù))

U ——離子加速電壓(V)

由上式可知，當(dāng)R、B為定值時(shí)，改變加速電壓可使不同質(zhì)量的離子通過(guò)磁場(chǎng)和接收縫到達(dá)接收極而被檢測(cè)。

真空系統(tǒng)要求獲得并保持真空狀態(tài)，如果存在嚴(yán)重的漏氣則是系統(tǒng)的重大缺陷，那么就需要進(jìn)行相關(guān)的真空檢漏。

透氣和漏氣的本質(zhì)不同。透氣是氣體從密度大的一側(cè)向密度小的一側(cè)滲入、擴(kuò)散、通過(guò)和逸出的過(guò)程，任何材料都有一定的滲透率。漏氣是由于材料本身的缺陷或封口部不良，導(dǎo)致氣體分子從高壓側(cè)流向低壓側(cè)的現(xiàn)象。還有一種情況是常溫下不發(fā)生漏氣，但溫度變化時(shí)由熱膨脹系數(shù)的差異也可能導(dǎo)致漏氣。圖1是影響系統(tǒng)真空度的氣體來(lái)源示意圖。

圖1 影響系統(tǒng)真空度的氣體來(lái)源示意圖

嚴(yán)格地講，任何真空系統(tǒng)都有漏氣現(xiàn)象存在，漏氣是絕對(duì)的。針對(duì)不同的真空系統(tǒng)，可以容許有一定的漏率。目前的真空技術(shù)，可以確保超高真空系統(tǒng)的容許漏率≤1.33×10 -11 Pa.m3/s。

真空檢漏已經(jīng)成為真空系統(tǒng)制作和使用中不可缺少的環(huán)節(jié)。真空檢漏的方法多種多樣，最具代表性的氦質(zhì)譜檢漏和四極質(zhì)譜儀殘留氣體分析。

選擇檢漏方法的原則

（1）主要根據(jù)被檢漏設(shè)備的允許漏率為依據(jù)，由于一個(gè)設(shè)備的允許漏率是很多漏孔漏率的綜合，為找到一個(gè)單個(gè)漏孔，所選擇的檢漏方法的檢漏靈敏度就要高于允許漏率1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。如一個(gè)設(shè)備的允許漏率為10-11W，而必須選用的檢漏靈敏度為10-12～10-13W；

（2）根據(jù)具體被檢對(duì)象，所用方法簡(jiǎn)便易行、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

真空檢漏操作技巧

要想迅速找到漏孔，需要相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn)和技巧。雖說(shuō)真空檢漏沒(méi)有一定的操作規(guī)程，但還是大體上按下述程序和辦法操作比較好。

1）對(duì)于正在加工制造過(guò)程中的真空容器或裝裝置來(lái)說(shuō)，最好采用氣泡檢漏法。

氣泡檢漏法是在被檢件內(nèi)充入一定壓力的示漏氣體后放到液體中，氣體通過(guò)漏孔進(jìn)入周圍的液體形成氣泡，氣泡形成的地方就是漏孔所在的位置，根據(jù)氣泡形成速率、氣泡的大小，以及所用氣體D液體的物理性質(zhì)，可以大致估算出漏孔漏率。

在用肉眼觀察時(shí)，一般會(huì)出現(xiàn)3種情況：第一種是出現(xiàn)的氣泡小，形成速率均勻，氣泡持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，其漏率范圍大約為10-5～10-2Pa·m3·S-1;第二種情況是現(xiàn)隨機(jī)的大小氣泡混合現(xiàn)象，其漏率范圍約為10-2～10-1Pa·m3·S-1;第三種情況是氣泡大，形成速率快，持續(xù)時(shí)間短，漏率范圍大約為10-1～1Pa·m3·S-1。

2）對(duì)于正在使用過(guò)程中的真空容器或裝置來(lái)說(shuō)，似乎沒(méi)有損壞什么，但發(fā)現(xiàn)壓強(qiáng)急劇上升時(shí)，首先用點(diǎn)著的真空規(guī)和作為漏液體的酒精或丙酮，檢查認(rèn)為容易損壞的地方。

（3）若盡管做了上述種種努力還是找不到漏孔，則要用罩子（積分法）或壓強(qiáng)上升法來(lái)判斷是否漏氣。

所謂罩子法，用乙烯塑料袋（罩子）把整個(gè)裝置罩起來(lái)，再把氦氣充人袋中，也就是將整個(gè)真空容器浸在氦中進(jìn)行檢漏的方法。

所謂壓強(qiáng)上升法，在充分抽氣之后，關(guān)閉主閥、粗抽閥和漏氣閥，用B-A電離真空規(guī)測(cè)定器內(nèi)壓強(qiáng)上升的變化情況來(lái)判斷有無(wú)漏氣的一種方法。這種壓強(qiáng)上升的變化通常如圖1的實(shí)線所示。

它是漏氣所產(chǎn)生的壓強(qiáng)上升部分和材料放氣所產(chǎn)生的壓強(qiáng)上升部分之和，最終現(xiàn)為與時(shí)間成正比的直線上升。當(dāng)曲線呈現(xiàn)上述這種狀態(tài)時(shí)，表明裝置漏氣。

因?yàn)?，沒(méi)有漏僅有材料放氣，曲線應(yīng)呈現(xiàn)飽和狀態(tài);沒(méi)有材料放氣只有漏氣時(shí)，一開(kāi)始就是一條與時(shí)間成正比的直線。

一旦操作熟練了，則不僅可以分析殘余氣體，而且還可大致判斷是否有漏（注意02峰和Ar峰，如有02峰，首先可以認(rèn)為是漏氣;即使看不到02峰，只要Ar峰比正常的大訐多，也可認(rèn)為裝置有漏）。用罩子法檢查可以節(jié)省時(shí)間，因此，為了判斷是否漏氣，最好采用罩子法。

若裝置有漏，而漏孔并非裝置內(nèi)壓強(qiáng)的限制因素，那么，不探漏，經(jīng)烘烤后也可以進(jìn)一步善真空度。

4）檢漏。要找到漏氣的地方，不外乎對(duì)可能漏氣的地方逐個(gè)地進(jìn)行檢查。其注意事項(xiàng)列舉如下：

①用比大氣輕的氣體氦作示漏氣體時(shí)，應(yīng)從裝置的上方開(kāi)始（從下方開(kāi)始檢查時(shí)，由于氦氣上升從上方漏孔處漏人，會(huì)誤認(rèn)為噴吹處有漏），如果用比較重的氣體丁烷、丙烷和酒精（液體）等，則從裝置的下方開(kāi)始。

②如果找到了一個(gè)漏孔，就用乙烯塑料帶（一種不能透過(guò)示漏氣體的物質(zhì)）貼上，暫時(shí)將漏孔堵住，以免誤認(rèn)為是下一次檢查時(shí)的漏孔，然后再繼續(xù)檢查。

③要是全部檢查完了，就再一次用罩子法復(fù)查一下，看看是不是還有漏孔（因?yàn)槁獾牡胤揭延靡蚁┧芰洗伦?，所以在已?jīng)找到的漏孔之外，如果沒(méi)有再發(fā)現(xiàn)漏孔的話，就可以確認(rèn)為不漏氣了）。假如判斷為不漏氣，就可著手進(jìn)行修理。

上海辰桀機(jī)電提供相關(guān)產(chǎn)品設(shè)備，咨詢電話（微信）：18621757170 郵箱yangda@xpphone.net

上一篇： 萊寶攜手合肥工業(yè)大學(xué)戰(zhàn)略合作交流，獎(jiǎng)學(xué)金頒獎(jiǎng)儀式隆重舉行