孫開磊，甄占昌，張聰，姜楠

（火箭軍工程大學，陜西 西安 710000）

氦質(zhì)譜檢漏設備是高精密真空檢漏設備，其主要功用是對密封性要求較高部件進行檢漏，原理是利用氦氣作為探測氣體檢測被檢部件的漏點或總漏率，有檢漏精度高、氦響應快的優(yōu)點，但是其結(jié)構與原理復雜，出現(xiàn)故障后排除難度大，日常使用中需要操作人員精細維護保養(yǎng)。

1 設備原理與組成

氦質(zhì)譜檢漏設備利用氦氣作為示蹤氣體，如圖1所示，儀器內(nèi)部的離子源電子經(jīng)加速進入電離室,在電離室內(nèi)與殘余氣體分子和經(jīng)被檢件漏孔進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作用下進入磁場，在洛倫茲力作用下產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，氦氣最終經(jīng)過電離、加速、聚焦全部收集到接收極，在接收極上表現(xiàn)為微弱的電信號，再經(jīng)過放大器進行信號放大，電路處理轉(zhuǎn)換，顯示出漏率；檢漏設備主要由機械泵、渦輪分子泵、質(zhì)譜室及電子學控制模塊組成，機械泵主要用來維持分子泵工作時所需要的前級真空及對被檢件的預抽真空，渦輪分子泵則提供質(zhì)譜室工作時所需要的高真空，質(zhì)譜室完成氦氣電離與檢測，電子學控制模塊主要完成對各系統(tǒng)的檢測與數(shù)據(jù)處理。

2 常見故障分析與排除

氦質(zhì)譜檢漏設備在操作中會碰到諸多故障，下面把工作中的常見故障進行總結(jié)與分析。

（1）燈絲無法點亮。燈絲故障主要原因是離子源故障，離子源見圖2，或者高真空故障，當離子源燈絲電壓不合格時，燈絲無法工作，燈絲燒斷的情況也經(jīng)常發(fā)生，排除方法：檢測儀器右側(cè)的電路燈絲電壓，大約0.5伏左右，如果電壓正常，設備斷電，拔下離子源插頭，檢測燈絲的通斷情況，如果通路，說明燈絲完好，如果斷開狀態(tài)，說明燈絲燒壞，打開儀器上面板，找到燈絲轉(zhuǎn)換開關，轉(zhuǎn)化按鈕搬到另一端，激活燈絲，這種方法能夠解決一個燈絲斷的問題。

圖1 氦質(zhì)譜檢漏設備

圖2 離子源

（2）測量本底高。主要有以下兩個原因，一是儀器內(nèi)部污染嚴重，需要對儀器進行清潔；二是儀器所處的環(huán)境氦氣本底高，大量的檢測氦氣擴散到儀器所在的環(huán)境中，導致環(huán)境氦氣含量過多，解決這個問題，首先對檢測空間進行通風，觀測本底是否下降，如果下降，說明氦氣泄露，如果本底不發(fā)生變化，說明儀器內(nèi)部污染較嚴重，及時對儀器進行內(nèi)部清洗。

（3）高真空不合格。高真空是檢漏設備必備的基本條件，高真空不合格時，離子源無法加電，儀器無法檢漏，高真空是由分子泵工作形成的，所以高真空不合格時，檢查分子泵電源工作是否正常，通過窗口觀測電源指示燈及分子泵轉(zhuǎn)速，來判斷分子泵轉(zhuǎn)速正常，正常轉(zhuǎn)速為400～700轉(zhuǎn)每秒，低于這個范圍，可以判斷分子泵故障。

（4）無法調(diào)試氦峰。在儀器開機正常工作的情況下，調(diào)節(jié)加速與聚焦按鈕，氦峰仍然無法找到，首先檢查加速聚焦電壓是否合格，將萬用表接入檢測口，分別旋轉(zhuǎn)加速聚焦按鈕，觀測萬用表數(shù)值，合格數(shù)值時，排除電路故障因素，最大的可能是磁場消磁，磁場減弱后，帶電的氦離子不能在預定軌道發(fā)生偏移，造成氦離子無法到達收集極，所以無氦信號。

（5）預抽真空故障。預抽真空顯示窗口在20秒內(nèi)無法達到5帕以下，初步判斷預抽泵故障，預抽泵是第一級真空泵，它抽速快，精度低，主要由電機及真空泵頭組成，出現(xiàn)故障后，抽氣能力下降，可以維修真空泵頭或更換預抽泵；有時由于長期運轉(zhuǎn)，預抽泵的電機與真空泵連接的機械結(jié)構松動，發(fā)生刺耳的噪音，排除的方法是更換變形的傳動部件，

3 維護保養(yǎng)

3.1 更換離子源

當儀器無氦信號或信號偏小時，燈絲轉(zhuǎn)換開關轉(zhuǎn)換后，離子源仍不工作，排除其它因素，檢測燈絲電壓為是否為0.5伏左右，電壓正常時，初步判斷離子源兩個燈絲都燒斷，需要更換離子源。更換離子源的操作步驟是，如圖3所示，首先斷開總電源，松開分子泵出氣口上的卡箍,對質(zhì)譜室放入空氣，卡緊卡箍；拔下離子源插頭，用一字螺絲刀對角卸下離子源的四個螺絲釘，取出燒壞的離子源，通過觀測燈絲，如果燈絲燒蝕不嚴重，可以進行保養(yǎng)，繼續(xù)使用，取100毫升燒杯，倒入無水乙醇，把離子源放入浸泡30分鐘，進行清洗，取出后用電吹風進行吹干，可以繼續(xù)使用；燈絲斷的離子源必須進行更換，更換后的離子源注意密封圈一并更換或加密封硅脂，防止漏氣。

3.2 清洗質(zhì)譜室

儀器設備出現(xiàn)靈敏度下降, 達不到標準漏孔的標定值,質(zhì)譜室可能受到污染，質(zhì)譜室如圖4所示，出現(xiàn)儀器靈敏度下降，漏率信號不穩(wěn)，在排險其它因素后，可清洗質(zhì)譜室。清洗的步驟，首先在關閉電源的前提下, 拔下離子源供電插頭和前置放大器供電插頭，為防止人體靜電擊穿放大器，在備件箱中找到前置放大器短路插頭，立即將短路插頭插在前置放大器上；其次分別卸下質(zhì)譜室與開口法蘭的聯(lián)接螺釘，取出帶磁鐵組件的質(zhì)譜室卸下質(zhì)譜室與磁鐵組件連接的3個固定螺釘，取下磁鋼組件，注意不要將磁鐵放在鋼、鐵板上，以免削弱磁場，取出離子源、放大器、出口縫、全離子檢測極；用酒精、脫脂棉擦除接地縫、全離子檢測極和質(zhì)譜室的離子源腔體表面的黑色炭化沉積物，直到呈現(xiàn)金屬本色，用無水乙醇沖洗離子源、放大器、出口縫、全離子檢測極，并用電吹風吹干；最后依據(jù)安裝要求，逆順序裝上全離子檢測極、出口縫、前置放大器和離子源。

圖3 更換離子源

圖4 質(zhì)譜室

3.3 更換預抽泵及真空油

預抽口壓力不達標，進行管路密封性檢查，排除管路問題，就要考慮預抽泵工作能力下降問題，預抽泵如圖5所示，預抽泵保養(yǎng)后仍然達不到壓力要求，需要對預抽泵進行維修或更換，整體更換預抽泵時，首先依據(jù)同型號進行更換，注意檢查預抽泵減震腳墊，有老化現(xiàn)象一并更換。機械泵油是預抽真空的關鍵設備，必須及時進行更換，一般運行6個月進行更換，更換時打開放油口，使?jié)櫥土鞲蓛簦⒂涂诩幼崈舻臐櫥?，加注高度為油液窗口?/2處。

3.4 更換放大器

當儀器對氦氣無任何信號反應，離子源工作正常，需要檢查電路及放大器，放大器出現(xiàn)故障，放大器如圖6所示，及時更換，更換方法，首先斷開總電源，拔下放大器插頭，及時插上短路插頭，用一字螺絲刀卸下，更換時，及時給新的放大器插接短路插頭進行更換，防止放大器因人體靜電擊穿損壞。

圖5 預抽泵

圖6 放大器

4 結(jié)語

氦質(zhì)譜檢漏設備維修與保養(yǎng)步驟較為復雜與精細，當發(fā)生故障時，在詳細了解其內(nèi)部原理的基礎上，及時對故障進行分析判斷，正確排除故障；設備在使用時，要注重平時的維護保養(yǎng)，只有平時嚴格按照保養(yǎng)要求使用，故障發(fā)生率才會大幅下降。