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真空泄漏測(cè)試檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-08-01 19:37:20 更新時(shí)間：2025-07-31 19:37:21

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

真空泄漏測(cè)試檢測(cè)

在現(xiàn)代精密制造、航空航天、半導(dǎo)體生產(chǎn)、醫(yī)療設(shè)備以及制冷空調(diào)等行業(yè)中，真空環(huán)境或維持特定真空度的密封性能至關(guān)重要。真空泄漏是導(dǎo)致設(shè)備性能下降、能耗增加、產(chǎn)品良率降低甚至系統(tǒng)失效的主要因素之一。真空泄漏測(cè)試檢測(cè)的核心目標(biāo)在于識(shí)別和量化系統(tǒng)（如腔體、管路、容器、密封件等）中的氣體泄漏點(diǎn)及泄漏率，確保其滿足嚴(yán)苛的真空度維持要求。這是一項(xiàng)涉及多學(xué)科知識(shí)的精密檢測(cè)技術(shù)，直接關(guān)系到產(chǎn)品的可靠性、安全性及使用壽命。高效準(zhǔn)確的泄漏檢測(cè)對(duì)于保障生產(chǎn)質(zhì)量、降低運(yùn)營(yíng)成本和規(guī)避安全風(fēng)險(xiǎn)具有不可替代的作用。

主要的檢測(cè)項(xiàng)目

真空泄漏測(cè)試檢測(cè)的核心項(xiàng)目通常圍繞以下幾個(gè)方面展開：

1. 整體泄漏率測(cè)試： 這是最核心的項(xiàng)目，旨在確定整個(gè)被測(cè)系統(tǒng)在特定真空度下，單位時(shí)間內(nèi)泄漏進(jìn)入系統(tǒng)的氣體總量（常用單位如 Pa·m3/s, mbar·l/s）。它反映了系統(tǒng)的整體密封性能。

2. 漏點(diǎn)定位： 在發(fā)現(xiàn)整體泄漏率超標(biāo)后，需要進(jìn)一步精確定位泄漏發(fā)生的具體位置（如焊縫、法蘭連接處、閥門、密封圈、穿通件等）。這對(duì)于后續(xù)的修復(fù)至關(guān)重要。

3. 最大允許泄漏率驗(yàn)證： 根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)規(guī)范和使用要求，驗(yàn)證其實(shí)際泄漏率是否低于規(guī)定的最大允許泄漏閾值。

4. 密封元件/材料的篩選測(cè)試： 對(duì)單個(gè)密封圈、閥門、焊縫試樣等進(jìn)行測(cè)試，評(píng)估其自身的密封性能是否合格。

關(guān)鍵檢測(cè)儀器

真空泄漏測(cè)試的精度和效率高度依賴于先進(jìn)的檢測(cè)儀器。常用的儀器包括：

1. 氦質(zhì)譜檢漏儀 (Helium Mass Spectrometer Leak Detector - MSLD)： 這是目前靈敏度最高、應(yīng)用最廣泛的真空檢漏儀器。它利用質(zhì)譜原理，專門檢測(cè)氦氣(He)分子。氦氣具有分子量小、惰性、自然環(huán)境中含量低、易擴(kuò)散、無(wú)毒無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，是理想的示蹤氣體。MSLD通過(guò)測(cè)量被吸入儀器的氣體中氦離子的數(shù)量來(lái)計(jì)算泄漏率，靈敏度可達(dá)10?12 Pa·m3/s 甚至更高。

2. 真空計(jì) (Vacuum Gauges)： * 壓差式真空計(jì)： 常用于簡(jiǎn)單的靜態(tài)升壓法檢漏（壓力變化法）。通過(guò)監(jiān)測(cè)密閉腔體在抽真空后，關(guān)閉閥門隔離真空泵后內(nèi)部壓力的上升速率來(lái)評(píng)估泄漏率。精度相對(duì)較低。 * 電離真空計(jì)： 用于高真空和超高真空范圍的測(cè)量，結(jié)合特定方法（如氦峰檢測(cè)模式）也可用于粗檢漏或作為MSLD的輔助。

3. 真空系統(tǒng)組件： 包括真空泵（機(jī)械泵、分子泵等）、真空閥門、真空室/容器、連接管路、標(biāo)準(zhǔn)漏孔（用于校準(zhǔn)）等。這些組件的性能直接影響測(cè)試的精度和可靠性。

4. 輔助設(shè)備： 如示蹤氣體（氦氣）噴槍、吸槍（用于吸槍法）、氦氣罩（用于罩盒法）、流量計(jì)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。

常用檢測(cè)方法

根據(jù)被測(cè)件特點(diǎn)、要求的靈敏度、成本和效率，選擇不同的檢測(cè)方法：

1. 氦質(zhì)譜檢漏法： 這是高靈敏度檢測(cè)的金標(biāo)準(zhǔn)。 * 真空法 (噴氦法/吸槍法)： 將被測(cè)件內(nèi)部抽真空，連接MSLD。在外部可疑位置用氦氣噴槍噴灑氦氣。若有泄漏，氦氣會(huì)通過(guò)漏孔進(jìn)入系統(tǒng)并被MSLD檢測(cè)到。常用于漏點(diǎn)定位。 * 真空法 (罩盒法/充壓法)： 將被測(cè)件抽真空后放入充滿氦氣或氦氣混合氣的密封罩盒內(nèi)。內(nèi)部泄漏的氦氣會(huì)被MSLD檢測(cè)到。用于測(cè)量整體泄漏率。 * 吸槍法 (正壓法)： 將被測(cè)件內(nèi)部充入高于大氣壓的氦氣（或氦氣混合氣），用與MSLD連接的吸槍（探頭）掃描外部表面。吸槍吸入泄漏出的氦氣進(jìn)行檢測(cè)。適用于無(wú)法抽真空的大型部件或僅需外部掃描的情況。

2. 壓力變化法 (靜態(tài)升壓法/壓降法)： * 真空側(cè)靜態(tài)升壓： 將系統(tǒng)抽至目標(biāo)真空度，關(guān)閉隔離閥，用高精度真空計(jì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)壓力隨時(shí)間上升的速率，計(jì)算泄漏率。 * 壓力側(cè)壓降法： 向系統(tǒng)內(nèi)充入一定壓力的氣體（如空氣、氮?dú)猓P(guān)閉氣源，監(jiān)測(cè)壓力隨時(shí)間下降的速率來(lái)計(jì)算泄漏率。

3. 氣泡法： 將被測(cè)件浸入水中或涂抹肥皂水，內(nèi)部充入一定壓力氣體，觀察是否有氣泡冒出。最簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，但靈敏度最低，僅適用于較大漏孔的粗檢。

4. 其他方法： 如鹵素檢漏法（靈敏度次于氦檢）、超聲波檢漏法（可用于定位氣體湍流產(chǎn)生的超聲波）等，各有其適用場(chǎng)景。

相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

真空泄漏測(cè)試需遵循嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，確保測(cè)試的一致性和結(jié)果的可比性。國(guó)際上和各國(guó)都有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，例如：

1. 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)： * ISO 20484:2017 - 泄漏檢測(cè)詞匯和一般原則。 * ISO 3530:2022 - 真空技術(shù) - 質(zhì)譜型檢漏儀校準(zhǔn)。 * ISO 1608-1, -2 - 真空技術(shù) - 通過(guò)靜態(tài)膨脹法測(cè)量抽速。 * ASTM E499/E499M-11(2017) - 使用示蹤氣體探測(cè)泄漏的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐規(guī)程 (氦質(zhì)譜真空模式)。 * ASTM E493/E493M-11(2017) - 使用示蹤氣體探測(cè)泄漏的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐規(guī)程 (氦質(zhì)譜吸槍模式)。

2. 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) (GB)： * GB/T 3163-2007 - 真空技術(shù)術(shù)語(yǔ) (包含檢漏術(shù)語(yǔ))。 * GB/T 32213-2015 - 真空技術(shù) 真空檢漏方法選擇指南。 * GB/T 32219-2015 - 真空技術(shù) 氦質(zhì)譜真空檢漏方法。 * GB/T 32220-2015 - 真空技術(shù) 氦質(zhì)譜吸槍檢漏方法。 * GB/T 34889-2017 - 真空技術(shù) 靜態(tài)升壓法測(cè)量真空系統(tǒng)泄漏率方法。 * 各行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：如航天、電子、制冷等行業(yè)均有針對(duì)特定產(chǎn)品的更細(xì)化的泄漏率要求和檢測(cè)規(guī)范。

3. 其他標(biāo)準(zhǔn)： 如美軍標(biāo) MIL-STD-750, MIL-STD-883 中對(duì)微電子器件的密封性測(cè)試要求；SEMI 標(biāo)準(zhǔn) 對(duì)半導(dǎo)體設(shè)備真空系統(tǒng)的要求等。

選擇和應(yīng)用合適的標(biāo)準(zhǔn)是確保真空泄漏測(cè)試結(jié)果科學(xué)有效、被廣泛認(rèn)可的基礎(chǔ)。測(cè)試前必須明確可接受的泄漏率閾值和遵循的檢測(cè)規(guī)程。