密封器件氦质谱细检漏的等效标准漏率上限

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密封器件氦质谱细检漏的等效标准漏率上限
  薛大同 肖祥正
  (兰州空间技术物理研究所真空低温技术与物理国家级重点实验室)
+ a0 f, z4 }( j, j6 O& _  　　摘要：密封器件氦质谱细检漏技术所对应的气流状态为分子流。目前好的粗检法可以检出100 Pa×cm3/s 或更小的漏率。为了与粗检方法相衔接，我们取密封器件氦质谱细检漏的等效标准漏率上限为1.4 Pa×cm3/s。
+ j1 V% i+ f3 Q6 q  W+ F  　　本文分析了这一上限的合理性。本文将漏孔简化为长径比相当大的圆管，按照Dushman 的近似理论，将漏孔看作是由一个孔眼与一根长管串联组成，利用传统的分子流、黏滞流流导公式，对21 世纪多篇文献报导的微型管道流导～进气口压力关系曲线进行了分析，证明：
+ |) U2 W) Y7 `& H6 y. g  　　(1)在出气口压力远低于进气口压力的前提下，当进气口压力低到一定程度表现为分子流时，若用粘滞流流导公式计算，得到的流导值就会低于实际值;而当进气口压力高到一定程度表现为黏滞流时，若用分子流流导公式计算，得到的流导值也会低于实际值;
  　　(2)随着进气口压力不断增高，一旦流导开始增加，就认为气流状态已偏离分子流，即从流导角度判断偏离分子流是非常敏感的;而从流量角度，仅当流量的增加明显偏离线性时，才认为气流状态已偏离分子流，即从流量角度判断偏离分子流是非常不敏感的。考虑到密封器件氦质谱细检漏的漏率测量并不精密，情况更是这样。因此可以认为等效标准漏率不超过1.4 Pa×cm3/s 的漏孔在进气口压力不超过1*105 Pa 时基本处于分子流状态;
9 s( v+ n2 a0 j2 r. N  V6 s  　　(3)对于任务允许的最大标准漏率远低于1.4 Pa×cm3/s 的密封器件(例如空气严酷等级要求高的军品密封器件)，即使在压氦法的压氦过程中，漏率合格的产品从流量角度也不会处于黏滞流状态，而漏率不合格的产品只要保证候检时间不超过最长候检时间，就可以通过测量漏率报警或粗检剔除。这里并不直接涉及接近1.4 Pa×cm3/s 的标准漏率是否偏离分子流状态的问题;
  　　(4)仅当任务允许的最大标准漏率接近1.4 Pa×cm3/s，且密封器件的等效标准漏率也接近1.4 Pa×cm3/s 时，在压氦法的压氦过程中，由于压氦压力一般在2*105 Pa 以上，从流量角度会处于黏滞流状态。与按照分子流状态的计算值相比，流量偏大，因而压氦结束后密封器件内部的氦分压也会偏大，导至测量漏率偏大，即偏保守;
5 L0 X. F: j$ M3 I! D  　　(5)在压氦法的候检期间和氦质谱检测期间，密封器件内部的氦分压通常明显低于1*105 Pa，因而等效标准漏率不超过1.4 Pa×cm3/s 的产品从漏率角度处于分子流状态;
  　　(6)对于预充氦法而言，密封器件内部的氦分压通常低于1*105 Pa，因而等效标准漏率不超过1.4 Pa×cm3/s 的产品从漏率角度可以认为处于分子流状态。