密封器件氦質譜細檢漏的等效標準漏率上限

薛大同 肖祥正

(蘭州空間技術物理研究所真空低溫技術與物理國家級重點實驗室)

　　摘要：密封器件氦質譜細檢漏技術所對應的氣流狀態為分子流。目前好的粗檢法可以檢出100 Pa×cm³/s 或更小的漏率。為了與粗檢方法相銜接，我們取密封器件氦質譜細檢漏的等效標準漏率上限為1.4 Pa×cm³/s。

　　本文分析了這一上限的合理性。本文將漏孔簡化為長徑比相當大的圓管，按照Dushman 的近似理論，將漏孔看作是由一個孔眼與一根長管串聯組成，利用傳統的分子流、黏滯流流導公式，對21 世紀多篇文獻報導的微型管道流導～進氣口壓力關系曲線進行了分析，證明：

　　(1)在出氣口壓力遠低于進氣口壓力的前提下，當進氣口壓力低到一定程度表現為分子流時，若用粘滯流流導公式計算，得到的流導值就會低于實際值;而當進氣口壓力高到一定程度表現為黏滯流時，若用分子流流導公式計算，得到的流導值也會低于實際值;

　　(2)隨著進氣口壓力不斷增高，一旦流導開始增加，就認為氣流狀態已偏離分子流，即從流導角度判斷偏離分子流是非常敏感的;而從流量角度，僅當流量的增加明顯偏離線性時，才認為氣流狀態已偏離分子流，即從流量角度判斷偏離分子流是非常不敏感的。考慮到密封器件氦質譜細檢漏的漏率測量并不精密，情況更是這樣。因此可以認為等效標準漏率不超過1.4 Pa×cm³/s 的漏孔在進氣口壓力不超過1*10⁵ Pa 時基本處于分子流狀態;

　　(3)對于任務允許的最大標準漏率遠低于1.4 Pa×cm³/s 的密封器件(例如空氣嚴酷等級要求高的軍品密封器件)，即使在壓氦法的壓氦過程中，漏率合格的產品從流量角度也不會處于黏滯流狀態，而漏率不合格的產品只要保證候檢時間不超過最長候檢時間，就可以通過測量漏率報警或粗檢剔除。這里并不直接涉及接近1.4 Pa×cm³/s 的標準漏率是否偏離分子流狀態的問題;

　　(4)僅當任務允許的最大標準漏率接近1.4 Pa×cm³/s，且密封器件的等效標準漏率也接近1.4 Pa×cm³/s 時，在壓氦法的壓氦過程中，由于壓氦壓力一般在2*10⁵ Pa 以上，從流量角度會處于黏滯流狀態。與按照分子流狀態的計算值相比，流量偏大，因而壓氦結束后密封器件內部的氦分壓也會偏大，導至測量漏率偏大，即偏保守;

　　(5)在壓氦法的候檢期間和氦質譜檢測期間，密封器件內部的氦分壓通常明顯低于1*10⁵ Pa，因而等效標準漏率不超過1.4 Pa×cm³/s 的產品從漏率角度處于分子流狀態;

　　(6)對于預充氦法而言，密封器件內部的氦分壓通常低于1*10⁵ Pa，因而等效標準漏率不超過1.4 Pa×cm³/s 的產品從漏率角度可以認為處于分子流狀態。