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如何將氦氣測漏儀用於工業與整體測試

真空外殼測試 - 整體洩漏測試

真空外殼測試是使用氦氣作為測試氣體的整體洩漏測試,在此,會將試樣封裝在堅固的 (通常為金屬) 外殼或輕型塑膠外殼中。進入或離開 (取決於測試特性) 試樣的氦氣會到達氦氣測漏儀,並在此進行測量。外殼測試會在使用氦氣加壓試樣 (圖 5.4c) 或抽真空試樣 (圖 5.4a) 的情況下進行。在這兩種情況下,可能需要將氦氣富集數字 (累積) 轉換為氦氣標準洩漏率

Leybold - Vacuum Fundamentals graphics

圖 5.4 洩漏測試技術與術語

a:整體測漏;樣品內部的真空
b:局部測漏;樣品內部的真空
c:整體測漏 (外殼內部的測試氣體富集);樣品內部的加壓測試氣體
d:局部測漏;樣品內部的加壓測試氣體

外殼測試 – 已使用氦氣加壓試樣

具有濃度測量與後續洩漏率計算的外殼測試

若要判斷使用氦氣加壓之測試物體的整體洩漏性,應將物體封裝在堅固的或可變形的 (塑膠) 外殼中。離開洩漏點的測試氣體會累積,使外殼中的氦氣濃度上升。在要判斷的富集期間 (操作期間) 之後,將使用連接至氦氣偵測器裝置的嗅探測量外殼內部濃度的變更。整體洩漏率可在使用諸如大氣等參考濃度校正測試配置之後進行計算。此方法甚至可以偵測到最小的整體洩漏性,特別適合自動工業洩漏測試。基於氣體累積,正常嗅探技術的限制會向較低的洩漏率移動,且溫度、氣流與嗅探追蹤速度等環境條件失去了影響。當使用塑膠外殼時,需要考慮長富集期間氦氣對塑膠外殼的滲透情況。 

使用測漏儀的洩漏率直接測量 - 堅固的外殼

當將使用氦氣加壓的試樣放在連接至氦氣測漏儀的堅固真空腔室時,可直接在測漏儀中看到整體洩漏率。 

在已抽真空試樣情況下的外殼測試

外殼 =「塑膠收納袋」

已抽真空的試樣由輕型 (塑膠) 外殼包圍,然後在去除大氣之後填充氦氣。當使用塑膠袋作為外殼時,應在填充氦氣之前將袋子向試樣按壓,以便儘可能地排出空氣並以可能的最純氦氣電荷進行測量。測試物體的整個外部表面會接觸到測試氣體。如果測試氣體通過洩漏點進入試樣,則無論洩漏點數為何,都會指示整體洩漏率。此外,需要注意,當在封裝區域中重複測試時,若去除外殼,房間的氦氣含量將會非常快速地上升。因此,針對大型工廠的「一次性」測試,更建議使用塑膠袋。此處使用的塑膠外殼通常稱為「收納袋」。

堅固的外殼

另一方面,針對要進行整體測試的重複測試而言,最好使用固體真空容器作為堅固外殼。當使用固體外殼時,也可以在完成測試之後恢復氦氣。 

「轟炸」測試,「在壓力下儲存」

「轟炸」測試用來檢查已經密封且呈現已填充氣體之內部空腔的元件緊密度。會將要檢查的元件 (例如電晶體、IC 外殼、乾式舌簧繼電器、舌簧接點、石英振動器、雷射二極管等) 放在填充氦氣的壓力容器中。在相當高的壓力 (5 到 10 bar) 下以測試氣體操作並將系統保持站立數小時,測試氣體 (氦氣) 將會在洩漏樣品內部收集。此程序是實際的「轟炸」。若要進行洩漏測試,則會以針對真空外殼測試描述的相同方式,在「轟炸」之後將樣品放在真空腔室中。然後判斷整體洩漏率。但在對真空腔室抽真空時,具有大洩漏的樣品會失去其測試氣體濃度,因此在使用偵測器的實際洩漏測時期間,不會將其視為洩漏。由於此原因,必須在真空腔室中的洩漏測試之前,進行其他測試以記錄非常大的洩漏。 

工業洩漏測試

最重要的是,使用氦氣作為測試氣體的工業洩漏測試特性由測漏設備完全整合到製造線中這一事實描述。此類測試裝置的設計與構造自然會考慮要在每種情況執行的工作 (例如洩漏測試鋁製車緣或洩漏測試金屬桶)。將在可能的情況下使用大量生產的標準化元件模組。會藉由輸送系統,將要檢查的零件送入洩漏測試系統 (具有堅固外殼與正壓或樣品內部真空的外殼測試;請參閱上述各自章節)。在此,會使用整體方法對其進行個別檢查且會自動繼續。發現要洩漏的樣品會轉至一側。 

氦氣測試方法的優點為何?

從工業方面來看,氦氣測試方法的優點可摘要說明如下: 

  • 可以使用此製程偵測的洩漏率遠超過所有實際需求。 
  • 整體洩漏測試 (即所有個別洩漏的總洩漏率) 有助於偵測微小且類似海綿的分配洩漏,所有這些洩漏會導致洩漏損失,這與較大的個別洩漏類似。 
  • 測試程序與順序可全自動。 
  • 裝置的循環、自動測試系統檢查 (自我監控) 可確保良好的測試可靠性。 
  • 氦氣無毒無害 (沒有需要注意的最大允許濃度)。
  • 測試可輕鬆記錄在印表機上,指示參數與結果。 

使用氦氣測試方法會使效率顯著提升 (循環時間長度只有幾秒鐘) 且會使測試可靠性大幅度提高。基於此原因與 EN/ISO 9000 需求,現在已大量放棄傳統的工業測試方法 (水浴、皂泡測試等)。 

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