泄漏測試時節省氦氣的幾個實用技巧

憑借著多項優異性能，氦氣一直被廣泛用作為泄漏測試時的示蹤氣體：

氦氣在空氣中的自然本底很低，因此泄漏氣體能與周圍空氣可靠地區分開；

氦氣是惰性的，不會與任何其他介質發生反應；

氦氣不會排放到典型的工業測試區域內；

氦氣對健康無害，并且符合環保要求。

然而，由于氦氣的稀缺性，其價格一直居高不下，給檢漏操作帶來了不小的成本壓力。為了幫助用戶盡可能地節約成本，英福康特別整理了在真空檢漏中節省氦氣的多個方法、詳細步驟以及注意事項，希望能給您帶來一些幫助

科學控制氦氣濃度：作為一種惰性氣體，氦氣其實只需與空氣混合，就可用于泄漏測試。并且，在很多的工業應用中，也并沒有要求使用純氦氣。因此，只需科學控制混合氣體中氦氣的濃度，便能夠在確保檢測精度的同時，節約用氣成本。

那么，如何控制氦氣濃度呢？

1）了解氦氣濃度偏差與可檢測泄漏率偏差的關系

混合氣體中氦氣濃度的任何偏差都會導致泄漏率的偏差，而且通常會放大。

例如，泄漏測試需使用10% 氦氣含量的混合氣體。若氦氣濃度波動±10%（氦氣濃度在9%和11%之間波動），則檢測到的泄漏率偏差為±10%（=1%/10%）。

為了準確檢測泄漏，氦氣混合物的濃度應控制在絕對濃度的5%范圍內(例如，在氦氣濃度為10%的例子中，濃度應始終保持在9.5%至10.5%之間），則泄漏率的偏差也會控制在5%以內，例如，2·10-5 mbar·l/s 的泄漏率顯示為 2.1·10-5 mbar·l/s 的泄漏率。

2）使用靈敏度足夠高的檢漏儀

因為檢漏儀只會對示蹤氣體中的氦氣部分產生反應，因此在使用稀釋氦氣進行檢測時，所使用的檢漏儀必須有著足夠高的靈敏度。例如，如果示蹤氣體混合物中含有 10% 的氦氣，那么檢漏儀必須能夠檢測到比實際泄漏率小十分之一的泄漏，即泄漏率的 1/10。

3）根據稀釋氦氣調整泄漏檢測流程

使用稀釋氦氣，還需要提前調整泄漏檢測標準操作程序，主要包括校準檢漏儀以及設置觸發水平。您可以通過調整觸發值或在校準程序中調整泄漏率來補償較低的氦氣濃度。、

提示：INFICON 的嗅探式檢漏儀允許在檢漏儀菜單中輸入所用氦氣的濃度，檢漏儀軟件會自動進行所有調整 - 以便輕松可靠地使用稀釋示蹤氣體。(若您使用的是 INFICON 嗅探式檢漏儀時，可以跳過本章的其余部分，直接進入下一個標題）。

調整觸發值時，應將新的觸發水平設置為原始值乘以氦濃度。

示例：如果要測試 2·10-5 毫巴-升/秒的剔除泄漏率，并且只打算使用10%的氦氣，則需要將觸發水平調整為

2·10-5 mbar·l/s * 10% = 2·10-6 mbar·l/s。

如果要測試 3·10-6 毫巴-升/秒的剔除泄漏率，并且只打算使用 30% 的氦氣，則需要將觸發水平調整為

3·10-5 mbar·l/s * 30% = 9·10-6 mbar·l/s。

另外，若您想在校準過程中補償氦氣濃度，最直接的方法是使用一個測試漏孔進行校準，該漏孔也充有氦氣濃度。不過，您也可以使用充有純氦氣的校準泄漏進行正確校準。為此，只需按氦氣百分比調整校準泄漏率即可。校準設置中使用的泄漏率應該是測試泄漏的泄漏率除以氦氣濃度。

示例：3·10-6 mbar·l/s 校準泄漏將用于校準。系統將使用空氣中 10% 的氦氣混合物。因此，只有 10% 的泄漏氣體是氦氣。在這種情況下，可以將泄漏率設置為3·10-6 mbar · l/s / 10% = 3·10-5 mbar·l/s。在校準程序中，系統將在校準后正確顯示所有檢測到的泄漏率

如果您使用相同的校準泄漏，但打算使用30%的氦氣，則需要將校準設置調整為

3·10^-5 mbar·l/s / 30% = 1·10^-4 mbar·l/s。

請注意，在這種方法中，觸發值不應改變其原始值。

4）使用線性度良好的檢漏儀

當使用較低濃度的氦氣時，檢漏儀的氦氣信號將更接近檢漏儀的檢測極限。在這種情況下，要特別注意的是，必須使用更大的泄漏量進行校準，才能獲得準確且可重復的校準結果。不過，這需要檢漏設備具有良好的線性度與精度。

5）在真空檢漏中使用動態背景抑制

使用稀釋氦氣可在為較大體積部件檢測時節省大量費用。但是，在真空泄漏測試中，使用低濃度氦氣需要等待較低的背景水平，真空室抽真空也會因此耗費不少時間。

為了解決這個問題，INFICON 推出了 I-Zero 動態背景抑制（申請中）。LDS3000 檢測系統具有出色的可重復性和線性度，能夠精確預測背景信號的下降情況。I-Zero 則可在背景不斷降低的情況下可靠地測量小泄漏率，且不會漏檢。通過 I-Zero 背景預測，可以快速啟動測量，從而在不影響吞吐量的情況下節省大量氦氣。

回收和再利用氦氣：在許多工業流程中，還可通過泄漏檢測后從待檢測部件中回收氦氣來減少氦氣消耗。通常情況下，只回收充入氦氣的超壓部分，例如，如果一個部件充入 5 巴氦氣進行泄漏測試，氦氣將被排放回示蹤氣體供應系統，直到部件中的壓力降至大氣壓。在這種情況下，可以回收 80%的氦氣。剩余的氦氣將留在部件中進行輸送。

使用氦氣回收系統時，系統中的氦氣量會隨著每個測試周期而減少。因此，氦氣回收系統需要回充新鮮的氦氣，以保持恒定的氦氣濃度。在我們的實際應用中，每個測試周期都需要向系統回充內部 20% 的氦氣。

氦氣回收系統也可用于稀釋氦氣。在這種情況下，系統需要回充的氦氣量就會大大減少。如果在空氣中使用 10%的氦氣，則系統在每個測試周期只需回充內部零件體積 2%的氦氣

靈活選擇不同純度的氦氣：依據純度高低，氦氣可分為不同等級，且通常來說，等級越低售價也越低。

氦氣等級 氦氣純度 

氦氣5.0 99.999% 的氦氣和 0.001% 的雜質 

氦氣4.0 99.99% 的氦氣和 0.01% 的雜質 

氦氣3.0 99.9% 的氦氣和 0.1% 的雜質 

氦氣2.0 99% 的氦氣和 1% 的雜質 

氦氣3.5 99.95% 的氦氣和 0.05% 的雜質 

即使是純度的氦氣，雜質含量只有 1%，因此造成的泄漏率誤差也僅為1%。并且，即使將這種低純度氦氣與空氣混合10%，雜質造成的泄漏率誤差也只有 1%。

任何等級的氦氣，甚至是低至2.0級的氦氣，都可以順利用于泄漏檢測。因此，根據實際檢測需求靈活選擇不同等級氦氣，也是節省用氣成本的一個有效方式

降低部件的充氣壓力？

在實際檢測中，一些用戶會要求降低部件的充氣壓力（以便減少充氣所需的氦氣），然后測試泄漏率是否降低。泄漏率通常隨壓力的二次方而變化，即如果將充氣壓力減半，泄漏率為原來的 1/4。

但這是理論上的結果，泄漏率還會被其他因素所影響。有些泄漏可能只在較高壓力下才會顯現，因此在低填充壓力下泄漏率可能很低，但在工作壓力下泄漏率就會變大。因此，我們建議始終使用與工作壓力相當的示蹤氣體填充壓力進行測試。