由于分子泵對(duì)氦氣有較大抽速，因此在真空檢漏系統(tǒng)中通常用分子泵作為主泵，但當(dāng)檢漏容器很大時(shí)需要大量分子泵。低溫泵具有清潔無油、抽速大的優(yōu)點(diǎn)，如果在檢漏系統(tǒng)中能夠采用低溫泵作為主泵，可以大大減少真空泵數(shù)量。本文對(duì)以低溫泵為主泵的真空檢漏系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明，低溫泵可以有效提高檢漏系統(tǒng)的工作真空度，對(duì)檢漏系統(tǒng)的有效靈敏度影響很小，但以低溫泵為主泵的檢漏系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間比以分子泵為主泵的檢漏系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)。

　　為了提高衛(wèi)星總漏率測(cè)試靈敏度，需要將衛(wèi)星放入專用的大型檢漏容器中采用真空質(zhì)譜檢漏方法進(jìn)行檢漏。由于低溫泵具有清潔無油、抽速大的優(yōu)點(diǎn)，大型真空容器的抽氣系統(tǒng)通常采用低溫泵作為主泵，但低溫泵對(duì)氦氣的抽速小，故在檢漏系統(tǒng)中通常使用對(duì)氦氣抽速較大的分子泵作為主泵。低溫泵對(duì)空氣抽速大，如果在衛(wèi)星檢漏系統(tǒng)中采用低溫泵作主泵，可以減少泵的數(shù)量，節(jié)約投資，本文對(duì)以低溫泵為主泵的真空檢漏系統(tǒng)進(jìn)行了研究。

1、實(shí)驗(yàn)研究

　　利用KFTA 空間環(huán)境模擬設(shè)備進(jìn)行了以低溫泵為主泵的真空檢漏系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究。KFTA 設(shè)備主要用于衛(wèi)星部組件熱真空實(shí)驗(yàn)，容器尺寸為Ф1400 mm×3000 mm，真空系統(tǒng)主泵為Ф500 低溫泵，其對(duì)氮?dú)獾拿�義抽速為10500 L/s，配有一臺(tái)Ф200 復(fù)合分子泵，其對(duì)氮?dú)獾拿�義抽速為1200 L/s，兩臺(tái)抽速為30 L/s 的干泵作為粗抽泵，同時(shí)作為分子泵的前級(jí)泵，氦質(zhì)譜檢漏儀接在干泵和分子泵之間的管路上。KFTA 設(shè)備的原理如圖1 所示。

圖1 KFTA 空間環(huán)境模擬設(shè)備原理

1.1、系統(tǒng)靈敏度的校準(zhǔn)

　　利用標(biāo)準(zhǔn)漏孔，分別在分子泵單獨(dú)抽氣和低溫泵與分子泵共同抽氣兩種工況下標(biāo)定系統(tǒng)有效靈敏度。在兩種工況下，系統(tǒng)抽到穩(wěn)定的真空度后氣體載荷很小，用檢漏儀作為分子泵前級(jí)完全可以保證分子泵正常運(yùn)行，因此在標(biāo)定系統(tǒng)靈敏度過程中關(guān)閉兩個(gè)干泵入口閥門。

　　用低溫泵與分子泵共同抽氣，容器達(dá)到的真空度為2.6×10^-3Pa，此時(shí)檢漏儀輸出的本底信號(hào)為1.0×10^-9Pa·m³/s， 關(guān)閉Ф500 閥門保持Ф200 閥門開啟， 容器的真空度變?yōu)?.7×10^-3 Pa·m³/s，檢漏儀輸出的本底信號(hào)為9.1×10^-10 Pa·m³/s。實(shí)驗(yàn)說明低溫泵的引入可以有效提高容器的真空度，但對(duì)本底信號(hào)幾乎沒有影響，即低溫泵對(duì)氦氣的分流作用很小。

　　檢漏系統(tǒng)的有效靈敏度可按下式計(jì)算^[1]

　　式中Qemin—— —系統(tǒng)有效檢漏靈敏度，Pa·m³/s
　　　　In—— —本底噪聲
　　　　I—— —標(biāo)準(zhǔn)漏孔的反應(yīng)值
　　　　I0—— —本底信號(hào)
　　　　Q0—— —標(biāo)準(zhǔn)漏孔標(biāo)稱值，Pa·m³/s

　　分子泵單獨(dú)抽氣和低溫泵與分子泵共同抽氣兩種工況下分別采用兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)漏孔進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1 和表2 所示。

表1 分子泵低溫泵共同抽氣數(shù)據(jù)

表2 分子泵單獨(dú)抽氣數(shù)據(jù)

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，引入低溫泵后，容器真空度有顯著提高，但低溫泵對(duì)容器本底幾乎沒有影響，低溫泵對(duì)系統(tǒng)的有效檢漏靈敏度幾乎沒有影響。

3、結(jié)論

　　根據(jù)本文的研究可以得出結(jié)論，以低溫泵為主泵的檢漏系統(tǒng)中，低溫泵對(duì)氦氣的分流很小，因此低溫泵的引入對(duì)系統(tǒng)有效檢漏靈敏度影響很小。但由于低溫泵的低溫吸附作用，引入低溫泵后系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間都較長(zhǎng)，對(duì)檢漏的工作效率有一定影響。

參考文獻(xiàn)：
　　[1] 吳孝撿，閆榮鑫. 泄漏檢測(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005：85.
　　[2] 高香院. 現(xiàn)代低溫泵[M]. 西安：西安交通大學(xué)出版社，1990：108.
　　[3] 茹曉勤，祁妍，吳樹迎.制冷機(jī)低溫泵獲得清潔無油高真空[J]. 航天器環(huán)境工程，2006（2）：119- 121.
　　[4] Alexcopoulos T，Avramidou R,Dris E. Leak Detection In Large Vessels[J]. Vacuum,1978 (2):63- 67.
　　[5] Bryan S, Hemmerich J L, Winkel T. Developments in helium leak detection at JET [J]. Vacuum, 1999 (2):215- 217.