红外成像系统探测器封装杜瓦多工位检漏系统及方法与流程

1.本发明涉及密封性测试技术领域，具体涉及一种应用于红外成像系统探测器封装杜瓦的多工位超灵敏检漏系统及方法。


背景技术：

2.红外成像系统中的探测器封装杜瓦的密封性能是评价红外成像系统探测器可靠性的重要指标之一。由于其功能的特殊性，红外成像系统中的探测器封装杜瓦漏率要达到10-14
或10-15
pa
·
m3/s，如果密封性较差，会使红外成像系统的寿命减少，严重时会造成红外成像系统功能完全丧失，由此造成安装该红外成像系统的武器装备报废。因此，需要对探测器封装杜瓦的漏率进行测量。在其安装前进行性能筛查，确保其密封性合格。
3.目前，通常采用氦质谱检漏法，这类检漏方法最高只能检测到漏率大于10-12
pa
·
m3/s量级的漏率，不能有效筛查出更小漏率的探测器封装杜瓦。另外这类检漏方法所需时间较长，对批量生产检漏存在检漏效率低下问题。
4.因此现有探测器封装杜瓦的密封性能漏率检测技术存在检漏灵敏度低、检漏范围窄、漏率误判可能性大、检漏效率低下的缺点。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种红外成像系统探测器封装杜瓦多工位检漏系统及方法，能够实现对最低10-15
pa
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m3/s漏率的超灵敏度检漏，检测范围宽、漏率误判可能性极小，还可以多工位进行捡漏，效率高。
6.本发明的红外成像系统探测器封装杜瓦多工位检漏系统，包括工位检测单元、采集测试单元以及真空维持单元；
7.其中，工位检测单元用于安装待检测的探测器封装杜瓦；采集测试单元包括质谱室6、第一标准漏孔16和第二标准漏孔17，其中，第一标准漏孔16的漏率为10-9
pa
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m3/s，第二标准漏孔17的漏率为10-11
pa
·
m3/s；真空维持单元包括前级泵1、分子泵3、吸气泵8和离子泵13，用于维持采集测试单元的真空度；
8.其中，前级泵1一方面经预抽阀一2串联分子泵3后连接质谱室6，另一方面通过预抽阀五25直接接质谱室6；前级泵1通过预抽阀二24、预抽阀四22、工位阀接工位检测单元；分子泵3经预抽阀三23、预抽阀四22、工位阀接工位检测单元；吸气泵8接质谱室6；离子泵12经离子泵阀12接质谱室6，经离子泵阀12、质谱室阀11接工位检测单元；第一标准漏孔16经第一标准漏孔阀14、质谱室阀11接质谱室6，第二标准漏孔15经第二标准漏孔阀15、质谱室阀11接质谱室6；工位检测单元经工位阀、质谱室阀11接质谱室6。
9.较优的，包含多个工位检测单元，通过各自的工位阀与采集测试单元和真空维持单元连接。
10.本发明还提供了一种基于上述的检漏系统，采用比对法对待检测探测器封装杜瓦进行漏率检测的方法；具体包括：
11.步骤1，开启前级泵和分子泵，将质谱室6抽至10-4
pa以下；获取质谱室6的本底数据；所述质谱室6的本底数据在10-12
pa
·
m3/s以下；
12.步骤2，将待检测探测器封装杜瓦安装在工位检测单元上，采用氦气罩31罩在探测器封装杜瓦上，氦气罩31通过氦气袋阀门32接氦气袋33；
13.步骤3，打开工位阀、预抽阀四22和预抽阀二24，采用前级泵1对工位检测单元进行预抽，预抽完成后打开预抽阀三23，采用分子泵3将工位检测单元抽至10-4
pa以下；
14.步骤4，打开氦气袋阀门32，对探测器封装杜瓦氦气罩31充入氦气；开启质谱室阀11，并采用真空计二10测量质谱室6内的真空度，当质谱室真空度达到10-4
pa以下后，采用质谱计9对质谱室6内的氦信号进行采集检测，记为is；
15.步骤5，关闭工位阀，打开第一标准漏孔16、第一标准漏孔阀14，记录质谱室6再次稳定后的氦信号i
sp
；
16.步骤6，将两次氦信号与本底氦信号比对，并结合第一标准漏孔的漏率，计算出探测器封装杜瓦的漏率。
17.较优的，所述步骤1中，采用第一标准漏孔16对质谱室6的本底数据进行校准，具体为：
18.s11，利用前级泵和分子泵对质谱室6进行抽真空，并利用真空计二10测量质谱室6的真空度，当质谱室6抽到10-4
pa以下，开启质谱计9记录质谱室6的氦信号i0；
19.s12，打开第一标准漏孔16、第一标准漏孔阀14以及质谱室阀11，采用质谱计9记录稳定后的氦信号i
sp
；
20.s13，关闭第一标准漏孔阀14，打开工位阀，当质谱室6达到10-4
pa以下后，开启质谱计9记录质谱室6的氦信号is；
21.s14，根据下式计算出质谱室6的本底数据：
[0022][0023]
较优的，所述捡漏系统包含多个工位检测单元，各检测单元通过各自的工位阀与采集测试单元和真空维持单元连接；在对前一个工位检测单元上的探测器封装杜瓦进行检测时，安装后一个工位检测单元上的探测器封装杜瓦。
[0024]
本发明还提供了一种基于上述的检漏系统，采用累积法对待检测探测器封装杜瓦进行漏率检测的方法；具体包括：
[0025]
步骤1，开启前级泵和分子泵，将质谱室6抽至10-6
pa以下；获取质谱室6的本底数据，并基于累积法进行本底数据校验，所述质谱室6的本底数据在10-12
pa
·
m3/s以下；
[0026]
其中，基于累积法的本底数据校验具体为：
[0027]
关闭分子泵阀，打开吸气泵阀和离子泵阀，开启质谱计9测试质谱室6的一段时间内的氦信号的上升率r0；关闭吸气泵阀和离子泵阀，打开分子泵阀，将质谱室6再次抽至10-6
pa以下；打开第二标准漏孔17、第二标准漏孔阀15和质谱阀11，关闭分子泵阀，打开吸气泵阀和离子泵阀，开启质谱计9测试打开第二标准漏孔后相同时间段内的氦离子流的上升率r
sp
；关闭第二标准漏孔阀15，关闭吸气泵阀和离子泵阀，打开工位阀，打开分子泵阀，将质谱室6再次抽至10-6
pa以下；关闭分子泵阀，打开吸气泵阀和离子泵阀，开启质谱计测试质谱室
的相同时间内的氦信号的上升率rs；根据下式计算出质谱室6的本底数据：
[0028][0029]
步骤2，将待检测探测器封装杜瓦安装在工位检测单元上，采用氦气罩31罩在探测器封装杜瓦上，氦气罩31通过氦气袋阀门32接氦气袋33；
[0030]
步骤3，打开工位阀、预抽阀四22和预抽阀二24，利用前级泵1对工位检测单元进行预抽，预抽完成后打开预抽阀三23，利用分子泵3将工位检测单元抽至10-6
pa以下；
[0031]
步骤4，打开氦气袋阀门32，向氦气罩31中充入氦气，打开质谱室阀11，关闭分子泵阀，打开吸气泵阀和离子泵阀，开启质谱计9测试质谱室6的一段时间内的氦信号的上升率；关闭吸气泵阀和离子泵阀，打开分子泵阀，将质谱室6再次抽至10-6
pa以下；打开第二标准漏孔17、第二标准漏孔阀15和质谱阀11，关闭分子泵阀，打开吸气泵阀和离子泵阀，开启质谱计9测试打开第二标准漏孔后相同时间段内的氦离子流的上升率；根据两次上升率以及第二标准漏孔16的漏率，计算出探测器封装杜瓦的漏率。
[0032]
较优的，所述捡漏系统包含多个工位检测单元，各检测单元通过各自的工位阀与采集测试单元和真空维持单元连接；在对前一个工位检测单元上的探测器封装杜瓦进行检测时，安装后一个工位检测单元上的探测器封装杜瓦。
[0033]
有益效果：
[0034]
本发明利用真空标准小漏孔实现了探测器封装杜瓦的密封性的精确检查，采用比对法能够筛查出漏率范围位于10-5-10-12
pa
·
m3/s之间的探测器封装杜瓦，利用累积法能够筛查出漏率范围位于10-13-10-15
pa
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m3/s之间的探测器封装杜瓦，且探测器封装杜瓦的平均检漏时间≤30min，检漏灵敏度高，检漏范围宽，检漏效率高。本发明还可实现多工位循环检测，提高批量检测效率。
附图说明
[0035]
图1为本发明检漏系统示意图。
[0036]
图2为本发明检漏方法流程图。
[0037]
图3为红外成像系统探测器封装杜瓦结构示意图。
[0038]
其中，1-前级泵、2-预抽阀一、3-分子泵、4-真空计、5-分子泵阀、6-质谱室、7-吸气泵阀、8-吸气泵、9-质谱计、10-真空计二、11-质谱室阀、12-离子泵阀、13-离子泵、14-第一标准漏孔阀、15-第二标准漏孔阀、16-第一标准漏孔、17-第二标准漏孔、18-第四工位阀、19-第三工位阀、20-第二工位阀、21-第一工位阀、22-预抽阀四、23-预抽阀三、24-预抽阀二、25-预抽阀五、26-第四工位封装杜瓦、27-第三工位封装杜瓦、28-第二工位封装杜瓦、29-探测器封装杜瓦、30-转接头、31-氦气罩、32-氦气袋阀门、33-氦气袋。
具体实施方式
[0039]
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
[0040]
本发明提供了一种红外成像系统探测器封装杜瓦多工位检漏系统，如图1所示，包括：工位检测单元、采集测试单元以及真空维持单元；其中，工位检测单元用于安装探测器
封装杜瓦，采集测试单元用于采集气体信号，真空维持单元用于维持采集测试单元的真空度。
[0041]
具体的，工位检测单元包括转接头30、探测器封装杜瓦29、氦气罩31、氦气袋33、氦气袋阀门32、工位捡漏接口以及工位阀，其中，探测器封装杜瓦29通过转接头与工位捡漏接口连接，工位捡漏接口经工位阀与采集测试单元、真空维持单元连接；氦气罩31罩在探测器封装杜瓦29上，氦气袋33通过氦气袋阀门32向氦气罩31充氦气。
[0042]
其中，可以包含多个工位检测单位，分别通过对应的工位阀与采集测试单元、真空维持单元连接，实现对多个探测器封装杜瓦的漏率检测，提高效率。
[0043]
采集测试单元包括质谱室6、质谱计9和两个标准漏孔；其中，质谱室6通过质谱室阀11与工位检测单元、标准漏孔连接，通过泵阀与真空维持单元连接；质谱计9与质谱室6连通。两个标准漏孔的漏率分别为10-9
pa
·
m3/s和10-11
pa
·
m3/s，通过各自的阀、质谱室阀11连接质谱室6。
[0044]
真空维持单元包括前级泵1、分子泵3、吸气泵8和离子泵13，其中，前级泵1通过预抽阀一2与分子泵3连接，通过预抽阀二24、预抽阀四22与工位检测单元连接，通过预抽阀五25与质谱室6连接；分子泵3通过分子泵阀5与质谱室6连接，通过预抽阀三23、预抽阀四22与工位检测单元连接；吸气泵8通过吸气泵阀7与质谱室6连接；离子泵13通过离子泵阀12与质谱室6连接，通过离子泵阀12、质谱室阀11与工位检测单元连接；分子泵阀5与分子泵3之间设置有真空计一4；质谱室6与质谱室阀11之间设置有真空计二10。
[0045]
本发明基于两个不同量级漏率的标准漏孔，分别基于比对法和累积法对待检测探测器封装杜瓦的漏率进行检测。
[0046]
本发明检测方法包括：
[0047]
步骤1，开启前级泵和分子泵，将质谱室6抽至10-6
pa以下；获取质谱室6的本底数据；所述质谱室6的本底数据在10-12
pa
·
m3/s以下；
[0048]
可以利用标准漏孔对本底数据进行校验，本发明基于两个标准漏孔漏率的不同，分别采用比对法和累积法对质谱室的本底数据进行校验：
[0049]
(1)利用第一标准漏孔16采用对比法进行校验
[0050]
对比法校验包括如下步骤：
[0051]
s11，利用前级泵和分子泵对质谱室6进行抽真空，并利用真空计二10测量质谱室6的真空度，当质谱室6达到10-4
pa以下后，开启质谱计9记录质谱室6的氦信号i0；
[0052]
s12，打开第一标准漏孔16、第一标准漏孔阀14以及质谱室阀11，采用质谱计9记录稳定后的氦信号i
sp
；
[0053]
s13，关闭第一标准漏孔阀14，打开工位阀，当质谱室6达到10-4
pa以下后，开启质谱计9记录质谱室6的氦信号is；
[0054]
s13，根据三次氦信号比对并结合第一标准漏孔16的漏率，根据下式计算出质谱室6的本底数据：
[0055][0056]
其中，q
sp1
为第一标准漏率小孔16的标准漏率。
[0057]
(2)利用第二标准漏孔17采用累积法进行校验。
[0058]
累积法校验包括如下步骤：
[0059]
s11，开启前级泵和分子泵，对质谱室6进行抽真空，并利用真空计二10测量质谱室6的真空度；当质谱室6达到10-6
pa以下后，关闭分子泵阀，打开吸气泵阀和离子泵阀，开启质谱计测试质谱室的氦信号的上升率r0；
[0060]
s12，关闭吸气泵阀和离子泵阀，打开分子泵阀，将质谱室6再次抽至10-6
pa以下；
[0061]
s13，打开第二标准漏孔17、第二标准漏孔阀15、质谱阀11，关闭分子泵阀，打开吸气泵阀和离子泵阀，开启质谱计9测试打开第二标准漏孔后相同时间段内的氦离子流的上升率r
sp
；
[0062]
s14，关闭第二标准漏孔阀15，关闭吸气泵阀和离子泵阀，打开工位阀，打开分子泵阀，将质谱室6再次抽至10-6
pa以下；关闭分子泵阀，打开吸气泵阀和离子泵阀，开启质谱计测试质谱室的相同时间内的氦信号的上升率rs；
[0063]
s15，根据两次上升率以及第二标准漏孔16的漏率，计算出质谱室6的本底数据：
[0064][0065]
其中，q
sp2
为第二标准漏率小孔的标准漏率。
[0066]
步骤2，将第一工位检测单元的探测器封装杜瓦安装在第一工位捡漏接口上，并通过第一工位阀21与真空维持单元、采集测试单元连接；采用氦气罩31罩在探测器封装杜瓦上，氦气罩31通过氦气袋阀门32接氦气袋33；
[0067]
步骤3，对第一工位检测单元抽真空，具体为：
[0068]
打开第一工位阀21、预抽阀四22、预抽阀二24，利用前级泵1实现预抽，预抽完成后再打开预抽阀三23，利用分子泵3抽至10-4
pa以下，从而减少探测器封装杜瓦内的大气对质谱室6的污染，提高检测效率。
[0069]
步骤4，基于2个不同量级的标准漏孔，分别采用比对法和累积法对第一工位检测单元的探测器封装杜瓦的漏率进行检测：
[0070]
(1)利用第一标准漏孔16，采用比对法测量第一工位检测单元探测器封装杜瓦的漏率，具体为：
[0071]
s41，打开氦气袋阀门32，对探测器封装杜瓦氦气罩31充入高纯度氦气(99.999％)；
[0072]
s42，开启质谱室阀11，并采用真空计二10测量质谱室6内的真空度，当质谱室真空度达到10-4
pa以下后，开启质谱计9对质谱室6内的氦信号进行采集检测，记为is；
[0073]
s43，关闭工位阀，打开第一标准漏孔16、第一标准漏孔阀14，记录质谱室6再次稳定后的氦信号i
sp
，将两次氦信号与本底氦信号i0比对，并结合第一标准漏孔的漏率q
sp1
，计算出探测器封装杜瓦的漏率为：
[0074][0075]
利用第一标准漏孔，采用比对法可实现10-5-10-12
pa
·
m3/s范围内的漏率。
[0076]
(2)利用第二标准漏孔，采用累积法测量第一工位检测单元探测器封装杜瓦的漏率，具体为：
[0077]
s41，打开氦气袋阀门32，向氦气罩31中充入高纯度氦气；
[0078]
s42，打开质谱室阀11，打开吸气泵阀和离子泵阀继续抽一段时间后，关闭分子泵阀5，使第一工位形成累积封闭的真空腔体，利用吸气泵8对氦气不吸附特性，将探测器封装杜瓦泄漏的极小氦离子累积放大，利用质谱计测量一段时间段内的氦离子流的数值，并通过最小二乘法计算该时间内氦离子流的上升率，记为rs；
[0079]
s43，关闭吸气泵阀和离子泵阀，打开分子泵阀，将质谱室6再次抽至10-6
pa以下；
[0080]
s44，打开第二标准漏孔17、第二标准漏孔阀15和质谱阀11，关闭分子泵阀，打开吸气泵阀和离子泵阀，开启质谱计9测试打开第二标准漏孔后相同时间段内的氦离子流的上升率rsp；
[0081]
s45，根据两次上升率、本底上升率r0以及第二标准漏孔16的漏率，计算出探测器封装杜瓦的漏率，具体计算公式如下：
[0082][0083]
其中，q
sp2
为第二标准漏率小孔的标准漏率；rs和r
sp
分别为封装杜瓦和标准漏孔导致的上升率；r0为本底数据校验时，质谱室本底的上升率。
[0084]
利用第二标准漏孔，采用累积法可实现最低10-15
pa
·
m3/s漏率的超灵敏度检漏。
[0085]
本发明还可以进行多工位检测，即在检测第一工位探测器封装杜瓦时，安装第二工位探测器封装杜瓦，节省封装杜瓦的安装时间；当第一工位探测器封装杜瓦检测完毕后，关闭质谱阀11、标准漏孔阀，按照步骤2～4的同样的方式测量第二工位探测器封装杜瓦漏率；依次类推，实现多工位检测。
[0086]
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。