ASTM F2391-05 使用氦氣作為示蹤氣體測量包裝和密封完整性的標準測試方法

美國材料與試驗協會（ASTM）制定的標準《ASTM F2391-05 使用氦氣作為示踪氣體測量包裝和密封完整性的標準測試方法》描述了一種測試方法，可用於測量各種包裝類型和包裝形式以及墊圈/封蓋類型的整體包裝和密封阻隔性能。此方法的關鍵要素是：

• 氦氣（用作示踪氣體）
• 氦氣洩漏檢測儀（質譜儀）
• 封裝/產品特定測試夾具

大多數氦氣洩漏檢測的應用都是破壞性的，這意味著必須在包裝密封後將氦氣注入包裝中。然後需要從外部覆蓋或修補注射部位。或者，如果可以在密封之前將氦氣引入頂部空間，則該方法可以是非破壞性的，因為所需要做的就是檢測從密封包裝中逸出的氦氣。

此標準包括兩種測試方法：嗅探模式和真空模式。嗅探器模式對於許多應用來說是一種有價值的程序，但根據操作員如何進行測試，其變化性更大。例如，資料包是否被壓縮、多個小洩漏與較少大洩漏相比的影響、背景氦濃度、資料包滲透性以及掃描的速度。正在等待進一步的測試來量化該過程的可變性。

程序 A：嗅探模式，對包裝進行外部掃描，檢查是否有氦氣逸入大氣或電樞。程序B：真空模式，將含氦包裝放置在封閉的電樞中。一旦抽真空，就會偵測到氦氣逸入封閉的電樞（捕獲體積）。通常，夾具是根據被測試的特定包裝定制的。

此方法的靈敏度取決於以下檢測：

• 重大洩漏：10^-2 帕·米³/s 到 10^-5 帕·米³/s
• 中度洩漏：10^-5 帕·米³/s 到 10^-7 帕·米³/s
• 細洩漏：10^-7 帕·米³/s 到 10^-9 帕·米³/s
• 超細洩漏：10^-9 帕·米³/s 到 10^-11 帕·米³/s

大、中、細和超細這些術語是相對術語，並不意味著任何特定的洩漏率是可以接受的。單獨的應用程式決定了所需的完整性等級。對於許多包裝應用來說，只有大的洩漏被認為是不可接受的，而檢測較小洩漏的能力可以忽略不計。本方法中引用的所有洩漏率都是根據實際條件（基於氦分壓）轉換為一個大氣壓力的壓力差和標準溫度條件得出的。

此標準可適用於任何類型的包裝，無論是柔性包裝、半剛性包裝或剛性包裝。該方法的支持數據中報告的靈敏度與樣品中釋放的氦氣的可檢測性有關，而與包裝形式無關。此方法不適用於透氣或多孔包裝。根據所使用的程序，所獲得的結果可能是定性的、半定量的或定量的。

測試夾具設計不屬於該方法的範圍，但不同的應用（具有不同的封裝類型和封裝完整性要求）需要不同的設計。此外，夾具的選擇和設計取決於生產過程中進行測試的位置，換句話說，取決於品質控制和研究結果。

這兩種測試程序（嗅探模式或真空模式）都要求被測包裝在與洩漏偵測器感測器相對的一側（通常是包裝內部）具有可測量的氦氣含量。如果包裝不能或不應該採用氦氣密封，則用於該測試的測試夾具必須在測試週期中的適當位置和時間引入氦氣。例外情況是，當包裝出現嚴重洩漏時，可採用氦氣壓力回填或浸泡技術的變體。

就本標準而言，適用「ASTM D996-23 包裝和分銷介質標準術語」、「ASTM F17-17 初級阻隔包裝標準術語」和「ASTM F1327-05 醫療包裝阻隔材料標準術語」中的術語和定義以及以下定義：

• 實際氦氣洩漏率，即測量到的氦氣洩漏率訊號水平，設定為101 KPa（1,0個大氣壓力）時濃度為100％的驅動力。
• 透氣/多孔包裝是一種有意允許氣體或蒸氣完全或部分自由流入和流出包裝的包裝。
• 軟包裝是用易於彎曲的材料製成的包裝（通常是袋子、小袋和麻袋）。
• 防滲透包裝是由材料（通常是金屬或玻璃）製成的包裝，可防止氣體或蒸氣流入或流出包裝。
• 所測量的氦氣漏率是根據包裝內實際氦氣濃度所得到的氦氣訊號水準。
• 脫氣是從結構表面釋放吸附、吸收或物理捕獲的氣體。
• 通過/失敗標準是預定的實際氦氣洩漏率，當洩漏率達到該值時，測試的包裝被視為有缺陷，因此不可接受。
• 半硬質包裝是通常形成泡罩或託盤的包裝，並使用適當的封閉材料作為封閉介質（通常是熱成型或冷成型材料）。

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