Войти
A гелиевый масс-спектрометр - это инструмент, обычно используемый для обнаружения и обнаружения небольших утечек. Первоначально он был разработан в рамках Манхэттенского проекта во время Второй мировой войны для обнаружения чрезвычайно малых утечек в процессе диффузии газа на заводах по обогащению урана. Обычно используется вакуумная камера, в которую помещается герметичный контейнер, заполненный гелием. Утечка гелия из контейнера, и степень утечки определяется с помощью масс-спектрометра.
Гелий используется в качестве индикатора, поскольку он быстро проникает в небольшие утечки. Гелий также обладает свойством быть нетоксичным, химически инертным и присутствовать в атмосфере только в незначительных количествах (5 ppm ). Обычно для измерения утечек в диапазоне от 10 до 10 Pa ·m ·s.
используется гелиевый течеискатель. Поток 10 Па · м · с немного меньше 1 мл в минуту при стандартных условиях для температуры и давления <39.>(СТП).
Расход 10 Па · м · с на STP чуть меньше 3 мл за столетие.
Обычно при обнаружении гелия в качестве индикатора для обнаружения утечек существует два типа утечек: остаточная утечка и виртуальная утечка. Остаточная утечка - это настоящая утечка из-за несовершенного уплотнения, прокола или другого отверстия в системе. Виртуальная утечка - это подобие утечки в вакуумной системе, вызванной выделением газа химикатов, захваченных или приставших к внутренней части системы, которая фактически герметична. Когда газы попадают в камеру, они могут создать ложное срабатывание, указывающее на остаточную утечку в системе.
Гелиевые масс-спектрометрические детекторы утечки используются в производственных линиях, таких как охлаждение и кондиционирование воздуха, автомобильные запчасти, газированные контейнеры для напитков пищевая упаковка и аэрозольная упаковка, а также при производстве паровых продуктов газовых баллонов, огнетушителей, шин клапаны и многие другие продукты, включая все вакуумные системы.
Этот метод требует, чтобы проверяемая деталь была подключена к гелиевому течеискателю. Наружная поверхность тестируемой детали будет расположена в какой-то палатке, в которой концентрация гелия будет повышена до 100% гелия.
Если деталь мала, вакуумная система, включенная в прибор для проверки герметичности, сможет достичь достаточно низкого давления, чтобы обеспечить работу масс-спектрометра.
Если размер детали слишком велик, может потребоваться дополнительная система вакуумной откачки для достижения достаточно низкого давления за разумный промежуток времени. После достижения рабочего давления масс-спектрометр может начать операцию измерения.
При обнаружении утечки маленькие и «подвижные» молекулы гелия мигрируют через трещины внутрь детали. Вакуумная система доставит любую молекулу индикаторного газа в ячейку анализатора магнитного секторного масс-спектрометра. Сигнал проинформирует оператора о величине обнаруженной утечки.
Этот метод немного отличается от описанного выше. По-прежнему требуется, чтобы проверяемая деталь была подключена к гелиевому течеискателю. На внешнюю поверхность испытуемой детали распыляется локализованный поток индикаторного газа гелия.
Если деталь мала, вакуумная система, входящая в состав прибора, сможет достичь достаточно низкого давления, чтобы обеспечить работу масс-спектрометра.
Если размер детали слишком велик, может потребоваться дополнительная насосная система для достижения достаточно низкого давления за разумный промежуток времени. После достижения рабочего давления масс-спектрометр может начать операцию измерения.
При обнаружении утечки маленькие и «подвижные» молекулы гелия мигрируют через трещины внутрь детали. Вакуумная система доставит любую молекулу индикаторного газа в ячейку анализатора магнитного секторного масс-спектрометра. Сигнал проинформирует оператора о величине обнаруженной утечки. Таким образом, корреляция между максимальным сигналом утечки и местоположением распылительной головки гелия позволит оператору точно определить место утечки.
В этом случае деталь находится под давлением (иногда это испытание сочетается с испытанием на разрыв, то есть при 40 бар) гелием, когда она находится в вакуумной камере. Вакуумная камера подключена к системе вакуумной откачки и течеискателю. Как только вакуум достигнет рабочего давления масс-спектрометра, любая утечка гелия будет измерена. Этот метод испытаний применяется ко многим компонентам, которые будут работать под давлением: корпусам подушек безопасности, испарителям, конденсаторам, высоковольтным распределительным устройствам, заполненным SF 6.
В отличие от теста заряженного гелия, метода частичного вакуума, метод тестового газа ультра детектирования (метод UST) использует эффект частичного вакуума, так что газонепроницаемость исследуемого образца может быть обнаружена при нормальном давлении с той же чувствительностью, что и испытание в вакууме, заряженное гелием, с газообразным гелием. Метод имеет чувствительность 10 Па · м · с. Подобно классическому тесту-снифферу, заряженному гелием, исследуемый образец помещается в мешок, но в отличие от классического метода, мешок подвергается воздействию газа, не содержащего гелий, так что концентрация гелия внутри мешка может быть уменьшена с 5 · 10 до 10 Па · м · с. Эта чувствительность соответствует теоретической потере газа 1 см за 3000 лет.
Метод UST можно очень экономично использовать для специальных испытаний тестовых образцов. Испытательную систему можно легко настроить с помощью обычных пневматических элементов, таких как клапаны и пластиковые шланги. Для помещения образцов для испытаний достаточно простого полиэтиленового пакета. Метод UST также использовался для испытания на герметичность компонента термоядерного эксперимента Wendelstein 7-X в Германии.
Этот метод применяется к объектам, которые предположительно опечатаны.
Сначала тестируемое устройство будет подвергаться длительному воздействию высокого давления гелия в камере «бомбардировки».
Если деталь негерметична, гелий сможет проникнуть внутрь устройства.
Позже устройство будет помещено в вакуумную камеру, подключенную к вакуумному насосу и масс-спектрометру. Небольшое количество газа, попавшего в устройство под давлением, будет выпущено в вакуумную камеру и отправлено в масс-спектрометр, где будет измеряться скорость утечки.
Этот метод испытаний применяется к имплантируемым медицинским устройствам, кварцевым генераторам, устройствам с пилообразными фильтрами.
Этот метод не позволяет обнаружить крупную утечку, поскольку индикаторный газ будет быстро откачиваться при откачке испытательной камеры.
В последнем случае деталь находится под давлением гелия. Масс-спектрометр оснащен специальным устройством, детектором, который позволяет ему отбирать пробу воздуха (и индикаторного газа при обнаружении утечки) при атмосферном давлении и вводить его в масс-спектрометр.
Этот режим работы часто используется для обнаружения утечки, которая была обнаружена другими методами, с целью ремонта деталей. Современные машины могут удалить гелий цифровым способом на два десятилетия ниже фонового уровня, и, таким образом, теперь возможно обнаружение утечек величиной до 5 · 10 Па · м · с в режиме обнаружения.
.
