Kütle spektrometreli kaçak dedektörlerinin çalışma prensibi nedir?
En hassas kaçak tespit yöntemi ve sektörde en yaygın kullanılan yöntemdir.
Bu amaçla geliştirilen MS (Kütle Spektrometreleri) sızıntı dedektörleri, onunca güçten oluşan geniş bir aralıkta sızıntı oranlarının kantitatif ölçümünü mümkün kılar. Alt sınır yaklaşık 1,10 -12 mbar·l/s'dir. Bu, katı maddelerden (permeasyon) geçen doğal gaz akışının nicel ölçümüne bile olanak sağlar.
Prensip olarak, kütle spektrometrisi kullanılarak tüm gazların tespit edilmesi mümkündür. Mevcut tüm seçenekler arasında, test gazı olarak helyum kullanımının özellikle pratik olduğu kanıtlanmıştır. Helyum şudur:
- kütle spektrometresi ile açıkça tespit edilebilir,
- kimyasal olarak inert,
- Patlamaya dayanıklı
- Zehirli değildir
- normal havada sadece 5 ppm ( = 5 · 10 -4 hacim % ) konsantrasyonda bulunur ve oldukça ekonomiktir.
Piyasada satılan MSLD'lerde iki tür kütle spektrometresi kullanılır:
a) dört kutuplu kütle spektrometresi
b) 180° sektör alan kütle spektrometresi (basit tasarımı nedeniyle).
Her kütle spektrometresi üç temel tertibattan oluşur:
- iyon kaynağı,
- ayırma sistemi ve
- iyon kapanı
İyonlar, iyon kaynağından ve ayırma sisteminden iyon kapanına giden yol boyunca, gaz molekülleriyle çarpışmadan mümkün olduğunca fazla hareket edebilmelidir. Bu yol, tüm spektrometre türleri için yaklaşık 15 cm'dir ve bu nedenle orta serbest yol uzunluğu gerektirir:
yaklaşık 1,10-4 mbar'lık basınca karşılık gelen en az 60 cm; başka bir deyişle, bir kütle spektrometresi yalnızca yüksek vakumda çalışacaktır. Modern sızıntı dedektörlerinde, yüksek vakum oluşturmak için turbomoleküler pompalar kullanılır.
Münferit yapı grupları ile bağlantılı olarak gerekli olan elektrik ve elektronik besleme sistemleri ve yazılımlar, bir mikroişlemci aracılığıyla tüm ayar ve kalibrasyon rutinleri ve ölçüm değeri göstergesi dahil olmak üzere işletim sürecinde mümkün olan en yüksek otomasyonu sağlar.
MSLD'nin çalışma prensibi
Kütle spektrometreli bir sızıntı dedektörünün çalışma prensibi (ana akış sızıntı dedektörü)
Yukarıdaki şekil, kütle spektrometreli bir kaçak dedektörünün çalışma prensibini açıklamak için verilmiştir: Bu çizim, bir vakum bileşeninde (= test nesnesi) test gazı püskürtme yöntemi kullanılarak kaçak tespiti için en yaygın olarak bulunan konfigürasyonu göstermektedir.
Gaz bir sızıntı yoluyla bileşene girerse, sızıntı dedektörünün içinden çıkışa pompalanır ve oradan tekrar dedektörden çıkar. Sızıntı dedektörünün uygun şekilde mühürlendiğini varsayarak, gaz akışı q sızıntı dedektörünün girişi ve çıkışı arasındaki herhangi bir noktada her zaman aynıdır. Doğrudan vakum pompasının pompalama bağlantı noktasında aşağıdakiler geçerlidir:
Q = p. S
şunlarla:
- p = mbar cinsinden doğrudan vakum pompasının pompalama bağlantı noktasındaki giriş basıncı
- S = Vakum pompasının pompalama hızı, doğrudan vakum pompasının pompalama bağlantı noktasında l/s cinsinden
Başka herhangi bir x konumunda, hat kayıpları dikkate alınarak aşağıdakiler geçerlidir:
qx = q = px · Sx
şunlarla:
- px = x pozisyonundaki basınç mbar cinsinden
- Sx = x konumundaki vakum pompasının pompalama hızı l/s cinsinden (Sx < S !)
Yukarıdaki denklem, vakum pompası tarafından pompalanan tüm gazlar ve dolayısıyla test gazı TG (örneğin TG = helyum) için de geçerlidir.
Kütle spektrometresinde (x = MS) aşağıdakiler geçerlidir:
qMS, TG = qTG = pMS, TG · SMS, TG = qL
Bu durumda, test gazı akışı q TG, aranan kaçak oranı qL'ye eşittir. Yukarıdaki denklem durumunda, kütle spektrometresinde p MS, TG kısmi test gazı basıncının mevcut olduğu unutulmamalıdır.
p MS, TG için ölçüm değeri, test gazının M kütlesine ayarlanması gereken kütle spektrometresi tarafından sağlanır (örneğin, TG = helyum için M = 4). SMS, TG değeri, her sızıntı dedektörü için deneysel olarak belirlenen bir sabittir.
Kütle spektrometresi tarafından sağlanan p MS, TG değeri, sızıntı dedektörünün mikroişlemcisinde depolanan S MS, TG değeri ile çarpılır. Bu çarpmanın sonucu daha sonra kaçak oranı qL olarak gösterilir.
Sızıntı Tespiti Temelleri
Sızıntı tespitinin temellerini ve tekniklerini keşfetmek için "Sızıntı Tespiti Temelleri" adlı e-Kitabımızı indirin.
- İlgili ürünler
- İlgili bloglar
- Daha Fazla Bilgi Edinin
Daha Fazla Bilgi Edinin
