Quelle est la limite de détection des détecteurs de fuites ?

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Limite de détection, bruit de fond, stockage de gaz dans l'huile (lest d'air), suppression du point zéro flottant

Le plus petit taux de fuite détectable est dicté par le niveau de bruit de fond naturel du gaz à détecter. Même lorsque le connecteur de test du détecteur de fuites est fermé, chaque gaz passe (dans le sens opposé au sens de pompage) par l'échappement et par les pompes (mais est réduit en conséquence par leur compression) jusqu'au spectromètre et y est détecté si les moyens électroniques le permettent. Le signal généré représente la limite de détection. Le système de vide poussé utilisé pour évacuer le spectromètre de masse comprend normalement une pompe turbomoléculaire et une pompe à palettes rotatives lubrifiée. (Par le passé, les pompes à diffusion étaient utilisées au lieu des pompes turbomoléculaires.) Comme tout liquide, l'huile d'étanchéité de la pompe à palettes rotatives est capable de dissoudre les gaz jusqu'à ce que l'équilibre soit atteint entre le gaz dissous dans l'huile et le gaz à l'extérieur de l'huile. Lorsque la pompe est chaude (température de fonctionnement), cet état d'équilibre représente la limite de détection du détecteur de fuites. L'hélium stocké dans l'huile influence ainsi la limite de détection du détecteur de fuites. Il est possible que le gaz de test pénètre non seulement par le raccord de test et dans le détecteur de fuites ; une installation incorrecte ou une manipulation maladroite du gaz de test peut permettre au gaz de test de pénétrer par l'échappement et la vanne d'aération ou de lest d'air et à l'intérieur du détecteur, d'augmenter le niveau d'hélium dans l'huile et les joints en élastomère qui s'y trouvent et d'induire ainsi un signal de bruit de fond dans le spectromètre de masse bien supérieur à la limite de détection normale. Lorsque l'appareil est correctement installé (voir Fig. 5.7) la vanne de lest d'air et la vanne d'aération sont raccordées à l'air frais et la conduite de refoulement (filtre à huile !) doit au moins être acheminée à l'extérieur de la pièce où le test d'étanchéité a lieu.

Fig. 5.7 Configuration correcte pour un MSLD

Il est possible de réduire le niveau de bruit de fond du gaz de test (hélium) en ouvrant la vanne de lest d'air et en introduisant un gaz exempt de gaz de test (gaz sans hélium, air frais). L'hélium dissous sera pour ainsi dire évacué. Comme l'effet ne concerne toujours que la partie de l'huile présente dans le corps de la pompe à ce moment précis, la procédure de rinçage doit être poursuivie jusqu'à ce que toute l'huile du carter d'huile de la pompe ait été recyclée plusieurs fois. Cette période dure généralement de 20 à 30 minutes.

Pour éviter à l'utilisateur de devoir toujours surveiller le niveau de bruit de fond, la suppression du point zéro flottant a été intégrée aux concepts de fonctionnement automatique de certains détecteurs (consultez la section dédiée aux spectromètres de masse à secteur de 180° sur la page Etalonnage). Dans ce cas, le niveau de bruit de fond mesuré après la fermeture de la vanne d'entrée est mémorisé ; lorsque la vanne est à nouveau ouverte, cette valeur est automatiquement déduite des mesures ultérieures. Ce n'est qu'à partir d'un seuil relativement élevé que l'écran affiche un avertissement indiquant que le niveau de bruit de fond est trop élevé. La figure 5.8 illustre le procédé suivi dans la suppression du point zéro. Graphique de gauche : le signal est nettement plus important que le bruit de fond. Graphique central : le bruit de fond a considérablement augmenté ; le signal est à peine discernable. Graphique de droite : le bruit de fond est supprimé électriquement ; le signal peut à nouveau être clairement identifié.

Fig. 5.8 Exemple de suppression du point zéro

Indépendamment de cette suppression du point zéro flottant, tous les détecteurs de fuites offrent la possibilité de décaler manuellement le point zéro. Dans ce cas, l'affichage du détecteur de fuites à un moment donné est « remis à zéro », de sorte que seules les augmentations du taux de fuite à partir de ce point sont affichées. Cela ne sert qu'à faciliter l'évaluation d'un écran et ne peut, bien sûr, pas influencer sa précision.
Les détecteurs de fuites modernes sont de plus en plus souvent équipés de systèmes de vide sans huile, appelés « détecteurs de fuites secs » (UL 200 sec, UL 500 sec). Dans ce cas, le problème de la dissolution du gaz dans l'huile ne se pose pas, mais des techniques de purge similaires seront néanmoins utilisées.

Valeurs limites ou spécifications du détecteur de fuites

Le plus petit taux de fuite détectable.
La vitesse de pompage effective au niveau du raccord de test.
La pression maximale autorisée à l'intérieur de l'échantillon testé (également la pression d'entrée maximale autorisée). Cette pression p_max est d'environ 10^-1 pour les détecteurs de fuites avec PFP classiques et d'environ 2 à 10 mbar pour les détecteurs de fuites avec PFP composés. Le produit de cette pression de fonctionnement maximale autorisée et de la vitesse de pompage S du système de pompe au niveau du raccord de test du détecteur correspond au débit maximal autorisé :

(5.10)

Cette équation montre qu'il n'est pas du tout avantageux d'atteindre une sensibilité élevée en réduisant la vitesse de pompage. Sinon, le débit maximal autorisé serait trop faible. L'appareil n'est pas fonctionnel lorsque, en raison d'une fuite importante ou de plusieurs fuites plus petites, la quantité de gaz entrant dans l'appareil est supérieure au débit maximal autorisé du détecteur de fuites.

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