Bagaimana cara kerja detektor kebocoran spektrometer massa
Sebagian besar pengujian kebocoran saat ini dilakukan menggunakan perangkat deteksi kebocoran khusus
Produk ini dapat mendeteksi laju kebocoran yang jauh lebih kecil daripada teknik yang tidak menggunakan peralatan khusus. Metode ini semua didasarkan pada penggunaan gas tertentu untuk tujuan pengujian. Perbedaan dalam sifat fisik gas uji ini dan gas yang digunakan dalam aplikasi nyata atau yang mengelilingi konfigurasi uji akan diukur oleh detektor kebocoran. Misalnya, konduktivitas termal gas uji dan udara di sekitarnya dapat berbeda.
Namun, metode yang paling banyak digunakan saat ini adalah deteksi menggunakan helium sebagai gas uji.
Fungsi sebagian besar detektor kebocoran didasarkan pada fakta bahwa pengujian dilakukan dengan gas uji khusus, yaitu, dengan media selain yang digunakan dalam pengoperasian normal. Uji kebocoran dapat, misalnya, dilakukan menggunakan helium, yang terdeteksi menggunakan spektrometer massa, meskipun komponen yang diuji mungkin, misalnya, alat pacu jantung yang komponen internalnya harus dilindungi dari masuknya cairan tubuh selama pengoperasian normal. Contoh ini saja menjelaskan bahwa sifat aliran yang bervariasi dari uji dan media kerja harus dipertimbangkan.
Detektor kebocoran dengan spektrometer massa (MSLD)
Deteksi gas uji menggunakan spektrometer massa adalah metode deteksi kebocoran yang paling sensitif dan paling banyak digunakan di industri.
Detektor kebocoran spektrometer massa (alias MSLD) yang dikembangkan untuk tujuan ini memungkinkan pengukuran kuantitatif laju kebocoran dalam kisaran yang mencakup banyak kekuatan sepuluh (lihat Jenis dan laju kebocoran ) dengan batas bawah ≈ 10 -12 mbar · l/s, sehingga memungkinkan untuk menunjukkan permeabilitas gas padatan yang inheren ketika helium digunakan sebagai gas uji. Pada prinsipnya, dimungkinkan untuk mendeteksi semua gas menggunakan spektrometri massa.
Dari semua opsi yang tersedia, penggunaan helium sebagai gas pelacak terbukti sangat praktis. Deteksi helium menggunakan spektrometer massa sangat jelas. Helium secara kimia lembam, tidak eksplosif, tidak beracun, hadir di udara normal dalam konsentrasi hanya 5 ppm dan cukup ekonomis.
Dua jenis spektrometer massa digunakan dalam MSLD yang tersedia secara komersial:
a) Spektrometer massa quadrupole, meskipun ini kurang sering digunakan karena desainnya yang lebih rumit dan kompleks (terutama karena pasokan listrik untuk sensor)
b) spektrometer massa sektor magnetik 180°, terutama karena desainnya yang relatif sederhana
Terlepas dari prinsip fungsional yang digunakan, setiap spektrometer massa terdiri dari tiga subsistem penting secara fisik:
- sumber ion,
- sistem pemisahan
- dan perangkap ion.
Ion harus dapat bergerak sepanjang jalur dari sumber ion dan melalui sistem pemisahan ke perangkap ion, sejauh mungkin tanpa berbenturan dengan molekul gas. Jalur ini berjumlah sekitar 15 cm untuk semua jenis spektrometer dan dengan demikian memerlukan panjang jalur bebas medium setidaknya 60 cm, yang sesuai dengan tekanan sekitar 1 · 10 -4 mbar; dengan kata lain, spektrometer massa hanya akan beroperasi dalam vakum.
Karena tingkat vakum minimum 1 · 10 -4 mbar, vakum tinggi diperlukan. Pompa turbomolekuler dan pompa kasar yang sesuai digunakan dalam detektor kebocoran modern. Terkait dengan masing-masing kelompok komponen adalah sistem dan perangkat lunak pasokan listrik dan elektronik yang diperlukan yang, melalui mikroprosesor, memungkinkan tingkat otomatisasi tertinggi dalam urutan pengoperasian, termasuk semua rutinitas penyesuaian dan kalibrasi serta tampilan nilai terukur.
Prinsip pengoperasian MSLD
Fungsi dasar detektor kebocoran dan perbedaan antara detektor kebocoran dan spektrometer massa dapat dijelaskan menggunakan Gambar 5.6. Sketsa ini menunjukkan konfigurasi yang paling umum ditemukan untuk deteksi kebocoran menggunakan metode semprotan helium (lihat Deteksi kebocoran lokal) pada komponen vakum. Ketika helium yang disemprotkan ditarik ke dalam komponen melalui kebocoran, helium tersebut dipompa melalui bagian dalam detektor kebocoran ke saluran pembuangan, di mana helium kembali meninggalkan detektor. Dengan asumsi bahwa detektor itu sendiri bebas dari kebocoran, jumlah gas yang mengalir melalui setiap bagian pipa (pada titik apa pun yang diinginkan) per satuan waktu akan tetap konstan terlepas dari penampang dan rute pipa. Berikut ini berlaku untuk masuk ke port pemompaan pada pompa vakum:
Q = p. S
Pada semua titik lainnya
Q = p. S eff
berlaku, dengan mempertimbangkan kehilangan saluran.
Persamaan ini berlaku untuk semua gas yang dipompa melalui pipa dan dengan demikian juga untuk helium.
QHE = pHE . Seff'HE
Dalam hal ini, jumlah gas per satuan waktu adalah tingkat kebocoran yang dicari; tekanan total tidak boleh digunakan, tetapi hanya bagian untuk helium atau tekanan parsial untuk helium. Sinyal ini diberikan oleh spektrometer massa saat diatur untuk nomor atom 4 (helium). Nilai untuk S eff adalah konstanta untuk setiap seri detektor kebocoran, sehingga memungkinkan penggunaan mikroprosesor untuk mengalikan sinyal yang datang dari spektrometer massa dengan konstanta numerik dan untuk menampilkan laju kebocoran secara langsung.
Gambar 5.6 Prinsip pengoperasian dasar detektor kebocoran
Dasar-dasar Deteksi Kebocoran
Unduh eBook "Dasar-Dasar Deteksi Kebocoran" kami untuk menemukan dasar-dasar dan teknik deteksi kebocoran.
- Produk terkait
- Blog terkait
- Pengetahuan terkait
