Qual è il limite di rilevamento nei rilevatori di perdite?
Limite di rilevamento, fondo, accumulo di gas nell'olio (gas ballast), soppressione punto zero flottante
Il più piccolo tasso di perdita rilevabile è determinato dal livello naturale di fondo del gas da rilevare. Anche con il raccordo di prova sul rilevatore di perdite chiuso, ogni gas passerà, in senso contrario a quello di pompaggio, attraverso lo scarico e le pompe (venendo ridotto di conseguenza dalla loro compressione), raggiungendo lo spettrometro, e lì sarà rilevato se i dispositivi elettronici utilizzati sono adeguati. Il segnale generato rappresenta il limite di rilevamento. Il sistema per vuoto alto utilizzato per evacuare lo spettrometro di massa comprende normalmente una pompa turbomolecolare e una pompa rotativa a palette con tenuta a olio. (In precedenza, al posto delle pompe turbomolecolari venivano utilizzate pompe a diffusione). Come ogni liquido, l'olio di tenuta nella pompa rotativa a palette ha la capacità di dissolvere i gas fino al raggiungimento dell'equilibrio tra il gas disciolto nell'olio e il gas al di fuori di questo. Quando la pompa è calda (temperatura di esercizio), questo stato di equilibrio rappresenta il limite di rilevamento per il rilevatore di perdite. L'elio immagazzinato nell'olio influenza quindi il limite di rilevamento del rilevatore di perdite. È possibile che il gas di prova entri non solo attraverso il collegamento di prova e nel rilevatore di perdite; ma un'installazione non corretta o una gestione inadeguata del gas di prova possono consentire l'ingresso di quest'ultimo nello scarico, nella valvola del gas ballast e all'interno del rivelatore, aumentando il livello di elio nell'olio e nelle guarnizioni in elastomero e inducendo un segnale di fondo nello spettrometro di massa ben superiore al normale limite di rilevamento. Quando il dispositivo è installato correttamente (vedere la Fig. 5.7) la valvola delgas ballast e la valvola dell'aria saranno collegate all'aria esterna e la linea di scarico (filtro dell'olio!) dovrà essere come minimo instradata verso l'esterno del locale quando si effettuano prove di perdita.
Fig. 5.7 Configurazione corretta per un MSLD
Un livello di fondo del gas di prova aumentato (elio) può essere ridotto aprendo la valvola del gas ballast e introducendo il gas privo del gas di prova (gas privo di elio, aria fresca). L'elio disciolto verrà espulso, in qualche modo. Poiché l'effetto interessa sempre solo la parte dell'olio presente nel corpo della pompa in un determinato momento, la procedura di lavaggio deve continuare fino a quando tutto l'olio proveniente dalla coppa dell'olio della pompa non sia stato rimesso in circolo più volte. Questo periodo di tempo è di solito compreso tra 20 e 30 minuti.
Per evitare che l'utente debba sempre tenere d'occhio il livello di fondo, quella che è stata soprannominata soppressione del punto zero flottante è stata integrata nei concetti operativi automatici di alcuni rilevatori (vedere la sezione sugli spettrometri di massa a settore 180° alla pagina sulla calibrazione). Qui il livello di fondo misurato dopo la chiusura della valvola di ingresso viene memorizzato; quando la valvola viene riaperta, questo valore viene automaticamente dedotto dalle misurazioni successive. Solo a un livello di soglia relativamente alto, sul display viene visualizzato un avviso che indica che il livello del rumore di fondo è troppo alto. La Figura 5.8 illustra il processo seguito nella soppressione del punto zero. Grafico a sinistra. Il segnale è chiaramente più grande di quello del fondo. Grafico centrale: il fondo è notevolmente aumentato; il segnale è difficilmente distinguibile. Grafico a destra: il fondo viene soppresso elettricamente; il segnale può essere nuovamente identificato in modo chiaro.
Fig. 5.8 Esempio di soppressione del punto zero
Indipendentemente da questa soppressione del punto zero flottante, tutti i rilevatori di perdite offrono la possibilità di spostamento manuale del punto zero. Qui il display del rilevatore di perdite in quel particolare momento sarà "azzerato", in modo da visualizzare solo l'aumento del tasso di perdita da quel punto. Ciò serve solo a facilitare la valutazione di un display ma, naturalmente, non può influenzarne la precisione.
I moderni rilevatori di perdite sono dotati più frequentemente di sistemi per vuoto oil-free, i cosiddetti "rilevatori di perdite a secco" (UL 200 a secco, UL 500 a secco). In questo caso il problema della dissoluzione del gas nell'olio non si verifica, ma saranno comunque utilizzate tecniche di spurgo simili.
Valori limite o specifiche per il rilevatore di perdite
- Il più piccolo tasso di perdita rilevabile.
- La velocità di pompaggio effettiva al collegamento di prova.
- La pressione massima consentita all'interno del campione di prova (anche detta pressione di ingresso massima consentita). Questa pressione pmax sarà di circa 10-1 per LD con PFP classici e di circa 2-10 mbar per LD con PFP composti. Il prodotto di questa pressione di esercizio massima consentita e della velocità di pompaggio S del sistema di pompaggio in corrispondenza del collegamento di prova del rivelatore è la capacità massima consentita:
(5.10)
Questa equazione mostra che non è in alcun modo vantaggioso ottenere un'elevata sensibilità abbassando la velocità di pompaggio. Altrimenti, la capacità massima consentita sarebbe troppo piccola. L'unità non funziona quando, a causa di una perdita grande o di diverse perdite più piccole, nell'unità scorre più gas rispetto alla capacità massima consentita per il rilevatore di perdite.
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Riferimenti
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