リークディテクターを較正する方法

リークディテクターの較正とは、テストリークが取り付けられたリークディテクターユニットの表示と、「ラベル」または較正証明書に示された値を一致させることと理解されています。これの前提条件は、正しく調整されていることです。Snifferユニットまたは構成は、原則として、一方では、テストリークから発生するすべてのテストガスがプローブの先端に到達し、他方では、スニファユニット内のガスフローが較正によって妨げられないことが保証される外部テストリークで較正を行う必要があります。ヘリウム濃度が測定される特殊なケースでは、空気中のヘリウム含有量を使用して較正を行うことができます。これは世界中で均一な5 ppmです。空気中のヘリウム含有量による「較正」は非常に不正確です。較正リークが常に推奨されます。分光計のイオンパスの一部であり、チューニングとも呼ばれます。多くの場合、区別はあまり慎重に行われず、両方の手順が一緒に較正と呼ばれます。

校正プロセスでは、時間単位あたりのガスフローとリーク率の間の数値的正しい線形相関を表す直線曲線が2つの点によって定義されます。ゼロ点（排出ガスが検出されない場合は表示されない）と、テストリークとともに表示される値（既知のリークの正しい表示）です。

真空操作（スプレー技術、局所リーク検知のページを参照）では、内部または外部のテストリークを伴う2種類の較正を区別する必要があります。リークディテクターに内蔵されているテストリークを使用する場合、ユニット自体を較正できますが、較正できるのは本体だけです。外部テストリークを使用する場合は、デバイスだけでなく、部分的なフロー配置などの完全な構成も含めることができます。内部テストリークは恒久的に取り付けられており、置き間違えることはありません。

テストリーク（標準リークまたは参照リークとも呼ばれる）は、通常、ガス供給、定義されたコンダクタンス値を持つチョーク、およびバルブで構成されます。構成は、必要なテストリーク率に従っています。図5.9は、さまざまなテストリークを示しています。透過リークは通常、10^‑10 < Q_L < 10^‑7のリーク率、10^‑8と10^‑4の間のキャピラリ、10～1000 mbar · l/sの範囲の非常に大きなリーク率には、正確に定義されたコンダクタンス値（寸法）のパイプセクションまたはオリフィスプレートが通常使用されます。

Fig. 5.9 Examples for the construction of test leaks

図5.9 テストリークの構築の例。

a ガス供給なしの基準リーク、TL4、TL6
b スニファおよび真空用途の基準リーク、TL4-6
c （内部）キャピラリテストリーク、TL7
d 透過（拡散）基準リーク、TL8
e 冷媒較正によるリーク

冷媒の充填に使用されるテストリークは、冷媒が室温で液体であるため、特別な状況を表します。このようなテストリークには、リーク液体の供給スペースがあり、それから遮断弁を通って、キャピラリのリークの前に冷媒蒸気（飽和蒸気圧）のみで満たされたスペースに達することができます。解決が難しい技術的な問題の1つは、すべての冷媒がオイルやグリースにも非常に優れた溶媒であるという事実です。したがって、テストリークを純粋な冷媒で満たすことが困難なため、しばしば深刻な汚染が発生します。ここで決定的なのは、化学組成だけでなく、すべての溶解粒子の上にあり、細かいキャピラリを繰り返し詰まらせる可能性があることです。

四重極質量分析計（ECOTEC II）を備えたリークディテクター

リークディテクターは、ヘリウムよりも大きい質量を登録するために四重極質量分析計を使用して構築できます。特殊なケースを除き、これらは冷媒になります。このため、冷却装置、特に冷蔵庫や空調設備の気密性を調べるのに役立ちます。

図4.2に四重極質量分析計の機能図を示します。分離システムの4本のロッドのうち、2組の対向ロッドの電位は同一であり、横方向に振動するように中心線に沿ってイオンを励起します。これらの振動の振幅がロッド間の距離よりも小さい場合にのみ、適切なイオンがロッドシステムを通過し、最終的にイオントラップに到達し、そこで放電してカウントされます。この線で生成される電子のフローは、測定信号を適切に形成します。他のイオンは、ロッドの1つに接触し、そこで中和されます。

図4.2 四重極質量分析計の概略図

図5.10に、ECOTEC IIの真空回路図を示します。質量分析計（4）は、高真空状態でのみ動作します。つまり、ここでの圧力は、常に10^-4 mbar未満でなければなりません。この真空は、ダイヤフラムポンプ（1）のサポートを持つターボ分子ポンプ（3）によって生成されます。2つのポンプ間の圧力PVは、ピエゾ抵抗測定システム（2）で測定され、この圧力は、測定モード時に1～4 mbarの範囲内にあります。この圧力は、10 mbarの値を超えないようにしてください。これを超えると、ターボ分子ポンプは、質量分析計内の真空を維持できなくなります。このユニットは、ヘリウムから任意の冷媒に制御ユニットで簡単に切り替えることができます。一部は必要に応じて選択できます。当然ながら、ユニットは、これらの質量ごとに個別に較正する必要があります。ただし、一度設定した値は保存しておくことができるので、すべてのガスの較正が実施された後（および各ガスに対して個別の基準リークが必要になる）、ガス間を直接切り替えることができます。

図5.10 ECOTEC IIの真空回路図

ダイヤフラムポンプ
ピエゾ抵抗圧力センサー
ターボ分子ポンプ
四重極質量分析計
スニファライン
ガスフローリミッタ
ガスフローリミッタ
ガスフローメーター

180°セクター質量分析計を備えたヘリウムリークディテクター（UL 200、UL 500）

これらの単位は、最も感度が高く、最大の確実性も提供します。ここで「確実」とは、信頼性と安定性が向上し、リークを特定して定量的に測定できる他の方法がないことを意味します。このため、購入価格が比較的高いにもかかわらず、ヘリウムリークディテクターは、リーク検知手順自体に必要な時間が大幅に短縮されるため、長期的にははるかに経済的です。

ヘリウムリークディテクターは、基本的にポータブルユニットの2つのサブシステムと固定ユニットの3つで構成されます。以下がその一例です。

質量分析計
高真空ポンプおよび
固定ユニットの補助粗引きポンプシステム。

質量分析計（図5.11を参照）は、イオン源（1～4）と偏光システム（5～9）で構成されています。イオンビームは、オリフィスプレート（5）から抽出され、特定のエネルギーレベルで磁場（8）に入ります。磁場内でイオンは、円形パスに沿って移動し、低質量の半径は、高質量の半径よりも小さくなります。チューニング中の加速電圧の適切な設定により、定義された曲率半径でイオンが円弧を描く状況を実現できます。質量4（ヘリウム）が関与する場合、それらは通過しますか?開口部（9）をイオントラップ（13）に接続します。一部の装置では、全圧力電極に衝突するイオンの放電電流が測定され、全圧力信号として評価されます。質量が小さすぎるか大きすぎるイオンは、イオントラップ（13）に到達できません。しかし、これらのイオンの中には、中性ガス粒子との衝突によって偏光されるか、初期エネルギーが必要なエネルギーレベルから大きく外れたりして、それでも到達するイオンがあります。これらのイオンはサプレッサ（11）で選別され、質量4（ヘリウム）のイオンのみがイオンディテクター（13）に到達することができます。イオン源の電子エネルギーは80eVです。これは、特定の質量が4以上（多イオン炭素や四重イオン化酸素など）の成分が作成できないように、低く維持されます。

質量分析計のイオン源は、シンプルかつ頑丈で、簡単に交換できます。これらは作動中に連続的に加熱されるため、汚染の影響を受けやすくなります。2つの選択可能なイットリウム酸化膜コーティングイリジウム陰極は、サービス期間が長くなっています。これらのカソードは、空気の侵入に対してほとんど影響を受けません。つまり、迅速に作用する安全カットアウトにより、空気が入った場合でも燃焼しないようになっています。ただし、イオン源を長時間使用すると、最終的にはカソードが脆化し、振動や衝撃にさらされると、カソードが分裂する可能性があります。

入口が質量分析計に接続されている方法に応じて、MSLDの2つの種類を区別できます。これらは、直接フローおよび逆流リークディテクターと呼ばれます。