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누출 감지기 검교정 방법

누출 감지기 검교정은 테스트 누출이 연결된 누출 감지기 장치의 디스플레이와 "레이블" 또는 보정 인증서에 표시된 값을 일치시키는 것으로 이해할 수 있습니다. 이 사전 요건이 올바르게 조정되었습니까? 규칙에 따라 스니퍼 장치 또는 구성이 특별, 외부 테스트 누출에 따라 검교정되고, 테스트 누출에서 나오는 모든 테스트 기체가 프로브의 팁에 도달하고, 다른 한편으로 스니퍼 장치의 기체 흐름이 검교정에 의해 방해를 받지 않아야 합니다. 헬륨 농도가 측정되는 특별한 경우에는 전 세계적으로 5ppm 수준의 균일한 공기 내 헬륨 함량을 사용하여 검교정을 수행할 수 있습니다. 공기 내 헬륨 함량이 포함된 "검교정"은 매우 부정확합니다. 항상 검교정 누출이 권장됩니다. 분광계의 이온 경로를 조정하는 것을 튜닝이라고도 합니다. 이를 까다롭게 구별하는 경우는 별로 없기에 두 절차 모두 검교정이라 합니다. 

검교정 공정에서 시간 단위당 기체 유동과 누출률 사이의 수치적 정확도와 선형 상관 관계를 나타내는 직선 곡선은 두 개의 점으로 정의됩니다. 영점(배기 가스 배출이 감지되지 않아 표시 없음) 및 테스트 누출과 함께 표시되는 값(알려진 누출에 대한 올바른 표시)입니다.

진공 작업(분사 기법, 국소 누출 감지 페이지 참조)에서 내부 또는 외부 테스트 누출이 있는 두 가지 검교정 유형을 구분해야 합니다. 누출 감지기에 내장된 테스트 누출 사용 시 장치의 자체 검교정만 가능합니다. 외부 테스트 누출을 사용하는 경우 장치뿐만 아니라 부분 유동 배열과 같은 전체 구성도 포함될 수 있습니다. 내부 테스트 누출은 영구적으로 설치되며 잘못된 위치에 배치될 수 없습니다. 

테스트 누출(표준 누출 또는 기준 누출이라고도 함)은 일반적으로 기체 공급, 정의된 전도도 값을 가진 초크 및 밸브로 구성됩니다. 구성은 필요한 테스트 누출률에 따라 결정됩니다. 그림 5.9에는 다양한 테스트 누출이 나와 있습니다. 투과 누출은 일반적으로 10‑10 < QL < 10‑7의 누출률, 모세관, 10‑8에서 10‑4 사이의 누출률에 사용되고, 10~1000mbar · l/s의 매우 큰 누출률의 경우 전도도 값(규격)이 매우 정확하게 정의된 파이프 단면 또는 오리피스 플레이트가 사용됩니다. 

Fig. 5.9 Examples for the construction of test leaks

그림 5.9 테스트 누출 구조의 예

a 기체 공급이 없는 기준 누출, TL4, TL6
b 스니퍼 및 진공 작업 관련 기준 누출, TL4-6
c (내부) 모세관 테스트 누출 TL7
d 투과(확산) 기준 누출, TL8
e 냉매 검교정 누출

냉매 충전에 사용되는 테스트 누출은 냉매가 실온에서 액체 상태가 되기 때문에 특별한 상황을 나타냅니다. 이러한 테스트 누출에는 모세관 누출 앞에 차단 밸브를 통해 냉매 증기만 채워진 공간(포화 증기 압력)에 도달할 수 있는 액체에 대한 공급 공간이 있습니다. 해결하기 어려운 한 가지 기술적 문제는 모든 냉매가 오일 및 그리스에 대해 매우 양호한 용제이므로 테스트 누출을 순수 냉매로 채우기 어려운 경우가 많기 때문에 발생합니다. 여기서 결정적인 것은 화학적 조성뿐만 아니라, 미세 모세관을 반복적으로 막을 수 있는 모든 용해된 입자가 있습니다.  

사중극자 질량 분광계를 사용하는 누출 감지기(ECOTEC II)

누출 감지기는 사중극자 질량 분광계를 사용하여 헬륨보다 큰 질량을 기록할 수 있습니다. 특별한 경우를 제외하고는 이는 냉매가 될 것입니다. 따라서 이러한 장치는 냉동기 및 공조 장비와 같은 냉동 장치의 밀폐성을 검사하는 역할을 합니다. 

그림 4.2는 사중극자 질량 분광계에 대한 기능 다이어그램을 보여줍니다. 분리 시스템에 있는 4개의 로드 중 두 쌍의 반대쪽 로드는 동일한 전위를 갖고 이온이 가로 방향으로 진동하도록 중앙선을 따라 지나가는 자극을 줍니다. 이러한 진동의 진폭이 막대 사이의 거리보다 작은 경우에만 해당 이온이 로드 시스템을 통과하여 최종적으로 이온 트랩에 도달하여 방출될 수 있습니다. 따라서 라인에서 생성된 전자의 흐름은 측정 신호를 올바르게 형성합니다. 다른 이온은 로드 중 하나와 접촉하고 중화됩니다. 

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그림 4.2 사중극자 질량 분광계 도면

그림 5.10은 ECOTEC II의 진공 계통을 보여줍니다. 질량 분광계(4)는 고진공 조건에서만 작동합니다. 즉, 여기서 압력은 항상 10-4mbar 미만으로 유지되어야 합니다. 이 진공은다이어프램 펌프(1)의 지원을 받는 터보 분자 펌프(3)에 의해 생성됩니다. 두 펌프 사이의 압력 PV는 피에조 저항 측정 시스템(2)으로 측정되고, 이 압력은 측정 모드에서 1~4mbar 범위에 있습니다. 이 압력은 10mbar 값을 초과해서는 안 됩니다. 그렇지 않으면 터보 분자 펌프는 질량 분광계에서 진공을 유지할 수 없습니다. 이 장치는 헬륨에서 다양한 냉매로 제어 장치에서 쉽게 전환할 수 있으며, 이 중 일부는 원하는 대로 선택할 수 있습니다. 따라서 이 장치는 이러한 각 질량에 대해 별도로 검교정해야 합니다. 하지만 설정된 후에는 값이 보관 시 남아 있으므로 모든 기체에 대해 검교정이 영향을 받은 후(각 기체에 대해 별도의 기준 누출이 필요함) 한 기체에서 다른 기체로 직접 전환할 수 있습니다.  

Leybold - Vacuum Fundamentals graphics

그림 5.10 ECOTEC II의 대한 진공 계통

  1. 다이어프램 펌프
  2. 피에조 저항 압력 센서
  3. 터보 분자 펌프
  4. 사중극자 질량 분광계
  5. 스니퍼 라인
  6. 기체 유동 리미터
  7. 기체 유동 리미터
  8. 기체 유량계 

180° 섹터 질량 분광계(Phoenix Quadro, Phoenix L300i, UL 200, UL 500)가 포함된 헬륨 누출 감지기

이러한 장치는 가장 민감하며 가장 높은 수준의 확실성을 제공합니다. 여기서 "확실성"은 더 높은 안정성으로 누출을 찾고 정량적으로 측정할 수 있는 다른 방법이 없다는 것을 의미합니다. 이러한 이유로 누출 감지 절차 자체에 필요한 시간이 훨씬 적기 때문에 구매 가격이 비교적 높더라도 헬륨 누출 감지기가 장기간 가동에 있어 훨씬 더 경제적입니다. 

헬륨 누출 감지기는 기본적으로 이동식 장치에 있는 두 개의 하위 시스템과 고정식 장치에 있는 세 개의 하위 시스템으로 구성됩니다. 이는 다음과 같습니다. 

  1. 질량 분광계 
  2. 고압 진공 펌프 
  3. 고정식 장치의 보조 저진공 펌프 시스템. 

질량 분광계(그림 5.11 참조)는 이온 소스(1~4)와 편향 시스템(5~9)으로 구성됩니다. 이온 빔은 오리피스 플레이트(5)를 통해 추출되고 특정 에너지 수준에서 자기장(8)에 들어갑니다. 자기장 내부에서 이온은 원형 경로를 따라 이동하고, 낮은 질량의 반경이 높은 질량의 반경보다 작습니다. 튜닝 도중 가속 전압을 올바르게 설정하면 이온이 곡률 반경이 정의된 원형 호를 형성하는 상황이 발생할 수 있습니다. 질량 4(헬륨)는 이온 트랩(13)에 대한 개구부(9)를 통과합니다. 일부 장치에서는 총 압력 전극과 충돌하는 이온의 방전 전류가 측정되고 총 압력 신호로 평가됩니다. 질량이 너무 작거나 너무 큰 이온은 이온 트랩(13)에 전혀 닿지 않아야 합니다. 하지만 이에 불구하고 이러한 이온 중 일부는 중성 기체 입자와 충돌하여 편향되거나 초기 에너지가 필요한 에너지 수준에서 너무 멀리 벗어나기 때문에 닿는 경우가 있습니다. 질량 4(헬륨)를 보이는 이온만 이온 감지기(13)에 도달할 수 있도록 이러한 이온은 억제기(11)에 의해 분류됩니다. 이온 소스의 전자 에너지는 80eV입니다. 낮은 수준을 유지하므로 복합 이온화 탄소 또는 4중 이온화 산소 등 특정 질량이 4 이상인 구성 요소를 생성할 수 없습니다. 

질량 분광계의 이온 소스는 간단하고 견고하며 쉽게 교체할 수 있습니다. 작동 중에 지속적으로 가열되므로 오염에 민감합니다. 두 가지 선택 가능한 이트륨 산화 코팅 이리듐 음극은 사용 수명이 깁니다. 이러한 음극은 대체로 공기 유입에 민감하지 않습니다. 즉, 빠른 안전 차단을 통해 공기가 유입되더라도 연소가 방지됩니다. 하지만 이온 소스를 장기간 사용하면 결국 음극취성으로 이어질 수 있으며, 음극이 진동이나 충격에 노출될 경우 파편 발생으로 이어질 수 있습니다. 

입구가 질량 분광계에 연결되는 방식에 따라 두 가지 유형의 MSLD를 구분할 수 있습니다. 이를 직류 및 역류 누출 감지기라 합니다.

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그림 5.11 180° 섹터 질량 분광계의 구성

  1. 이온 소스 플랜지
  2. 음극(2개 음극, Ir + Y2O3)
  3. 양극
  4. 방출 오리피스로 이온 소스 차폐
  5. 추출기
  6. M > 4의 이온 흔적
  7. 총 압력 전극
  8. M = 4의 이온 흔적
  9. 중간 오리피스 플레이트
  10. 자기장
  11. 억제기
  12. 이온 트랩 차폐
  13. 이온 트랩
  14. 사전 증폭기가 있는 이온 트랩용 플랜지
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References

Vacuum symbols

A glossary of symbols commonly used in vacuum technology diagrams as a visual representation of pump types and parts in pumping systems

 

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Glossary of units

An overview of measurement units used in vacuum technology and what the symbols stand for, as well as the modern equivalents of historical units

 

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