Qual é o limite de detecção em detectores de vazamento?

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Limite de detecção, fundo, armazenamento de gás em óleo (lastro de gás), supressão de ponto zero flutuante

A menor taxa de vazamento detectável é determinada pelo nível de fundo natural para que o gás seja detectado. Mesmo com o conector de teste no detector de vazamento fechado, todo gás passará – contra a direção de bombeamento – pelo escapamento e pelas bombas (mas será reduzido de acordo com sua compressão) até o espectrômetro e será detectado ali se os meios eletrônicos forem adequados para isso. O sinal gerado representa o limite de detecção. O sistema de alto vácuo usado para evacuar o espectrômetro de massa normalmente compreende uma bomba turbomolecular e uma bomba de palheta rotativa lubrificada a óleo. (Bombas de difusão foram usadas anteriormente em vez de bombas turbomoleculares.) Como todo líquido, o óleo de lubrificação na bomba de palheta rotativa tem a capacidade de dissolver gases até que o equilíbrio seja atingido entre o gás dissolvido no óleo e o gás fora do óleo. Quando a bomba está quente (temperatura de operação), esse estado de equilíbrio representa o limite de detecção do detector de vazamento. O hélio armazenado no óleo influencia, assim, o limite de detecção do detector de vazamento. É possível que o gás de teste entre não apenas através da conexão de teste e no detector de vazamento; a instalação inadequada ou o manuseio inepto do gás de teste pode permitir que o gás de teste entre através do escapamento e da válvula de lastro de gás ou de ventilação de ar e no interior do detector, para aumentar o nível de hélio no óleo e as vedações de elastômero e, assim, induzir um sinal de fundo no espectrômetro de massa que está bem acima do limite de detecção normal. Quando o dispositivo estiver instalado corretamente (consulte a Fig. 5.7) a válvula de lastro de gás e a válvula de ventilação serão ligadas ao ar fresco e a linha de descarga (filtro de óleo!) deve ser direcionada pelo menos para fora da sala onde o teste de vazamento ocorre.

Fig. 5.7 Configuração correta para um MSLD

Um nível de fundo de gás de teste aumentado (hélio) pode ser reduzido abrindo a válvula de lastro de gás e introduzindo gás isento do gás de teste (gás isento de hélio, ar fresco). O hélio dissolvido será liberado, por assim dizer. Como o efeito sempre afeta apenas a parte do óleo presente no corpo da bomba no momento específico, o procedimento de lavagem terá que ser continuado até que todo o óleo do cárter da bomba tenha recirculado várias vezes. Esse período geralmente será de 20 a 30 minutos.

Para poupar o usuário do problema de ter sempre ficar atento ao nível de fundo, o que foi chamado de supressão de ponto zero flutuante foi integrado aos conceitos de operação automática de alguns detectores (consulte a secção sobre espetrômetros de massa de setor 180º na página de calibração). Aqui, o nível de fundo medido após o fechamento da válvula de entrada é armazenado; quando a válvula for novamente aberta, esse valor será automaticamente deduzido das medições subsequentes. Somente em um nível de limite relativamente alto, o painel de exibição mostrará um aviso indicando que o nível de ruído de fundo está muito alto. A Figura 5.8 é fornecida para ilustrar o processo seguido na supressão de ponto zero. Gráfico à esquerda. O sinal é claramente maior que o fundo. Gráfico central: o fundo aumentou consideravelmente; o sinal dificilmente pode ser discernido. Gráfico à direita: o fundo é suprimido eletricamente; o sinal pode novamente ser claramente identificado.

Fig. 5.8 Exemplo de supressão de ponto zero

Independentemente dessa supressão de ponto zero flutuante, todos os detectores de vazamento oferecem a capacidade de deslocamento manual de ponto zero. Aqui, o mostrador do detector de vazamento no momento específico será "redefinido para zero", de modo que apenas aumentos na taxa de vazamento a partir desse ponto serão mostrados. Isso serve apenas para facilitar a avaliação de uma exibição, mas não pode, é claro, influenciar sua precisão.
Os modernos detectores de vazamento estão sendo equipados com mais frequência com sistemas de vácuo isentos de óleo, os chamados "detectores de vazamento a seco" (UL 200 Dry, UL 500 Dry). Aqui o problema de o gás ser dissolvido no óleo não ocorre, mas técnicas de purga semelhantes serão empregadas.

Limite os valores ou as especificações para o detector de vazamento

A menor taxa de vazamento detectável.
A velocidade efetiva de bombeamento na conexão de teste.
A pressão máxima permitida dentro da amostra de teste (também a pressão de entrada máxima permitida). Essa pressão p_max será de cerca de 10^-1 para LDS com PFPs clássico e cerca de 2 a 10 mbar para LDS com PFPs composto. O produto desta pressão de operação máxima permitida e da velocidade de bombeamento S do sistema de bombas na conexão de teste do detector é o rendimento máximo permitido:

(5,10)

Essa equação mostra que não é vantajoso obter alta sensibilidade reduzindo a velocidade de bombeamento. O rendimento máximo permitido seria, de outra forma, muito pequeno. A unidade não funciona quando – seja devido a um grande vazamento ou a vários vazamentos menores – mais gás flui para a unidade do que o rendimento máximo permitido para o detector de vazamento.

Blog e Wiki Detectores de vazamento e como eles funcionam Detecção de vazamento Fundamentos do vácuo