จะค้นหารอยรั่วในระบบสุญญากาศของคุณได้อย่างไร 3 กันยายน 2020

4 MIN READ

ใครก็ตามที่เคยใช้ระบบสุญญากาศจะทราบถึงความหงุดหงิดที่เกี่ยวข้องเมื่อเกิดการรั่วไหล ซึ่งอาจส่งผลให้แรงดันฐานไม่ดีหรือแรงดันเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในระหว่างกระบวนการ ปัญหาดังกล่าวอาจส่งผลให้แบตช์วัสดุถูกทิ้งหรือต้องทํางานซ้ํา ซึ่งส่งผลกระทบด้านต้นทุนอย่างมาก

จะป้องกันปัญหาเหล่านี้ได้อย่างไร

สมมติว่าปั๊มและเกจวัดได้รับการบํารุงรักษาเป็นประจําและทํางานอย่างถูกต้อง จําเป็นต้องมีการทดสอบการรั่วไหลของระบบอย่างละเอียด

มีวิธีการตรวจหารอยรั่วมากมาย เช่น การทดสอบฟองอากาศหรือการทดสอบการเพิ่มแรงดัน แต่ไม่มีวิธีใดที่สามารถแข่งขันได้กับความไวและความสามารถในการระบุรอยรั่วที่เครื่องตรวจหารอยรั่วด้วยฮีเลียมสามารถให้ได้ นอกจากนี้ เครื่องมือฮีเลียมยังช่วยให้สามารถวัดค่าได้ทั้งเชิงปริมาณและเชิงคุณภาพ

เครื่องตรวจจับการรั่วไหลของฮีเลียม 4 เป็นเครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลที่ได้รับการปรับแต่งซึ่งจะตรวจจับก๊าซนี้และมีตัวเลือกเพิ่มเติมในการระบุฮีเลียม 3 (ใช้ในระบบเย็น) และไฮโดรเจน เครื่องมีปั๊มที่เหมาะสมให้มาด้วย ทําให้สามารถเคลื่อนย้ายได้โดยไม่ต้องใช้พลังงานจากแหล่งจ่ายไฟ เครื่องไวต่อฮีเลียมเป็นอย่างมาก สําหรับการใช้งานสุญญากาศสูง จําเป็นต้องมีอัตราการรั่วไหลต่ํากว่า 10 ^-6 mbar l/s และเครื่องตรวจสอบการรั่วไหลของฮีเลียมมีความไวสูงสุดที่ 10 mbar l/s

เหตุใดเราจึงใช้ฮีเลียมเป็นก๊าซค้นหา

การใช้ฮีเลียมเป็นก๊าซค้นหามีประโยชน์สําคัญหลายประการ ได้แก่

ไม่เป็นพิษ
ต้นทุนที่ค่อนข้างต่ํา
มีเพียง 5 ppm เท่านั้นที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในอากาศ
เป็นหนึ่งในอะตอมที่มีขนาดเล็กที่สุด ดังนั้นจึงสามารถตรวจสอบการรั่วไหลขนาดเล็กได้
เป็นก๊าซที่มีความหนาแน่นต่ําซึ่งกระจายตัวได้ง่าย

วิธีใช้เครื่องตรวจจับการรั่วไหลของฮีเลียม

โดยทั่วไปแล้ว เครื่องตรวจจับโลหะจะใช้ในโหมดที่เรียกว่าโหมดคุณภาพหรือโหมด "เฉพาะที่" ซึ่งผู้ใช้พยายามค้นหาแหล่งที่มาของการรั่วไหล ในการกําหนดค่านี้ จะมีการฉีดพ่นฮีเลียมอย่างระมัดระวังและช้าๆ รอบวัตถุทดสอบตามที่แสดง วัตถุนี้มักเป็นห้องแปรรูปสุญญากาศที่ใช้ในหลายภาคส่วน รวมถึงการบําบัดด้วยความร้อน โลหะวิทยา และการเคลือบผิวแบบออพติคัล

การจัดเตรียมการทดสอบทั่วไปแสดงไว้ด้านล่าง:

การรั่วไหลใดๆ จะช่วยให้ฮีเลียมไหลผ่านและตรวจพบโดยเครื่องมือ มีกฎการปฏิบัติที่สําคัญบางข้อที่ต้องปฏิบัติตามเพื่อให้สามารถตรวจจับการรั่วไหลได้อย่างถูกต้องและเชื่อถือได้:

ควรฉีดพ่นฮีเลียมอย่างช้าๆ ทั่วชิ้นทดสอบ
อัตราการไหลของก๊าซควรมีค่าต่ํา: ถ้ามีฟองอากาศในน้ําต่อวินาที ถือเป็นกฎเกณฑ์ที่ดี
ตรวจสอบการรั่วไหลจากบนลงล่างเพื่อให้แก๊สกระจายในแนวตั้ง

โดยทั่วไปแล้ว เครื่องตรวจจับการรั่วไหลจะมีปั๊มสํารองขนาดเล็กที่มีช่วงตั้งแต่ 2.5 m3h-1 ถึง 20 m3h-1 สําหรับการใช้งานในห้องสุญญากาศขนาดใหญ่ ปั๊มนี้จะไม่สามารถปั๊มวัตถุลงจนถึงระดับ 10-3 mbar ที่จําเป็นเพื่อให้เครื่องถึงระดับที่ไวที่สุดได้ ดังที่แสดงในภาพประกอบ วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดคือการต่อเครื่องตรวจหารอยรั่วเข้ากับท่อรองของระบบเหนือปั๊มสุญญากาศปลายทาง ซึ่งจะทําให้ความเร็วของปั๊มสูงกว่าเครื่องตรวจสอบการรั่วไหล และเครื่องจะไม่ตรวจจับการไหลของ He ทั้งหมด เพื่อให้ได้อัตราการรั่วไหลที่แท้จริง อัตราการรั่วไหลที่สังเกตเห็นจําเป็นต้องพิจารณาจากอัตราส่วนการปั๊มของปั๊มคู่แข่ง

ในกรณีอื่นๆ เช่น แพ็คเกจอิเล็กทรอนิกส์ที่ปิดผนึกแน่นสนิท วาล์วสุญญากาศสูงจําเป็นต้องมีการกําหนดอัตราการรั่วไหลโดยรวมเพื่อให้แน่ใจว่าเป็นไปตามอายุการใช้งานที่คาดหวังหรือข้อกําหนดเฉพาะของส่วนประกอบ แผนภาพด้านล่างแสดงวิธีการทํางานของเครื่องในเชิงปริมาณ ส่วนประกอบจะถูกวางไว้ในภาชนะสุญญากาศที่เหมาะสม ซึ่งอาจต้องใช้ปั๊มเพิ่มเติมเพื่อให้ได้แรงดันขาเข้าที่ถูกต้อง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับปริมาตรของส่วนประกอบนั้น

การตรวจจับแบบบูรณาการด้วยวิธีการสุญญากาศ

อีกครั้ง จะต้องใช้อัตราการปั๊มเพื่อให้ได้อัตราการรั่วไหลจริง แต่ค่าที่กําหนดจะเป็นการรั่วไหลรวมของส่วนประกอบทั้งหมด อุปกรณ์สามารถทดสอบซ้ําเพื่อค้นหารอยรั่วที่แท้จริงโดยใช้วิธีการตรวจจับกลิ่น แล้วดําเนินการใหม่เพื่อให้เป็นไปตามข้อกําหนดเฉพาะ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับค่าของอุปกรณ์