หลักการทํางานของเครื่องตรวจจับการรั่วไหลด้วยแมสสเปกโตรมิเตอร์คืออะไร
วิธีการตรวจจับการรั่วไหลที่ละเอียดอ่อนที่สุดและใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในอุตสาหกรรม
เครื่องตรวจจับการรั่วไหล MS (Mass Spectrometer) ที่พัฒนาขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์นี้ทําให้สามารถวัดปริมาณอัตราการรั่วไหลได้ในช่วงที่ครอบคลุมหลายกําลังที่สิบ ขีดจํากัดล่างอยู่ที่ประมาณ 1·10 -12 mbar·l/s ซึ่งทําให้สามารถวัดปริมาณการไหลของก๊าซที่มีอยู่ภายในผ่านของแข็ง (การซึมผ่าน) ได้
โดยหลักการแล้ว สามารถตรวจจับก๊าซทั้งหมดได้โดยใช้แมสสเปกโตรเมทรี จากตัวเลือกที่มีอยู่ทั้งหมด การใช้ฮีเลียมเป็นก๊าซทดสอบได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นประโยชน์อย่างยิ่ง ฮีเลียมคือ:
- ตรวจจับได้อย่างชัดเจนด้วยเครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวล
- ความเฉื่อยทางเคมี
- ไม่ระเบิด
- ปลอดสารพิษ
- มีอยู่ในอากาศปกติที่ความเข้มข้นเพียง 5 ppm ( = 5 · 10 -4 vol % ) และค่อนข้างประหยัด
มีการใช้เครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลสองประเภทใน MSLD ที่มีจําหน่ายทั่วไป:
ก) เครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลแบบสี่โพล
b) เครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลสนามแบบเซกเตอร์ 180° (เนื่องจากการออกแบบที่เรียบง่าย)
เครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลแต่ละเครื่องประกอบด้วยส่วนประกอบพื้นฐานสามส่วน ได้แก่
- แหล่งที่มา
- ระบบการแยกและ
- ตัวดักไอออน
ไอออนต้องสามารถเดินทางไปตามเส้นทางจากแหล่งกําเนิดไอออนและผ่านระบบแยกไปยังตัวดักไอออนได้มากที่สุดเท่าที่เป็นไปได้โดยไม่ชนกับโมเลกุลก๊าซ เส้นทางนี้มีขนาดประมาณ 15 ซม. สําหรับสเปกโตรมิเตอร์ทุกประเภท ดังนั้นจึงต้องใช้ความยาวเส้นทางอิสระปานกลางเท่ากับ
อย่างน้อย 60 ซม. ซึ่งสอดคล้องกับแรงดันประมาณ 1·10 -4 mbar กล่าวคือ แมสสเปกโตรมิเตอร์จะทํางานในสุญญากาศสูงเท่านั้น ในเครื่องตรวจจับการรั่วไหลที่ทันสมัย จะใช้ปั๊มเทอร์โบโมเลกุลเพื่อสร้างสุญญากาศระดับสูง
ระบบจ่ายไฟและระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่จําเป็นและซอฟต์แวร์ที่เกี่ยวข้องกับกลุ่มส่วนประกอบแต่ละกลุ่มจะช่วยให้เกิดระบบอัตโนมัติมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในลําดับการทํางานผ่านไมโครโปรเซสเซอร์ รวมถึงขั้นตอนการปรับแต่งและการสอบเทียบทั้งหมดและการแสดงค่าที่วัดได้
หลักการทํางานของ MSLD
หลักการทํางานของเครื่องตรวจจับการรั่วไหลที่มีแมสสเปกโตรมิเตอร์ (เครื่องตรวจจับการรั่วไหลหลัก)
ภาพด้านบนจะอธิบายหลักการทํางานของเครื่องตรวจจับการรั่วไหลที่มีแมสสเปกโตรมิเตอร์: ภาพร่างนี้แสดงการกําหนดค่าที่พบบ่อยที่สุดสําหรับการตรวจจับการรั่วไหลโดยใช้วิธีการสเปรย์ก๊าซทดสอบที่ส่วนประกอบสุญญากาศ (= วัตถุทดสอบ)
หากก๊าซเข้าสู่ส่วนประกอบผ่านการรั่วไหล ก๊าซจะถูกปั๊มผ่านด้านในของเครื่องตรวจจับการรั่วไหลไปยังช่องทางออก ซึ่งก๊าซจะออกจากเครื่องตรวจจับอีกครั้ง สมมติว่าเครื่องตรวจจับการรั่วไหลถูกปิดผนึกอย่างเหมาะสม การไหลของก๊าซ q จะเหมือนกันทุกจุดระหว่างทางเข้าและทางออกของเครื่องตรวจจับการรั่วไหล ข้อต่อไปนี้ใช้กับพอร์ตปั๊มของปั๊มสุญญากาศโดยตรง:
Q = p. S
ด้วย:
- p = แรงดันขาเข้าโดยตรงที่พอร์ตปั๊มของปั๊มสุญญากาศในหน่วย mbar
- S = ความเร็วในการปั๊มของปั๊มสุญญากาศโดยตรงที่พอร์ตปั๊มของปั๊มสุญญากาศเป็น l/s
ที่ตําแหน่ง x อื่นใด สิ่งต่อไปนี้จะมีผลบังคับใช้โดยคํานึงถึงการสูญเสียสายไฟ:
qx = q = px · Sx
ด้วย:
- px = ความดันที่ตําแหน่ง x ในหน่วย mbar
- Sx = ความเร็วในการปั๊มของปั๊มสุญญากาศที่ตําแหน่ง x ในหน่วย l/s (Sx < S !)
สมการข้างต้นใช้กับก๊าซทั้งหมดที่ปั๊มสุญญากาศปั๊ม และด้วยเหตุนี้ยังใช้กับก๊าซทดสอบ TG (เช่น TG = ฮีเลียม)
ที่เครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวล (x = MS) จะใช้สิ่งต่อไปนี้:
qMS, TG = qTG = pMS, TG · SMS, TG = qL
ในกรณีนี้ การไหลของก๊าซทดสอบ qTG เท่ากับอัตราการรั่วไหล qL ที่ต้องการ ต้องสังเกตว่า ในกรณีของสมการข้างต้น แรงดันก๊าซทดสอบบางส่วน p MS, TG มีอยู่ที่แมสสเปกโตรมิเตอร์
ค่าที่วัดได้สําหรับ p MS, TG จะได้รับมาจากแมสสเปกโตรมิเตอร์ ซึ่งต้องตั้งค่าเป็นมวล M ของก๊าซทดสอบ (เช่น M = 4 สําหรับ TG = ฮีเลียม) ค่าของ SMS, TG เป็นค่าคงที่ที่กําหนดจากการทดลองสําหรับเครื่องตรวจจับการรั่วไหลแต่ละเครื่อง
ค่าสําหรับ p MS, TG ที่ให้โดยเครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลจะถูกคูณด้วยค่า S MS, TG ซึ่งจัดเก็บไว้ในไมโครโปรเซสเซอร์ของเครื่องตรวจจับการรั่วไหล จากนั้นผลลัพธ์ของการคูณนี้จะแสดงเป็นอัตราการรั่วไหล qL
พื้นฐานการตรวจจับการรั่วไหล
ดาวน์โหลด eBook "พื้นฐานของการตรวจจับการรั่วไหล" เพื่อค้นหาข้อมูลสําคัญและเทคนิคการตรวจจับการรั่วไหล
- ผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้อง
- บล็อกที่เกี่ยวข้อง
- เกี่ยวข้อง
เกี่ยวข้อง
