Kütle spektrometresi kaçak dedektörü nasıl çalışır?
Günümüzde kaçak testlerinin çoğu özel kaçak tespit cihazları kullanılarak gerçekleştirilmektedir
Bunlar, özel ekipman kullanmayan tekniklerden çok daha küçük kaçak oranlarını tespit edebilir. Bu metotların tümü test amaçları için belirli gazların kullanılmasına dayanır. Bu test gazlarının fiziksel özellikleri ile gerçek hayattaki uygulamalarda kullanılan gazlar veya test yapılandırmasını çevreleyen gazlar arasındaki farklar kaçak dedektörleri tarafından ölçülecektir. Bu, örneğin test gazının ve ortam havasının farklı ısı iletkenliği olabilir.
Ancak günümüzde en yaygın olarak kullanılan yöntem, test gazı olarak helyum kullanılarak yapılan tespittir.
Çoğu sızıntı dedektörünün işlevi, testin özel bir test gazı, yani normal çalışmada kullanılandan farklı bir ortamla yapılmasına dayanır. Sızıntı testi, örneğin test edilen bileşen, örneğin iç bileşenleri normal çalışma sırasında vücut sıvılarının girmesine karşı korunması gereken bir kalp pili olmasına rağmen, kütle spektrometresi kullanılarak tespit edilen helyum kullanılarak gerçekleştirilebilir. Yalnızca bu örnek, testin ve çalışma ortamının değişen akış özelliklerinin dikkate alınması gerektiğini açıkça göstermektedir.
Kütle spektrometreli sızıntı dedektörleri (MSLD)
Kütle spektrometreleri kullanılarak bir test gazının tespit edilmesi, sektörde en hassas ve en yaygın kullanılan kaçak tespit yöntemidir.
Bu amaçla geliştirilen kütle spektrometresi sızıntı dedektörleri (aka MSLD), onuncu gücün ( bkz. Sızıntı türleri ve oranları ) altındaki sınırın ≈ 10 -12 mbar · l/s olduğu birçok güç aralığında sızıntı oranlarının kantitatif ölçümünü mümkün kılarak, test gazı olarak helyumun kullanıldığı katı maddelerin doğal gaz geçirgenliğini göstermeyi mümkün kılar. Aslında kütle spektrometrisi kullanılarak tüm gazların tespit edilmesi prensip olarak mümkündür.
Mevcut tüm seçenekler arasında, izleyici gaz olarak helyum kullanımının özellikle pratik olduğu kanıtlanmıştır. Kütle spektrometresi kullanılarak helyum tespiti kesinlikle belirsizdir. Helyum kimyasal olarak inerttir, patlayıcı değildir, toksik değildir, normal havada sadece 5 ppm konsantrasyonda bulunur ve oldukça ekonomiktir.
Piyasada satılan MSLD'lerde iki tür kütle spektrometresi kullanılır:
a) Dört kutuplu kütle spektrometresi, ancak daha karmaşık ve karmaşık tasarımı nedeniyle daha az sıklıkla kullanılır (özellikle sensör için elektrik beslemesi nedeniyle)
b) 180° manyetik sektör kütle spektrometresi, esasen nispeten basit tasarımı nedeniyle
Kullanılan işlevsel ilkeden bağımsız olarak, her kütle spektrometresi fiziksel olarak önemli üç alt sistemden oluşur:
- iyon kaynağı,
- Ayırma sistemi
- ve iyon kapanı.
İyonlar, iyon kaynağından ve ayırma sisteminden iyon kapanına giden yol boyunca, gaz molekülleriyle çarpışmadan mümkün olduğunca fazla hareket edebilmelidir. Bu yol, tüm spektrometre türleri için yaklaşık 15 cm'dir ve bu nedenle yaklaşık 1 · 10 -4 mbar basınca karşılık gelen en az 60 cm'lik bir orta serbest yol uzunluğu gerektirir; başka bir deyişle, bir kütle spektrometresi yalnızca vakumda çalışacaktır.
1 · 10 -4 mbar'lık minimum vakum seviyesi nedeniyle yüksek vakum gerekir. Modern sızıntı dedektörlerinde turbomoleküler pompalar ve uygun kaba işleme pompaları kullanılır. Münferit yapı grupları ile bağlantılı olarak gerekli olan elektrik ve elektronik besleme sistemleri ve yazılımlar, bir mikroişlemci üzerinden tüm ayar ve kalibrasyon rutinleri ve ölçüm değeri göstergesi dahil olmak üzere işletim sürecinde mümkün olan en yüksek otomasyonu sağlar.
MSLD'nin çalışma prensibi
Bir sızıntı dedektörünün temel işlevi ve sızıntı dedektörü ile kütle spektrometresi arasındaki fark Şekil 5,6 kullanılarak açıklanabilir. Bu çizimde, bir vakum bileşeninde helyum püskürtme yöntemi kullanılarak sızıntı tespiti için en yaygın olarak bulunan yapılandırma gösterilmektedir ( bkz. Yerel sızıntı tespiti ). Püskürtülen helyum bir sızıntı yoluyla bileşene çekildiğinde, sızıntı dedektörünün içinden egzoza pompalanır ve oradan tekrar dedektörden çıkar. Dedektörün kendisinin sızıntısız olduğunu varsayarak, her bir boru bölümünden (istenen herhangi bir noktada) geçen gaz miktarı, kesitten ve boruların yönlendirilmesinden bağımsız olarak sabit kalacaktır. Vakum pompasındaki pompalama bağlantı noktasına giriş için aşağıdakiler geçerlidir:
Q = p. S
Diğer tüm noktalar
Q = p. S eff
hat kayıpları dikkate alınarak geçerlidir.
Denklem borulardan pompalanan tüm gazlar ve dolayısıyla helyum için de geçerlidir.
QHE = pHE . Seff'HE
Bu durumda zaman birimi başına gaz miktarı aranan kaçak oranıdır; toplam basınç kullanılmayabilir, sadece helyum için pay veya helyum için kısmi basınç kullanılabilir. Bu sinyal, kütle spektrometresi atom numarası 4 (helyum) için ayarlandığında verilir. S eff değeri, kütle spektrometresinden gelen sinyali sayısal bir sabitle çarpmak ve sızıntı oranını doğrudan görüntülemek için bir mikroişlemci kullanmayı mümkün kılan her sızıntı dedektörü serisi için bir sabittir.
Şekil 5.6 Sızıntı dedektörü için temel çalışma prensibi
Sızıntı Tespiti Temelleri
Sızıntı tespitinin temellerini ve tekniklerini keşfetmek için "Sızıntı Tespiti Temelleri" adlı e-Kitabımızı indirin.
- İlgili ürünler
- İlgili bloglar
- Daha Fazla Bilgi Edinin
Daha Fazla Bilgi Edinin
