Гелиевый течеискатель – один из самых распространенных видов течеискателей. Его принцип работы основан на масс-спектроскопическом анализе пробного газа – гелия, за что прибор и получил свое название.
Гелиевый течеискатель
Применяется гелиевый течеискатель в вакуумных системах, в которых можно откачать внутренний объем или в емкостях, заполненных гелием или содержащими гелий газами. Гелий применяется в качестве образца, поскольку обладает высокой текучестью и химической инертность. Он безвредный и легко проникает в мелкие трещины и пустоты, а масс-спектрометрический прибор может легко его обнаружить даже при минимальном количестве. Поэтому гелиевый способ обнаружения течи является очень точным и чувствительным.
Чувствительность течеискателя измеряется в минимальной концентрации газа, которую способен обнаружить прибор. Гелиевый течеискатель имеет самый высокий показатель чувствительности среди всех видов течеискателей – 10-14 м3Па/с.
По методу исследования гелиевые течеискатели делятся на два типа:
- Прибор для вакуумируемых объемов.
- Прибор со щупом.
Первый вид течеискателя предусматривает откачивание воздуха из испытываемой емкости в то время, как сама емкость находится в камере или чехле, наполненном гелием. При наличии течи низкое давление емкости будет втягивать газ снаружи внутрь через щель. Подключенное к емкости оборудование исследует и определяет наличие гелия внутри вакуумируемого объема.
Чем ниже давление вакуума будет в емкости, тем быстрее будет определяться течь. Это связано с тем, что скорость атомов при более низком давлении намного выше, чем при высоком. Поэтому для моментального нахождения гелия в сосуде необходимо создавать вакуум не выше 10-3 мбар. Хотя существуют модели течеискателей, способные обнаружить течи при давлении от 100 мбар и ниже, например, прибор ASM 340 производства Pfeiffer Vacuum.
Второй вид течеискателя определяет утечку с помощью щупа, обследуя поверхность емкости, заполненной гелием или гелийсодержащей смесью. Щуп втягивает газ вокруг сосуда, передает его в масс-анализатор и определяет наличие гелия.
Недостатком второго метода исследования является миграция вытекаемого газа. Течеискатель может зафиксировать гелий там, где нет утечки, поскольку газ переместился вдоль поверхности сосуда в другое место. Это снижает чувствительность прибора. Поэтому течеискатель со щупом имеет несколько ниже стоимость, чем прибор для откачиваемых объемов.
Современные масс-спектрометрические приборы для вакуумируемых объемов являются универсальными, все они имеют в своей комплектации щуп, поэтому могут использовать для поиска утечек несколько методов.
Преимущества применения гелиевого течеискателя:
- компактные размеры, транспортабельность;
- большой диапазон измерений;
- высокая чувствительность;
- быстрый отклик;
- надежность;
- автоматическая панель управления.
Производители течеискательного оборудования постоянно внедряют новые технологии при изготовлении панели управления приборов, поэтому новые течеискатели снабжаются различными автоматизированными системами. Примерами таких функций являются контрольная течь для калибровки показаний, защита от загрязнений, встроенные компьютеры и карты памяти для анализа и записи результатов измерений и прочее.
Значительным недостатком гелиевого течеискателя является его высокая стоимость. Но если есть возможность его приобрести, то, исходя из его достоинств, пожалеть об этом не придется.
Гелиевый течеискатель: принцип работы
Основные узлы гелиевого течеискателя: вакуумная система и электронная схема. Вакуумная система обеспечивает создание вакуума в масс-спектрометрической камере, где происходит процесс обнаружения и измерения течи.
Принцип работы гелиевого течеискателя:
- Газ, поступая в прибор, направляется в масс-спектрометрическую камеру, которая находится между полюсами постоянного магнита и состоит из источника и приемника ионов. В источнике ионов 4 происходит ионизация газа, образовавшиеся частицы ускоряются под действием электрического тока и направляются к приемнику ионов 2.
- Направление ионизированных частиц перпендикулярно действию электромагнитного поля, поэтому они начинают менять траекторию движения. Радиус изменения направления движения у всех частиц разный, поскольку каждое вещество имеет свою массу. Поэтому ионный поток распадается на несколько пучков, двигающихся с разной траекторией.
- Ионный детектор фиксирует данные о количестве и массе всех частиц, выделяет среди них ионы гелия и переводит результат в электрический ток. Изменение тока фиксирует наличие пробного газа. Количество газа (гелия) будет прямо пропорционально измеряемому току.
Весь процесс исследования контролируется специальными датчиками, клапанами, блоками питания, т.е. полностью автоматизирован. Для поиска небольшой течи существует специальная функция – дросселирование откачки, которая позволяет увеличить чувствительность испытания. Для существенных течей применяется ступенчатое управление током.
