إن اكتشاف تسرب الهيليوم باستخدام مطياف الكتلة هو تقنية شديدة الحساسية تستخدم للكشف عن التسربات الصغيرة جدًا في الأنظمة أو المكونات التي تحتاج إلى الحفاظ على الفراغ أو الغلاف الجوي الخاضع للسيطرة. وتستفيد هذه الطريقة من حقيقة أن الهيليوم عبارة عن غاز صغير وخامل وقابل للكشف ويمكن أن يتسرب بسهولة عبر الأختام أو المفاصل أو العيوب الصغيرة الأخرى في النظام. وفيما يلي شرح مفصل لكيفية عملها:
1. مبدأ التشغيل
تتضمن عملية اكتشاف تسرب الهيليوم باستخدام مطياف الكتلة عدة خطوات رئيسية:
حقن الهيليوم: يتم إدخال غاز الهيليوم إلى النظام الذي يتم اختباره (أو غرفة اختبار محددة). يمكن أن يكون النظام عبارة عن غرفة مفرغة من الهواء، أو أنبوب، أو حاوية، أو أي جهاز مغلق.
اكتشاف التسرب: إذا كان هناك تسرب في النظام، فسوف يتسرب الهيليوم من خلاله. ثم يتم استخدام مطياف الكتلة للكشف عن وجود الهيليوم في محيط التسرب المشتبه به.
مطيافية الكتلة: مطياف كتلة الهيليوم يكتشف الهيليوم عن طريق تحليل الغازات المؤينة في حجرة التفريغ. يتمتع الهيليوم بنسبة كتلة إلى شحنة محددة (m/z = 4)، مما يسمح بتمييزه عن الغازات الأخرى الموجودة في النظام. تم ضبط مطياف الكتلة للكشف عن هذه العلامة الأيونية المحددة، مما يشير إلى وجود الهيليوم.
قياس التسرب: ترتبط شدة إشارة الهيليوم بحجم التسرب. تشير الإشارة الأقوى إلى تسرب أكبر، في حين تشير الإشارة الأضعف إلى تسرب أصغر. عادة ما يتم قياس معدل التسرب بوحدة تور-لتر في الثانية (Torr·L/s).
2. مزايا مطيافية الكتلة للكشف عن تسرب الهيليوم
دقة: مطياف الكتلة عالي الدقة تعتبر دقيقة للغاية في تحديد الهيليوم حتى في تركيزات منخفضة للغاية.
التحليل في الوقت الحقيقي: توفر أجهزة كشف تسرب الهيليوم باستخدام أجهزة قياس الكتلة ردود فعل فورية، مما يسمح للمهندسين بتحديد مكان التسريبات بسرعة.
الحد الأدنى من التداخل: تعمل نسبة كتلة الهيليوم إلى شحنته الفريدة (m/z = 4) على تقليل التداخل من الغازات الأخرى، مما يؤدي إلى نتائج دقيقة للغاية.
البيانات الكمية: يمكن للنظام توفير قياسات دقيقة لمعدل التسرب، وهو أمر بالغ الأهمية لتحديد مدى قبول التسرب بناءً على تحمل النظام.
كشف تسرب الهيليوم باستخدام مطياف الكتلة تعد هذه الطريقة واحدة من أكثر الطرق الموثوقية والحساسية المتاحة لتحديد التسريبات الصغيرة في الأنظمة التي تتطلب سيطرة صارمة على بيئتها. من خلال إدخال الهيليوم كغاز تتبع وتحليل وجوده باستخدام مطياف الكتلة، يمكن اكتشاف التسريبات التي تصل إلى بضعة نانولترات في الثانية وتحديد كميتها، مما يضمن الأداء السليم وسلامة المعدات الحيوية.