Die Helium-Lecksuche mit einem Massenspektrometer ist eine hochempfindliche Technik zum Aufspüren sehr kleiner Lecks in Systemen oder Komponenten, die ein Vakuum oder eine kontrollierte Atmosphäre aufrechterhalten müssen. Die Methode nutzt die Tatsache, dass Helium ein kleines, inertes und erkennbares Gas ist, das leicht durch Dichtungen, Verbindungen oder andere kleine Unvollkommenheiten in einem System austreten kann. Hier ist eine detaillierte Erklärung, wie es funktioniert:
1. Funktionsprinzip
Die Heliumlecksuche mit einem Massenspektrometer umfasst mehrere wichtige Schritte:
Heliuminjektion: Heliumgas wird in das zu testende System (oder eine bestimmte Testkammer) eingeführt. Das System kann eine Vakuumkammer, ein Rohr, ein Behälter oder ein beliebiges versiegeltes Gerät sein.
Lecksuche: Wenn es ein Leck im System gibt, entweicht das Helium durch dieses. Das Massenspektrometer wird dann verwendet, um das Vorhandensein von Helium in der Nähe des vermuteten Lecks zu erkennen.
Massenspektrometrie: Die Helium-Massenspektrometer erkennt Helium durch Analyse der ionisierten Gase in der Vakuumkammer. Helium hat ein spezifisches Masse-Ladungs-Verhältnis (m/z = 4), wodurch es von anderen im System vorhandenen Gasen unterschieden werden kann. Das Massenspektrometer ist darauf eingestellt, diese spezifische Ionensignatur zu erkennen, die auf das Vorhandensein von Helium hinweist.
Quantifizierung des Lecks: Die Intensität des Heliumsignals korreliert mit der Größe des Lecks. Ein stärkeres Signal weist auf ein größeres Leck hin, während ein schwächeres Signal auf ein kleineres Leck hindeutet. Die Leckrate wird üblicherweise in Torr-Litern pro Sekunde (Torr·L/s) gemessen.
2. Vorteile der Massenspektrometrie zur Helium-Lecksuche
Präzision: Hochauflösende Massenspektrometer sind äußerst präzise bei der Identifizierung von Helium, selbst in sehr geringen Konzentrationen.
Echtzeitanalyse: Helium-Leckdetektoren mit Massenspektrometern liefern sofortiges Feedback, sodass Ingenieure Lecks rasch lokalisieren können.
Minimale Interferenzen: Das einzigartige Masse-Ladungs-Verhältnis von Helium (m/z = 4) minimiert Interferenzen durch andere Gase und führt zu hochgenauen Ergebnissen.
Quantitative Daten: Das System kann präzise Leckratenmessungen liefern, die für die Bestimmung der Akzeptanz eines Lecks basierend auf der Toleranz des Systems von entscheidender Bedeutung sind.
Helium-Lecksuche mittels Massenspektrometer ist eine der zuverlässigsten und empfindlichsten Methoden zur Erkennung kleiner Lecks in Systemen, deren Umgebung streng kontrolliert werden muss. Durch die Einführung von Helium als Tracergas und die Analyse seiner Anwesenheit mit einem Massenspektrometer können Lecks von nur wenigen Nanolitern pro Sekunde erkannt und quantifiziert werden, wodurch die ordnungsgemäße Funktion und Sicherheit kritischer Geräte gewährleistet wird.