DE1138254B - Lecksuchroehre nach dem Massenspektrometerprinzip - Google Patents

Description

• Lecksuchröhre nach dem Massenspektrometerprinzip Zur Bestimmung von feinen Leckstellen in Gefäßen und Behältern hat sich als zweckmäßiges Mittel der Heliumtest erwiesen, da Helium infolge seines geringen Molekulargewichtes sehr leicht durch feinste Poren diffundiert, außerdem nur zu 0,0004 0 in der Luft enthalten und daher anderen Testgasen, wie Argon, meist vorzuziehen ist.
• Beim Helium-Drucktest wird der zu untersuchende Behälter mit Helium oder einem Gemisch von Helium und anderen Gasen, wie Stickstoff oder Luft, auf den verlangten Prüfdruck aufgefüllt und die Außenwandung mit einem Schnüffler abgesaugt. Tritt Helium an irgendwelchen Leckstellen aus dem Behälter aus, so wird dieses durch den Schnüffler in einen Gasdetektor (Massenspektrometer) gesaugt und durch diesen angezeigt.
• Der Nachteil der bei diesem Verfahren erforderlichen Apparatur liegt darin, daß der apparative Aufwand verhältnismäßig groß und schwer (Pumpsystem), außerdem sehr störanfällig und kompliziert in den Bedienungsanforderungen ist: Die Diffusionspumpe muß gekühlt werden, es muß beachtet werden, daß das System nur bei abgekühlter Diffusionspumpe belüftet werden darf, des weiteren ist eine Ausfriereinrichtung für flüssige Luft oder Kohlensäureschnee selbst bei Öldiffusionspumpen angebracht, um eine zu schnelle Verschmutzung des Massenspektrometersystems zu verhindern. Dies ist auch bezüglich des Ansaugens von schädlichen Dämpfen nötig. Ein weiterer, sehr wesentlicher Nachteil dieses Aufbaues besteht darin, daß der Schlauch, der vom Schnüffler zum Vakuumsystem führt, eine gewisse Länge (etwa 1,5 bis 2m) nicht überschreiten darf, da sonst eine zu große Gasabgabe von den Schlauchwänden erfolgt und vor allem die Verzögerung durch den Zeitunterschied zwischen dem Ansaugen von hellumhaltigem Prüfgas und der Anzeige des Heliums zu groß würde.
• Das bedingt, daß beim Prüfen umfangreicherApparate das schwere, stets wegen der flüssigen Luft und der Diffusionspumpe in einer bestimmten Lage zu haltende Standgerät, das die Elektronik und das Vakuumsystem enthält, weitgehend mit dem Schnüffler bewegt werden muß, da der Aktionsradius des Schnüfflers infolge der kurzen Schlauchlänge ziemlich beschränkt ist. Außerdem ist es schwierig, bei großen Gefäßen oder bei schwer zugängigen Stellen mit dem Schnüffler und der Anzeigeapparatur heranzukommen.
• Ebenso umständlich liegen die Verhältnisse bei dem Heliumtest nach der Vakuummethode, bei der das zu untersuchende Gefäß mit einer fest angeschlossenen Vakuumpumpe evakuiert wird, mit der eine Meßröhre fest verbunden ist. Das zu untersuchende Gefäß wird dabei von außen mit Helium besprüht, so daß an den Leckstellen in das Gefäß Helium eingesaugt wird, das beispielsweise durch eine in der Hauptsache für Helium und Wasserstoff durchlässige Membran in eine Vakuumröhre gelangt, in der der aus der Luft stammende Wasserstoff absorbiert wird, so daß der Partialdruck des zurückbleibenden Heliums mit einem angeschlossenen Manometer gemessen werden kann.
• Für eine leichte Handhabung wäre es erforderlich, eine Lecksuchröhre zu haben, die nur durch elektrische Leitungen mit den Anzeigegeräten verbunden werden kann, wie dies bei rein elektrischen Apparaten die Norm ist. An sich ist dabei auch die Verwendung von Vakuumröhren, die einen Wandteil erhöhter Durchlässigkeit zur bevorzugten Diffusion des Testgases in den Innenraum, ein Gasbindungssystem und ein Ionisationsmanometer aufweisen, bekannt.
• Da diese rein elektrischen Geräte zur Feststellung feiner Leckstellen nicht empfindlich genug sind, ist es von besonderer technischer Bedeutung, daß durch die vorliegende Erfindung der beschriebene bisherige Nachteil der auf dem Massenspektrometersystem beruhenden Lecksuchgeräte beseitigt wird.
• Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß das Massenspektrometer in einem Vakuumrohr untergebracht ist, das in an sich bekannter Weise einen Wandteil erhöhter Durchlässigkeit zur bevorzugten Diffusion des Testgases in den Innenraum, ein Gasbindungssystem und ein Ionisationsmanometer aufweist, und daß das Vakuumrohr zusammen mit einem Testgasansaugventilator in die mit einer Testgaseinlaßöffnung versehene Lecksuchröhre eingebaut ist, welche mit dem Betriebs gerät in an sich bekannter Weise nur durch elektrische Leitungen verbunden ist.
• Zum besseren Verständnis sei die Erfindung an Hand dercheatchen Zeichnung näher erklärt: ih demGehäse 1 ist die auswechselbare Vakuumröhre 2 untetçhpt, die das Massenspektrometer 3, das Ionisatiwsmanqmeter 4 und das Gasbindungssystem (lonen-Getter-Pumpe) 5 zur Bindung der durch das Fenster 6 eingesaugten Gase enthält. Das nur für bestimmte Gase oder ein bestimmtes Gas durchlässige Fenster 6 (Wandteil erhöhter Durchlässigkeit) ist in der Abbildung als zylindrische Verjüngung der Vakuumröhre 2 dargestellt, kann aber auch irgendeine andere zweckmäßige Form haben. Das zu untersuchende Gas wiEdldurch die Schnüffeldüse 7 mittels des am anderen Ende des Gehäuses 1 eingebauten Gebläses 8 in der Pfeilrichtung angesaugt und mit Hilfe des Absorbers oder Adsorbers 9 von störenden Gasbestandteilen befreit. Damit alle Gaspartikeln gleichmäßig an das Fenster 6 gelangen, ist das Gehäuse 1 in der ganzen Länge des Fenster 6, dessen Form entsprechend, zusammengezogen. Zur Erhöhung der Durchlässigkeit des Fensters 6 ist eine Heizspirale 10 vorgesehen. Die zu dem Massenspektrometer 3 und dem Gasbindungssystem 5 gehörenden Magneten 11, 12 sind außerhalb der Vakuumröhre angebracht.
• Hinter der Vakuumröhre 2 ist eine Elektrometerröhre 13, ein Vorverstärker 14, sowie ein Transformator 15 und die sonst noch erforderliche Apparatur untergebracht.
• Die Abführung der elektrischen Kabel erfolgt durch den Stutzen 16.
• Die nicht durch das Fenster 6 diffundierenden Gase werden am hinteren Ende der Lecksuchröhre vom Gebläse 8 durch die Öffnung 17 hinausgedrückt.
• Nach der Erfindung wird also das zu untersuchende Gas nicht mehr mit einer Vorvakuum- und einer Diffusionspumpe angesaugt, sondern mit einem einfachen kleinen Gebläse in die Lecksuchröhre hinein, durch den Adsorber oder Absorber 9 hindurch und an dem Fenster 6 der Vakuumröhre 2 vorbeigesaugt (siehe die eingezeichneten Pfeile), wobei durch den Druckunterschied zwischen Innen- und Außenraum der Vakuumröhre 2 der zur Messung erforderliche Teil der vorbeiströmenden Gase in die Vakuumröhre eingesaugt wird.
• Durch das in der Vakuumröhre 2 vorgesehene Gasbindungssystem 5 werden alle in die Vakuumröhre 2 eingesaugten Gase nach der Messung gebunden, so daß das Vakuum aufrechterhalten werden kann. Die Höhe des Vakuums kann jederzeit mit Hilfe des Ionisationsmanometers 4 festgestellt werden. Da durch Anwendung der Vakuumröhre 2 die Vorvakuum-und die Diffusionspumpe wegfallen, so sind in dem Gehäuse 1 alle zur Messung erforderlichen Apparate untergebracht, während alle übrigen Vorrichtungen, wie Anzeigeinstrumente, Stromversorgungseinrichtungen, außerhalb in einem besonderen Standgerät zusammengebaut sind. Daher sind zwischen der Lecksuchröhre und dem Standgerät nur elektrische Verbindungsleitungen erforderlich, die die Handhabung der Lecksuchröhre in keiner Weise behindern und deren Länge auf die Schnelligkeit der Anzeige keinen Einfluß hat.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE 1.. Lecksuchröhre nach dem Massenspektrometerprinzip, dadurch gekennzeicbnet, daß das Massenspektrometersystem (3) in einem Vakuumrohr (2) untergebracht ist, das in an sich bekannter Weise einen Wandteil (6) erhöhter Durchlässigkeit zur bevorzugten Diffusion des Testgases in den Innenraum, ein Gasbindungssystem (5) und ein Ionisationsmanometer (4) aufweist, und daß das Vakuumrohr (2) zusammen mit einem Testgasansaugventilator (8) in die mit einer Testgaseinlaßöffnung (7) versehene Lecksuchröhre (1) eingebaut ist, welche mit dem Betriehsgerät in an sich bekannter Weise nur durch elektrische Leitungen verbunden ist.
2. 2. Lecksuchgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandteil erhöhter Durchlässigkeit (6) mit einer Heizvorrichtung (10) versehen ist.
3. 3. Lecksuchgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Einlaßöffnung (7) der Lecksuchröhre ein Ad- oder Absorber (9) mit selektiver Gasbindung vorgesehen ist.
4. 4. Lecksuchgerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß außer dem Vakuumprüfrohr (2) noch der zum Betrieb des Massenspektrometersystems erforderliche Vorverstärker (14) in der Lecksuchröhre untergebracht ist.
5. 5. Lecksuchgerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel der Lecksuchröhre als Leitfläche für das auf den Wandteil erhöhter Durchlässigkeit (6) strömende Testgas ausgebildet ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 1043 619, 1181312; USA.-Patentschrift Nr. 2 801 409.