DE2441124B2

DE2441124B2 - Lecksucheinrichtung

Info

Publication number: DE2441124B2
Application number: DE19742441124
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl.-Phys. Dr. 5000 Koeln Reich
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1974-08-28
Filing date: 1974-08-28
Publication date: 1979-07-19
Also published as: GB1489953A; DE2441124A1; FR2283431A1; FR2283431B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für die Lecksuche an Behältern od. dgl. mit Hilfe eines Massenspcktrometerlecksuchers und mit Mitteln für die Zuführung der zu untersuchenden Gase zum Massenspektrometerlecksucher, bestehend aus einer Sonde und einer Drosselstelle.

Dichtigkeitsbestimmungen bzw. Lecksuche an Behältern, Rohren od. dgl. werden häufig mit Hilfe von Testgasen durchgeführt. Dabei wird über testgasspezifische Detektoren das Eindringen von Testgas in einen Behälter (Vakuumlecksuchverfahren) bzw. das Austreten von Testgas aus einem Behälter (Überdrucklecksuchverfahren) nachgewiesen. Ein weitverbreiteter Testgasdetektor ist das Massenspektrometer. Dieses weist als Besonderheit auf, daß zu seinem Betrieb ein Druck kleiner 10~⁴ mbar notwendig ist. Das bedeutet, daß Einrichtungen vorgesehen sein müssen, mit deren Hilfe es möglich ist, Testgas auf einen derart niedrigen Druck zu verdünnen.

Bei der Kontrolle von Vakuumsystemen auf Dichtigkeit wird in der Regel das Vakuumverfahren angewendet. Die Verwendung eines Massenspektrometer-Lecksuchgerätes ist dabei problemlos, da die Voraussetzung, nämlich niedriger Restgasdruck und unmittelbares Anschließen des Massenspektrometers an das Vakuumsystem in einfacher Weise erfüllt werden kann. In allen anderen Fällen jedoch, in denen es entweder nicht möglich ist, den Behälter zu evakuieren oder bei denen ein unter Oberdruck stehendes System auf Dichtigkeit untersucht werden muß, werden Schnüffelsonden verwendet, die im wesentlichen die Aufgabe haben, aus einem unter Oberdruck stehenden Behälter austretendes Testgas aufzuspüren, einem Massenspektrometer· Lecksuchgerät zuzuführen und damit eine Undichtigkeit zu lokalisieren. Unter Überdruck soll dabei allgemein der Zustand verstanden werden bei dem der Testgas-

. druck innerhalb des Behälters größer ist als außerhalb. Bei den vorbekannten Schnüffelsonden ist die Druckstufe die für die Reduzierung des Druckes von Atmosphären-Druck auf den für das Massenspektrometer geeigneten Druck erforderlich ist, am Eintritt der häufig sehr langen Schnüffelsonde angeordnet Diese Druckstufe wird von einer sehr feinen öffnung gebildet welche in dem spitz zulaufenden Ende der Schnüffelsonde angeordnet ist Diese feine Spitze hat außerdem noch die Aufgabe die Lokalisierung einer Undichtigkeit genauer durchführen zu können.

Die Nachteile, die derartigen Schnüffelsonden anhaften, liegen insbesondere darin, daß die Ansprechzeit, die von der Länge des Sondenschlauches abhängt, sehr groß ist und oft mehrere Sekunden beträgt Weiterhin ist die Empfindlichkeit von Lecksuchgeräten, die mit diesen Sonden betrieben werden, begrenzt, da der Gasmengenstrom durch die Sonde notwendigerweise so klein ist, daß die Sonde nicht in der Lage ist, am Einlaß nennenswerte Gasmengen anzusaugen. Schließ-

■:i lieh kann die sehr feine Öffnung in der Sondenspitze leicht durch Verunreinigungen verstopfen.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung für die Lecksuche an Behältern od. dgl. mit Hilfe eines Massenspektrometerlecksuchers und mit Mitteln für die Zuführung der zu untersuchenden Gase zum Massenspektrometerlecksucher, bestehend aus einer Sonde und einer Drösselstelle, zu schaffen, welche die erwähnten Nachteile nicht mehr aufweist Insbesondere soll eine wesentliche

ι < Verkürzung der Ansprechzeit erreicht werden.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Drosselstelle unmittelbar vor dem Massenspektrometer angeordnet ist und daß das dem Massenspektrometer zugewandte Ende der Sonde in

ν, einem der Drosselstelle vorgelagerten Raum endet welcher mit einer Vakuumpumpe verbindbar ist. Bei einer in dieser Weise ausgebildeten Einrichtung zur Lecksuche kann das zu untersuchende Gas mit Hilfe der Vakuumpumpe wesentlich schneller vom Einlaß der

<■■■■ Sonde bis unmittelbar vor die Drosselstelle, also bis zum Massenspektrometer gefördert werden. Durch richtige Dimensionierung der Elemente kann erreicht werden, daß in der Sonde eine hohe Geschwindigkeit herrscht und daß der Druck vor der Drosselstelle so niedrig ist, daß ein ungehinderter Austausch zwischen dem transportierten Gas und der unmittelbar hinter der Drosselstelle angeordneten Ionenquelle des Massenspektrometers stattfindet. Bei einer derartigen Anordnung können selbst bei Schnüffelsonden von mehreren

on Metern Länge Ansprechzeiten von erheblich weniger als 1 Sekunde erreicht werden. Überraschenderweise hat die Verkürzung der Ansprechzeit auch eine wesentliche Verbesserung der Nachweisempfindlichkeit zur Folge, was offensichtlich daran liegt, daß eine beim

>·'·■ Vorbeistreichen an einem Leck von der Sonde aufgenommene kleine Testgasmenge in der sehr kurzen Zeit, in der es bis zum Massenspektrometer gelangt, nicht mehr in das umgebende Gas hineinzudiffundieren

vermag.

Die: Erfindung ermöglicht weiterhin die Verwendung wesentlich dünnerer und leichterer Sondenschläuche, so daß auf die bisher bekannten unhandlichen Vi Jcuumsondenschläuche verzichtet werden kann. Der Durchmesser der erfindungsgemäßen Sondenschiäuche beträgt zweckmäßig 0,1 bis 3 mm. Bisher mußten die Sondenschläuche einen inneren Durchmesser von 10 bis 20 mm haben.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand eines in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert werden.

In der Figur ist das schematisch dargestellte Lecksuchgerät mit 1 bezeichnet, in das das Massenspektrometer 2 eingebaut ist Dem Massenspektrometer 2 unmittelbar vorgelagert ist die Drosselstelle 3, die bei diesem Ausführungsbeispiel von einem porösen Körper gebildet wird. Statt des porösen Körpers kann auch eine Blende, eine Membran oder eine Düse vorgesehen sein. Alle diese Elemente sind dafür geeignet, die Drosselstelle 3 zu bilden. Diese Drosselstelle 3 trennt den Raum, in dem sich das Massenspektrometer 2 befindet, von einem Raum 4 ab welcher über die Leitung 5 an die Vakuumpumpe 6 angeschlossen ist In diesem Raum 4 ist außerdem der Sondenschlauch 7 eingeführt, dessen darin befindliche Mündung unmittelbar vor dem porösen Körper 3 endet Die Sonde 7 wird von einem dünnen Schlauch von etwa 0,5 mm inneren Durchmesser gebildet, der bis zu dem zu untersuchenden Behälter 8 reicht, welcher unter Oberdruck unit Testgas gefüllt ist Bei der Durchführung einer Lecksuche wird der Raum 4 vor der Drosselstelle 3 auf einem Druck von etwa 10 bis 100 Torr gehalten. Dadurch wird durch die Sonde 7 ständig Gas angesaugt, das den Sondenschlauch mit hoher Geschwindigkeit durchströmt Mit dem freien Ende der Sonde 7 wird dann der Behälter 8 abgetastet Weist dieser z. B. das Leck 9 auf., dann .dringt daraus Testgas nach außen, das in dem Moment wenn das freie Ende der Sonde in den Bereich dieses Lecks gebracht wird, auch durch den Sondenschlauch bis zur Drosselstelle 3 gelangt Ein Teil dieses Gases gelangt durch die Drosselstelle zum Massenspektrometer. Der andere Teil wird von der Vakuumpumpe 6 abgefördert

Um das Leck in einfacher Weise lokalisieren zu können, ist es zweckmäßig, an der Sondenspitze eine der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellte optische oder akustische Einrichtung anzuordnen, die beim Auftreten von Testgas im Massenspektrometer 2 des Lecksuchers 1 betätigt wird. Eine bessere Lokalisierung des Lecks ist dadurch möglich. Als Testgas kommen die dafür bekannten Gase, wie Helium, Argon, Flour-Chlor-Kohlenwasserstoff und dergleichen infrage.

1st im Massenspektrometerlecksucher ohnehin ein Vakuumpumpsatz mit einer Grobvakuumpumpe eingebaut dann ist es im Rahmen der Erfindung zweckmäßig, den der Drosselstelle 3 vorgelagerten Raum 4 an diese Grobvakuumpumpe anzuschließen. Eine gesonderte Vakuumpumpe kann, dann entfallen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

S Patentansprüche:

1. Einrichtung für die Lecksuche an Behältern od. dgl. mit Hilfe eines Massenspektrometerlecksuchers und mit Mitteln für die Zuführung der zu untersuchenden Gase zum Massenspektrometerlecksucher, bestehend aus einer Sonde und einer Drosselstelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (3) unmittelbar vor dem Massenspektrometer (2) angeordnet ist und daß das dem Massenspektrometer (2) zugewandte Ende der Sonde (7) in einem der Drosselstelle (3) vorgelagerten Raum (4) endet, welcher mit einer Vakuumpumpe (6) verbindbar ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (7) von einem Schlauch mit einem Durchmesser von 0,1 bis 3 r.im gebildet wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (3) von einer Blende oder einer Düse gebildet wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (3) von einem porösen Körper gebildet wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (3) von einer gasdurchlässigen Membran gebildet wird.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Einlaß der Sonde (7) ein optischer und/oder akustischer Indikator vorgesehen ist

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei der in dem Lecksucher (1) ein Vakuumpumpsatz mit einer Grobvakuumpumpe eingebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß der der Drosselstelle (3) vorgelagerte Raum (4) an die im. Lecksucher (1) eingebaute Grobvakuumpumpe angeschlossen ist