Technologia wykrywania nieszczelności

Wykrywanie wycieków gazu znakującego przy użyciu helu lub gazu formującego na bazie wodoru (mieszanina wodoru i gazu obojętnego, zwykle azotu) jest idealne do identyfikacji bardzo niskich wskaźników wycieków z dużą dokładnością. Ta metoda jest powszechnie stosowana w branżach, w których dokładność, powtarzalność i czułość mają kluczowe znaczenie, takich jak produkcja półprzewodników.

Metody testów wycieków z użyciem helu i wodoru

Więcej szczegółowych informacji na temat różnych metod badania szczelności za pomocą helu i wodoru można znaleźć FAQ.

Detektory nieszczelności wykorzystujące powietrze z naszym opatentowanym czujnikiem mikroprzepływu są unikalne w branży. Te inteligentne czujniki wycieku gazu mierzą przepływ, ciśnienie i temperaturę, aby zapewnić wynik liczbowy bezpośrednio proporcjonalny do wskaźnika wycieku, a tym samym do rozmiaru wady. Ta technologia zapewnia kilka korzyści w porównaniu z innymi metodami testów wycieków.

Metoda testowa

Więcej szczegółów na temat różnych metod testowych wykrywania wycieków powietrza można znaleźć w FAQ.

Nieszczelność to przypadkowe lub niezamierzone otwarcie systemu próżniowego. Pozwala to na wlot lub wylot powietrza czy innych gazów do lub z systemu. Ilość powietrza lub gazu wyciekającego z systemu próżniowego jest wyrażana jako współczynnik wycieku. Wskaźnik wycieku zależy od kilku czynników, w tym od rozmiaru i liczby otworów, rodzaju gazu oraz różnicy ciśnień wewnątrz i na zewnątrz systemu.

Istnieją dwa rodzaje nieszczelności:

Więcej informacji o wykrywaniu nieszczelności

Nieszczelności występują z różnych powodów. Obejmują one takie problemy jak wadliwe lub stare uszczelki, które stały się porowate, uszkodzone elementy lub nieprawidłowa instalacja sprzętu do wytwarzania próżni.

Nie ma średniej wielkość nieszczelności próżniowych. W zależności od przyczyny wyciek może być spowodowany mikroskopijną dziurą, dużym rozdarciem lub czymkolwiek między nimi. Wielkość nieszczelności próżniowej można określić, mierząc wskaźnik wycieku, czyli ilość ulatniającego się z systemu gazu procesowego lub powietrza na sekundę. Większość wycieków technicznych jest zbyt mała, aby można było je zauważyć gołym okiem. Detektory helu lub powietrza do wykrywania nieszczelności zapewniają najdokładniejszą metodę wykrywania i określania ilościowego małych rozszczelnień.

Istnieją różne sposoby wykrywania wycieków za pomocą detektora nieszczelności: za pomocą gazu znakującego lub powietrza.

W przypadku gazu znakującego jako środka wykrywania istnieją trzy opcje. Test rozpylania jest odpowiedni do komponentów w próżni, podczas gdy wykrywanie nieszczelności poprzez wyczuwanie działa w przypadku komponentów pod ciśnieniem. Zintegrowany test wycieku jest wariantem dla komponentów, które można umieścić wewnątrz komory próżniowej.
Metody testowe są łatwe w obsłudze i zapewniają dokładne wyniki, dzięki czemu detektor nieszczelności firmy Pfeiffer jest idealnym dodatkiem do każdego procesu próżniowego.

Wykrywanie wycieku gazu znakującego

W przypadku gazu znakującego jako środka wykrywania istnieją trzy opcje. Test rozpylania jest odpowiedni do komponentów w próżni, podczas gdy wykrywanie nieszczelności poprzez wyczuwanie działa w przypadku komponentów pod ciśnieniem. Zintegrowany test wycieku jest wariantem dla komponentów, które można umieścić wewnątrz komory próżniowej.

Test rozpylania

Test rozpylania jest idealną metodą testową komponentów znajdujących się w próżni. Ta zasada pomiaru ma największą czułość ze wszystkich dostępnych metod. Pompa próżniowa usuwa powietrze z obiektu testowanego, który może mieć wyciek, a detektor nieszczelności jest podłączony do obiektu testowanego za pomocą kołnierza. Obiekt testowany może być zarówno piecem próżniowym, jak i rurociągiem, zbiornikiem lub innym elementem sprzętu. Hel lub wodór są rozpylane na powierzchnię zewnętrzną testowanego obiektu za pomocą zestawu pistoletu natryskowego (patrz rys. 1). W przypadku wycieku pojawiające się molekuły są wciągane przez zintegrowaną turbomolekularną pompę próżniową detektora nieszczelności z pompą wspomagającą. Cząsteczki wchodzą do komory analizatora, która wykrywa gaz znakujący.

Wykrywanie wycieków przez wąchanie

Wykrywanie wycieków przez wąchanie jest idealną metodą w przypadku komponentów pod ciśnieniem. Gaz znakujący jest wtryskiwany do obiektu testowanego, takiego jak sprzęt, rurociąg lub zbiornik, zwiększając ciśnienie wewnętrzne. Sondę sniffera, narzędzie zaprojektowane do zbierania gazu znakującego, można zamówić jako akcesorium i podłączyć do naszych detektorów nieszczelności. Operator powoli i systematycznie prowadzi sondę wyczuwającą nad obiektem testowanym w celu wyszukania potencjalnych wycieków (patrz rysunek 2). W przypadku wycieku wykrywane są uciekające atomy gazu znakującego. Umożliwia to dokładne zlokalizowanie wycieków.

Wykrywanie integralnej nieszczelności

Test rozpylania i wykrywanie wycieków przez wyczuwanie mogą być wykorzystywane do testu wykrywania integralnych nieszczelności. W tym przypadku obiekt testu jest umieszczany wewnątrz zbiornika, takiego jak folia z tworzywa sztucznego lub sztywny pojemnik (na rysunkach 3 i 4 przedstawiono na niebiesko).

Zintegrowane wykrywanie wycieków przez wyczuwanie odbywa się przy ciśnieniu atmosferycznym. Obiekt testowany jest wypełniony helem lub gazem formującym wodór (1). Jeśli dojdzie do wycieku i gaz znakujący zacznie się wydostawać, jest on przechwytywany do zbiornika. Sonda wyczuwająca określa wzrost jego stężenia w czasie i mierzy wskaźnik wycieku (2).

W przypadku integralnego testu przez rozpylanie obiekt testowany jest podłączony do detektora nieszczelności i umieszczony wewnątrz zbiornika (3). Podobnie jak w przypadku konwencjonalnego testu natryskowego, integralne testy natryskowe są wykonywane pod próżnią. Jednak podczas gdy konwencjonalny test rozpylania opróżnia sam obiekt testowany, ta metoda opróżnia tylko otaczający zbiornik. Następnie zbiornik jest napełniany określoną ilością helu. Zapewnia to dokładne warunki i wyniki testów. W przypadku nieszczelności hel przeniknie przez obiekt testu z powodu różnicy ciśnień. Wykrywacz wycieków mierzy ilość helu wewnątrz obiektu testu i określa wskaźnik wycieku. Metody zintegrowanego testu wycieku nie mogą jednak zlokalizować wycieku.

Wykrywanie nieszczelności powietrza

Inną metodą jest użycie detektora wycieków powietrza. Wykorzystuje on nasz opatentowany czujnik Micro-Flow do pomiaru ilości powietrza przepływającego ze zbiornika w celu skompensowania utraty powietrza wskutek wycieku. Czujnik Micro-Flow może być używany do wykrywania wycieków w obiektach pod ciśnieniem lub w obiektach pod próżnią za pomocą ekstrakcji masowej, specjalnej metody wykorzystującej czujnik Micro-Flow.

Micro-Flow

Najpierw obiekt testowany jest podłączany do konfiguracji testowej. Obejmuje ona detektor nieszczelności i zbiornik powietrza. Powietrze ze zbiornika jest następnie doprowadzane do zdefiniowanego poziomu ciśnienia w teście. W przypadku wycieku powietrze wycieka z testowanego obiektu.

Taka konfiguracja stale uzupełnia przepływ gazu, aby skompensować utratę powietrza, utrzymując w ten sposób ciśnienie. Uzupełniony przepływ gazu przepływa ze zbiornika przez czujnik o specjalnej konstrukcji, czujnik Micro-Flow. Czujnik ten jest wyposażony w opatentowaną technologię wzmacniania sygnału, która umożliwia pomiar nawet bardzo niskich współczynników wycieku do 5 · 10^-4 mbar · l/s.

Ta technologia jest nieniszcząca i pozostawia obiekt testowany w nienaruszonym stanie. Zapewnia ona wyniki ilościowe bez potrzeby codziennej kalibracji, dzięki czemu jest wysoce niezawodna i wydajna w różnych zastosowaniach przemysłowych.

Ekstrakcja masowa

Metoda ekstrakcji masowej wykorzystuje również czujnik Micro-Flow, ale jest wykonywana pod próżnią. Powoduje to poprawę granicy wykrywalności i gwarantuje, że nie dojdzie do przenoszenia ciepła ze względu na izolujący efekt próżni.

Na pierwszym etapie ekstrakcji masowej jednostka testowa jest umieszczana w komorze próżniowej. Komora ta jest podłączona do detektora nieszczelności, zawierającego czujnik Micro-Flow i zbiornik powietrza. Następnie komora jest opróżniana. Szybkość wycieku jednostki testowej jest określana przez przepływ ze zbiornika do jednostki testowej. W tej metodzie granica wykrywalności wynosi do 7 · 10^-7 mbar · l/s i wykrywane są wady o wielkości zaledwie 1 μm.

Test rozpylania i test węchowy to dwie najpopularniejsze metody wykrywania nieszczelności, w których wykorzystywany jest gaz testowy – hel lub wodór.

Test rozpylania jest idealną metodą testową komponentów znajdujących się w próżni. Ta zasada pomiaru ma największą czułość ze wszystkich dostępnych metod. Hel lub wodór są rozpylane na powierzchnię zewnętrzną testowanego obiektu. W przypadku wycieku pojawiające się molekuły są wciągane przez zintegrowaną turbomolekularną pompę próżniową z pompą wspomagającą. Trafiają one do komórki analizatora. Ta komórka wykrywa gaz znakujący.

Wykrywanie wycieków przez wąchanie jest idealną metodą w przypadku komponentów pod ciśnieniem. Obiekt testowy zostaje napełniony helem lub wodorem pod ciśnieniem. Sonda pomiarowa, podłączona do detektora nieszczelności, jest powoli i stopniowo prowadzona nad obiektem. W przypadku nieszczelności wykrywane są ulatniające się atomy gazu znakującego i można dokładnie zlokalizować wyciek.

Jakościowe wykrywanie nieszczelności określa tylko, czy w obiekcie testowanym występuje wyciek. W przypadku serii produktów ASM jest to możliwe już przy ciśnieniu wlotowym 100 milibarów. Gdy ciśnienie wlotowe spada, zwykle przy 25 milibarach, detektory wycieków są w stanie nie tylko wykryć wycieki, ale także określić ich wielkość. Nazywa się to ilościowym wykrywaniem nieszczelności.

W teście spadku ciśnienia zbiornik ciśnieniowy jest napełniany powietrzem aż do osiągnięcia ciśnienia docelowego. Następnie mierzona jest utrata (spadek) tego ciśnienia w określonym czasie.

Istnieje kilka typów testów nieszczelności. Na przykład specjalistyczne urządzenia, takie jak nasze detektory nieszczelności ASM i ASI, mogą przeprowadzać dwa rodzaje testów, wykorzystując do wykrywania gaz znakujący taki jak hel lub wodór. Alternatywnie nasza seria detektorów wycieków powietrza może wykrywać wycieki za pomocą naszej innowacyjnej technologii Micro-Flow.

Badanie szczelności zapewnia szybsze wyniki w porównaniu z badaniem spadku ciśnienia, a także jest mniej wrażliwe na czynniki zewnętrzne, takie jak wahania temperatury. Wyniki są również dokładniejsze.

Zarówno test rozpylania, jak i wykrywanie wycieków przez wyczuwanie są metodami wykorzystującymi gaz znakujący. Test rozpylania jest idealną metodą testową komponentów znajdujących się w próżni. W pierwszej fazie hel lub wodór są rozpylane na powierzchnię zewnętrzną testowanego obiektu. W przypadku wycieku pojawiające się molekuły są wciągane przez zintegrowaną turbomolekularną pompę próżniową detektora nieszczelności z pompą wspomagającą. Trafiają one do komórki analizatora. Ta komórka wykrywa atomy gazu znakującego.

Wykrywanie wycieków przez wąchanie jest idealną metodą w przypadku komponentów pod ciśnieniem. Obiekt testowy zostaje napełniony helem lub wodorem pod ciśnieniem. Sonda pomiarowa, podłączona do detektora nieszczelności, jest powoli i stopniowo prowadzona nad obiektem. W przypadku nieszczelności wykrywane są ulatniające się atomy gazu znakującego i można dokładnie zlokalizować wyciek.

Obie metody testowe są łatwe w wykorzystaniu i dają dokładne rezultaty.

Nasz czujnik Micro-Flow sprawia, że nasze detektory wycieków powietrza są unikalne w branży. Ten inteligentny czujnik wycieku gazu ma znacznie wyższą czułość niż konwencjonalne detektory wycieku powietrza i może wykrywać wskaźniki wycieku nawet 5 · 10^-4 mbar · l/s. Ponadto testy są szybsze niż metody alternatywne i mogą dostarczać wyniki nawet o 40% szybciej niż w przypadku wykorzystania metody spadku ciśnienia.

Czujnik Micro-Flow mierzy ilość powietrza przepływającego ze zbiornika ciśnieniowego w celu skompensowania utraty powietrza spowodowanej wyciekiem. Mierząc ten przepływ, a także ciśnienie i temperaturę, można uzyskać wynik liczbowy bezpośrednio proporcjonalny do wskaźnika wycieku i rozmiaru uszkodzenia.

Pomiar jest wykonywany bezpośrednio z przepływu wycieku, Micro-Flow jest w minimalnym stopniu zależny od zmian środowiskowych, takich jak temperatura, co znacznie zmniejsza liczbę błędnych wyników, które mogą wystąpić w przypadku innych metod testu wycieku. Alternatywne przepływomierze, na przykład, działają na zasadzie przenoszenia temperatury, gdzie zmiana temperatury jest mierzona w czasie w celu obliczenia przepływu powietrza. Inne mierzą ruchy mechaniczne, gdzie stopień ruchu danego komponentu, takiego jak membrana, umożliwia obliczenie przepływu.

Ta technologia jest nieniszcząca i pozostawia obiekt testowany w nienaruszonym stanie. Zapewnia ona wyniki ilościowe bez potrzeby codziennej kalibracji, dzięki czemu jest wysoce niezawodna i wydajna w różnych zastosowaniach przemysłowych.

Ekstrakcja masowa to dodatkowa technika wykorzystująca czujnik Micro-Flow. Podstawowa zasada działania jest podobna do metody Micro-Flow, ale w celu uzyskania wyższej czułości test jest wykonywany w próżni. Jednostka testowa jest umieszczana w komorze próżniowej. Komora ta jest podłączona do detektora nieszczelności, który zawiera czujnik Micro-Flow i zbiornik powietrza. Następnie komora jest opróżniana. Szybkość wycieku jednostki testowej jest określana przez przepływ powietrza ze zbiornika do jednostki testowej. Dzięki tej metodzie możliwe jest wykrywanie wskaźnika wycieku do 7·10^-7 mbar l/s (<1 μm).