Helium mit Vakuumkammer
| Sensor | Was wird detektiert/ gemessen? | Nachweisgrenze |
|---|---|---|
| Massen-spektrometer | 10-11 mbar He-Partialdruck bzw. 10-15 A | <1•10-11 mbar•l/s |
Methode
Prüfteil und Prüfkammer werden evakuiert. Prüfteil wird mit dem Prüfgas(gemisch) beaufschlagt. Tritt aufgrund einer Leckage Prüfgas in die Vakuum-Messkammer, so wird die Leckage mit dem Massenspektrometer gemessen.
Prüfmedium
Helium, Helium-Luft-Gemisch, He-Stickstoff-Gemisch
Nachweisgrenze
10-11 mbar•l/s
Erkennbare Leckageraten in Prüfanlagen
Im Bereich bis 10-8 mbar•l/s
| Werker unabhängig | + + + | |
| Investitionskosten | - - - | Vakuumkammer erforderlich |
| Prüfteil trocken | + + + | |
| Betriebs- und Wartungskosten | - - - | Regelmäßige Kalibrierung erforderlich, Wartungsaufwand für Vakuumtechnik, Prüfgaskosten |
| Messzeiten | + | Messzeit selbst meist eher kurz. Bei großem Kammervolumen lange Pumpzeiten zum Erreichen des Vakuums |
| Volumen-unabhängig | + | Siehe Messzeiten |
| Einfluss einer Temperatur-änderung | + + + | Kein Temperatureinfluss bei normalen Umgebungs-bedingungen |
| Einfluss einer Volumenänderung | + + + | kein Einfluss |
| Lokalisierung | - | Zusätzlich über Schnüffelsonde mit eingeschränkter Genauigkeit. Geringer Zusatzaufwand, da Sensor und Vakuumpumpen bereits vorhanden |
| Prüfgas | - - | Helium, Helium-Gemisch |
| Grobleck-problematik | - - - | Verseuchung der Prüfkammer und Umgebung bei einem Grobleck |
Die Detektion von Helium als Prüfgas mit Hilfe eines Massenspektrometers wurde zum ersten Mal 1942 im Rahmen des Manhatten-Projekts für die Dichtheitsprüfung eingesetzt. Heute gehören Helium-Leck-Tester zu den etablierten Verfahren zur Dichtheitsprüfung in der Serienproduktion und im Labor.
Während die Detektion des aus dem Leck ausströmenden Heliumgases mit einem Massenspektrometer in jedem Fall ein Hochvakuum erfordert (p < 10-4mbar), stehen inzwischen auch Heliumsensoren zur Verfügung, die kein Vakuum mehr erfordern. Allerdings können mit dem Massenspektrometer noch weit geringere Mengen Helium nachgewiesen werden als dies mit anderen Sensoren der Fall ist.
Messprinzip - Sensor
Die klassische Helium Dichtheitsprüfung in der Vakuumkammer. Als Sensor wird ein Massenspektrometer verwendet. Die Heliumatome werden mit Hilfe eines Elektronenstrahls ionisiert. Die nun elektrisch geladenen Teilchen werden in einem Magnetfeld auf eine Kreisbahn gelenkt. Dabei hängt der Radius der Kreisbahn von der Masse der Teilchen ab. Durch den Schlitz in der Blende gelangen nur Teilchen einer bestimmten Masse. Diese erzeugen dann einen elektrischen Strom am Detektor.
Messprinzip – Prüfanlage/-vorrichtung
Vakuum-Prüfkammer und Prüfteil werden evakuiert. Dann wird das Prüfteil mit Helium oder einem He-Gemisch beaufschlagt. Durch das vorher vorhandene Vakuum im Prüfteil wird eine gleichmäßige Verteilung des Prüfgases erreicht. Nach dem Erreichen eines bestimmten Vakuum in der Prüfkammer wird das Massenspektrometer zugeschaltet und die Messung durchgeführt.
Mit einer Schnüffelsonde kann die Leckage evtl. anschließend bei Atmosphäre lokalisiert werden. Da mit der Schnüffelsonde nur gröbere Leckagen detektiert werden können, kann es durchaus vorkommen, dass keine Leckage gefunden wird. Eine Alternative zur Leck Lokalisierung stellt die Nachprüfung im Wasserbad dar.
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