Phương pháp phát hiện thiết bị phát hiện rò rỉ khí ion chủ yếu dựa vào nguyên tắc phổ khối, bằng cách ion hóa các phân tử khí và sử dụng từ trường để làm lệch hướng chúng, theo bán kính lệch khác nhau để tách và phát hiện các ion khí có chất lượng khác nhau, sau đây giới thiệu từ nguyên tắc cốt lõi, thiết bị phát hiện, phương pháp phát hiện, chỉ số chính, kịch bản ứng dụng năm khía cạnh:
Nguyên tắc cốt lõi
Máy dò rò rỉ khí ion, đặc biệt là máy dò rò rỉ phổ khối helium, dựa trên các nguyên tắc cốt lõi của công nghệ phổ khối. Kỹ thuật quang phổ khối là một kỹ thuật được sử dụng để ion hóa các phân tử khí và, dưới tác động của điện trường và từ trường, tách các ion khí theo tỷ lệ khối lượng trên điện tích của chúng (tỷ lệ khối lượng trên điện tích). Trong máy dò rò rỉ, nguyên tắc này được sử dụng để phát hiện rò rỉ từ một loại khí cụ thể, chẳng hạn như helium.
Thiết bị phát hiện
Thiết bị phát hiện của máy dò rò rỉ khí ion chủ yếu bao gồm các bộ phận sau:
Nguồn ion: Được sử dụng để ion hóa các phân tử khí đi vào máy dò rò rỉ, tạo thành các ion dương. Các nguồn ion thường phát ra các electron bằng cách làm nóng các sợi tóc và các electron va chạm với các phân tử khí để ion hóa chúng.
Máy phân tích: là một vùng từ trường đồng nhất được sử dụng để làm cho các ion có khối lượng khác nhau di chuyển theo các quỹ đạo khác nhau, do đó tách chúng ra khỏi nhau. Các máy phân tích thường sử dụng các thiết kế như chuyển đổi từ tính hoặc phổ kế khối bốn cực.
Thu thập cực: Được sử dụng để thu thập các ion cụ thể (chẳng hạn như các ion heli) đi qua khe hở đầu ra của máy phân tích và chuyển đổi chúng thành tín hiệu điện để khuếch đại và đo lường bằng điện trở.
Hệ thống chân không: bao gồm máy bơm cơ khí, bơm phân tử, v.v., được sử dụng để cung cấp các điều kiện chân không cần thiết cho hoạt động bình thường của máy dò rò rỉ. Hệ thống chân không đảm bảo rằng các ion khí có thể di chuyển tự do trong máy phân tích mà không bị xáo trộn bởi các phân tử không khí.
Hệ thống điện: bao gồm các bộ phận như cấp nguồn, điều khiển, khuếch đại, v.v., được sử dụng để cung cấp điện cho nguồn ion, máy phân tích, v.v., và để kiểm soát trạng thái làm việc của máy dò rò rỉ. Đồng thời, hệ thống điện cũng chịu trách nhiệm khuếch đại các tín hiệu điện yếu đến từ các cực thu thập để thực hiện các phép đo chính xác.
Phương pháp phát hiện
Phương pháp phát hiện của máy dò rò rỉ khí ion chủ yếu bao gồm các loại sau:
Phương pháp phun thổi: linh kiện hoặc linh kiện được kiểm tra sẽ được đưa lên máy kiểm tra rò rỉ, dùng súng phun có chứa khí rò rỉ (ví dụ như khí heli) lần lượt phun thổi ở những nơi nghi ngờ bình bị kiểm tra. Nếu có lỗ rò rỉ, khí rò rỉ sẽ đi vào bên trong bình chứa và đi vào buồng ion hóa, được máy dò rò rỉ chỉ ra.
Phương pháp che kín khí: Dùng một cái lồng (ví dụ như túi nilon) bọc lại phần khả nghi hoặc toàn bộ bình chứa bị kiểm tra, rồi nạp khí rò rỉ vào trong lồng. Nếu đồng hồ đo hoặc âm thanh có phản ứng, chứng tỏ có lỗ hổng trong phần bị che. Phương pháp này làm tăng nồng độ của khí rò rỉ và tăng thời gian lưu lại của nó trong lỗ rò rỉ, do đó cải thiện độ nhạy phát hiện rò rỉ. Nhưng khuyết điểm là không thể xác định chính xác vị trí lỗ thủng, vì vậy thường cần phải xác định vị trí cụ thể của lỗ thủng bằng phương pháp phun thổi.
Phương pháp hút: bên trong bình được kiểm tra sẽ được nạp vào một số khí rò rỉ áp suất không khí, sau đó dùng vòi hút đặc chế (lỗ màng hoặc ống dẫn giới hạn dòng chảy) tìm kiếm bên ngoài bình chứa. Khi có rò rỉ trong thùng chứa, nó cho thấy rò rỉ sẽ thoát ra ngoài qua lỗ rò rỉ. Khi miệng hút đối diện với vị trí lỗ thủng, cho thấy lỗ thủng sẽ cùng với không khí xung quanh bị hút vào trong máy đo phổ khối và tạo ra tín hiệu rất mạnh.
Các chỉ số chính
Độ nhạy: đề cập đến tỷ lệ rò rỉ tối thiểu mà máy dò rò rỉ có thể phát hiện. Độ nhạy càng cao, rò rỉ càng nhỏ mà máy dò rò rỉ có thể phát hiện.
Bản lĩnh phân biệt: chỉ khả năng phân biệt ion chất lượng khác nhau của máy kiểm tra rò rỉ. Khả năng phân biệt càng cao, máy dò rò rỉ càng xác định chính xác khí.
Áp suất nhỏ nhất có thể kiểm tra được: đề cập đến áp suất nhỏ nhất của một thành phần khí cụ thể tương ứng với sự khác biệt giữa giá trị thấp của dòng chảy đầu ra của nó và giá trị cao (tức là giá trị tiếng ồn) của máy dò rò rỉ sau khi làm việc trong một thời gian không có đỉnh ion. Áp suất kiểm tra nhỏ nhất càng nhỏ, năng lực kiểm tra rò rỉ càng mạnh.
Áp suất làm việc cao nhất: đề cập đến áp suất tối đa mà máy dò rò rỉ có thể chịu được trong điều kiện làm việc bình thường. Vượt quá áp suất này, độ nhạy của máy dò rò rỉ có thể bị giảm hoặc hư hỏng.
Ứng dụng thực tế
Máy dò rò rỉ khí ion được sử dụng rộng rãi trong nhiều tình huống cần phát hiện rò rỉ khí, chẳng hạn như:
Sản xuất và sửa chữa thiết bị chân không: Được sử dụng để phát hiện rò rỉ trong hệ thống chân không và đảm bảo hoạt động bình thường của thiết bị chân không.
Lĩnh vực năng lượng hạt nhân: Được sử dụng để phát hiện rò rỉ heli từ các thiết bị như máy quét cộng hưởng từ hạt nhân (MRI), đảm bảo an toàn và ổn định của thiết bị.
Sản xuất: Được sử dụng để kiểm tra đảm bảo chất lượng sản phẩm, chẳng hạn như phát hiện rò rỉ khí trong phòng bơm hơi xi lanh, thiết bị ống thông và cạnh, thùng chứa trống hình tròn, v.v.
Lĩnh vực y tế: được sử dụng để phát hiện chai khí gây mê, ống thông, kiểm tra hoàn chỉnh vật liệu màng và phát hiện rò rỉ hộp găng tay, v.v.