¿Cuál es el límite de detección de los detectores de fugas con espectrómetro de masas?
Límite de detección, background, almacenamiento de gas en aceite (gas ballast), supresión de punto cero flotante
La tasa de fugas más baja detectable viene determinada por el nivel de background natural del gas de prueba que debe detectarse.
Incluso con la entrada del detector de fugas cerrada, el gas de prueba entrará en el espectrómetro de masas y se detectará allí si los medios electrónicos son adecuados para ello.
La señal de background generada en el espectrómetro de masas determina el nivel de detección del detector de fugas.
El sistema de bomba de alto vacío utilizado para evacuar el espectrómetro de masas normalmente consta de una bomba turbomolecular y una bomba de paletas rotativas sellada con aceite. Como todos los líquidos, el aceite de la bomba de paletas rotativas posee la capacidad de disolver los gases hasta que se alcanza el equilibrio entre el gas disuelto en el aceite y el gas que se encuentra fuera del aceite.
Cuando la bomba se calienta, este estado de equilibrio representa el límite de detección del detector de fugas.
Sin embargo, es posible que el gas de prueba no solo entre en el detector de fugas por la entrada. La instalación incorrecta o la manipulación inadecuada del gas de prueba pueden hacer que el gas de prueba entre en el interior del detector de fugas a través de la válvula de aireación o de gas ballast.
Esto se traduce inevitablemente en una mayor concentración de gas de prueba en el aceite y en las juntas de elastómero y, por tanto, en un aumento de la señal de background.
Conclusión: cuanto más gas de prueba haya en el aceite, mayor será la señal de background del detector de fugas.
En el caso de la instalación más habitual del detector de fugas (véase la Fig. 7), la válvula de gas ballast y la válvula de aireación están conectadas al aire atmosférico. Si es posible, la salida del detector de fugas debe tenderse hacia el exterior de la sala en la que se realice la prueba de estanqueidad. El aumento de la señal de background se puede reducir
de nuevo abriendo la válvula de gas ballast e introduciendo gas exento del gas de prueba (p. ej., aire limpio). El helio presente en el aceite se expulsará. Puesto que este efecto solo afecta a la parte del aceite presente en el cuerpo de la bomba, deberá continuarse con el proceso de evacuación hasta que todo el aceite de la bomba recircule varias veces, lo cual puede tardar entre 20 y 30 minutos.
Fig. 7: Diagrama de vacío de un detector de fugas de contracorriente
En el caso de los denominados “detectores secos de fugas”, que son detectores de fugas sin bombas de vacío selladas con aceite, no se produce el problema de acumulación de gas en el aceite. Sin embargo, los detectores de fugas secos deben lavarse con gas que no contenga el gas de prueba porque, con el tiempo, el gas de prueba también se acumula en estos dispositivos.
Para evitar al usuario la molestia de tener que vigilar siempre el nivel de background y simplificar el funcionamiento del detector de fugas, en los conceptos de funcionamiento automático de todos los detectores de fugas Leybold se incluye la denominada supresión de punto cero flotante. Con ella,
el nivel de background medido después de cerrar la válvula de admisión se registra y después se resta automáticamente de las mediciones posteriores cuando se vuelve a abrir la válvula. En el panel de visualización solo se mostrará una advertencia si el nivel de umbral es relativamente alto.
Con independencia de la supresión de punto cero flotante, todos los detectores de fugas de Leybold ofrecen la función de cambio de punto cero manual. En este caso, la visualización del detector de fugas en ese momento se pondrá a cero, de modo que solo se mostrarán los aumentos en la tasa de fugas a partir de ese momento. Su única función es la de facilitar la evaluación de una indicación de datos, sin afectar a su precisión.
Fig. 8: Ejemplo de supresión de punto cero
La figura anterior ilustra la supresión de punto cero:
- Gráfico de la izquierda: la señal es claramente más alta que el background.
- Gráfico central: el background ha aumentado considerablemente; la señal apenas se puede discernir.
- Gráfico de la derecha: el background se ha suprimido eléctricamente; la señal se puede identificar de nuevo claramente.
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