[發明專利]具有石英窗口傳感器的嗅吸測漏器

有效

• 申請號: 200680015926.1
• 申請日: 2006-04-27
• 公開（公告）號: CN101171501A
• 公開（公告）日: 2008-04-30
• 發明（設計）人: 丹尼爾·韋齊希;維爾納·格羅斯·布萊;彼得·朗;斯特凡·梅布斯
• 申請（專利權）人: 因菲康有限公司
• 主分類號: G01M3/20
• 分類號: G01M3/20
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 張文;段斌

技術領域

本發明涉及一種具有石英窗口傳感器的嗅吸測漏器，尤其是一種嗅吸測漏器，其僅需要用于測試氣體的相對簡單的檢測裝置。

背景技術

在給容器和管道系統進行測漏時，通常將氦氣用作測試氣體，并且使用質譜方法檢測溢出的氦氣。為此目的，將所述氣體離子化，并且然后利用電磁場組合作用將所述氣體的各個組分或它們的各個部分分離。在分離之后，使用檢測器檢測氦離子，然后將所述信號放大、估值。還可以用氣相色譜方法檢測氦氣，但這種方法的檢測靈敏度低。

在嗅吸測漏期間，通過嗅吸導管吸進恒定量的氣體。根據通過嗅吸導管的氣體通過量和氦氣泄漏(在泄漏測試中，測試樣件充滿氦氣并封閉)的泄漏率，在嗅吸的氣流中產生特定的測試氣體濃度。該嗅吸氣體混合物的一小部分通過分流器引入到檢測系統(質譜儀)中。為了在分析單元中成功地分離質量，標準檢測系統中的壓力必須不超過幾個1×10^-4mbar。從而，對于1ppm的氦氣濃度，待檢測的氦氣分壓僅為10^-10mbar。

產生1×10^-4mbar的數量級的總壓力需要使用渦輪分子泵。這種泵的使用成本很高，并且增加故障的可能性以及系統的維護費用。因此期望允許在大氣條件下檢測測試氣體，從而能夠省去渦輪分子泵和分流器。

US6,277,177B1(Leybold?Vakuum?GmbH)和DE10031882A1(Leybold?Vakuum?GmbH)描述了用于氦氣或氫氣的傳感器，其包括封閉真空密閉殼體的石英窗口隔膜。石英窗口隔膜形成用于待檢測氣體的選擇性通道。設置在殼體內的測試氣體傳感器是響應于進入殼體的氣體總壓力的氣體壓力傳感器。因為石英隔膜是氣體選擇性的，所以氣體壓力傳感器確定殼體內測試氣體的壓力。設置在殼體內的壓力傳感器優選為潘寧壓力傳感器(penning?pressure?sensor)，所述潘寧壓力傳感器具有兩個彼此隔開的平行陰極板和設置在所述陰極板之間的陽極環。包括陰極板和陽極環的電路包括用于測量陰極或陽極電流的電流測量設備。通過位于所述封閉殼體外側的永磁體產生了磁場。這種潘寧檢測器的優點在于其比包括質譜儀的嗅吸測漏器更簡單并且更經濟。在石英窗口技術中，所有氣流都經過所述傳感器。而且，在操作期間，傳感器的壓力可以與空氣壓力一致。從而，對于1ppm的氦氣濃度，氦氣分壓是10^-3mbar，即，其比標準方法的壓力高七個數量級。通過薄的石英隔膜將氦氣與其它氣體進行分離，所述石英隔膜僅僅允許氦氣進入檢測體積。

發明內容

本發明的目的是提供一種嗅吸測漏器，其具有簡單經濟的結構，并且具有高靈敏度。

本發明的嗅吸測漏器由權利要求1的特征限定。該嗅吸測漏器包括選擇性地透過測試氣體的石英窗口。待分析的氣體通過嗅吸探針供送到石英窗口。所述氣體流過由石英窗口限定的吸入室，使得其沿著石英窗口流動。

石英窗口傳感器的優點在于能夠在幾個100mbar的壓力下操作。與以質譜儀系統的分流器的形式的“單點”進氣口形成對比，石英窗口傳感器的進氣口分布在覆蓋幾平方厘米面積的石英窗口的整個表面上。吸入室的作用是通過嗅吸導管在單點處供應的測試氣體在通過真空泵吸走之前在石英窗口前面均勻地蔓延開。由于石英窗口傳感器內測試氣體的分壓較低，所以盡管有真空泵的作用，部分測試氣體還是透過石英隔膜進入殼體。通過在石英窗口前面均勻分布的測試氣體流，實現了高的敏感度。

根據優選實施方式，吸入室包括與石英窗口一起限定氣體引導室的氣體引導板，并且嗅吸導管通入氣體引導室。氣體引導室明顯比吸入室窄。它限定了在石英窗口前面形成的體積。嗅吸測漏器的響應時間主要由在傳感器前面必須交換的氣體的體積決定。改變傳感器隔膜前面的氣體體積所需的時間τ能夠按照下面公式計算：

τ=pVqpV]]>

p：隔膜前面的壓力；V：隔膜前面的體積；q_pv：流量。