[发明专利]具有石英窗口传感器的嗅吸测漏器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有石英窗口传感器的嗅吸测漏器，尤其是一种嗅吸测漏器，其仅需要用于测试气体的相对简单的检测装置。

背景技术

在给容器和管道系统进行测漏时，通常将氦气用作测试气体，并且使用质谱方法检测溢出的氦气。为此目的，将所述气体离子化，并且然后利用电磁场组合作用将所述气体的各个组分或它们的各个部分分离。在分离之后，使用检测器检测氦离子，然后将所述信号放大、估值。还可以用气相色谱方法检测氦气，但这种方法的检测灵敏度低。

在嗅吸测漏期间，通过嗅吸导管吸进恒定量的气体。根据通过嗅吸导管的气体通过量和氦气泄漏(在泄漏测试中，测试样件充满氦气并封闭)的泄漏率，在嗅吸的气流中产生特定的测试气体浓度。该嗅吸气体混合物的一小部分通过分流器引入到检测系统(质谱仪)中。为了在分析单元中成功地分离质量，标准检测系统中的压力必须不超过几个1×10^-4mbar。从而，对于1ppm的氦气浓度，待检测的氦气分压仅为10^-10mbar。

产生1×10^-4mbar的数量级的总压力需要使用涡轮分子泵。这种泵的使用成本很高，并且增加故障的可能性以及系统的维护费用。因此期望允许在大气条件下检测测试气体，从而能够省去涡轮分子泵和分流器。

US6,277,177B1(Leybold Vakuum GmbH)和DE10031882A1(Leybold Vakuum GmbH)描述了用于氦气或氢气的传感器，其包括封闭真空密闭壳体的石英窗口隔膜。石英窗口隔膜形成用于待检测气体的选择性通道。设置在壳体内的测试气体传感器是响应于进入壳体的气体总压力的气体压力传感器。因为石英隔膜是气体选择性的，所以气体压力传感器确定壳体内测试气体的压力。设置在壳体内的压力传感器优选为潘宁压力传感器(penning pressure sensor)，所述潘宁压力传感器具有两个彼此隔开的平行阴极板和设置在所述阴极板之间的阳极环。包括阴极板和阳极环的电路包括用于测量阴极或阳极电流的电流测量设备。通过位于所述封闭壳体外侧的永磁体产生了磁场。这种潘宁检测器的优点在于其比包括质谱仪的嗅吸测漏器更简单并且更经济。在石英窗口技术中，所有气流都经过所述传感器。而且，在操作期间，传感器的压力可以与空气压力一致。从而，对于1ppm的氦气浓度，氦气分压是10^-3mbar，即，其比标准方法的压力高七个数量级。通过薄的石英隔膜将氦气与其它气体进行分离，所述石英隔膜仅仅允许氦气进入检测体积。

发明内容

本发明的目的是提供一种嗅吸测漏器，其具有简单经济的结构，并且具有高灵敏度。

本发明的嗅吸测漏器由权利要求1的特征限定。该嗅吸测漏器包括选择性地透过测试气体的石英窗口。待分析的气体通过嗅吸探针供送到石英窗口。所述气体流过由石英窗口限定的吸入室，使得其沿着石英窗口流动。

石英窗口传感器的优点在于能够在几个100mbar的压力下操作。与以质谱仪系统的分流器的形式的“单点”进气口形成对比，石英窗口传感器的进气口分布在覆盖几平方厘米面积的石英窗口的整个表面上。吸入室的作用是通过嗅吸导管在单点处供应的测试气体在通过真空泵吸走之前在石英窗口前面均匀地蔓延开。由于石英窗口传感器内测试气体的分压较低，所以尽管有真空泵的作用，部分测试气体还是透过石英隔膜进入壳体。通过在石英窗口前面均匀分布的测试气体流，实现了高的敏感度。

根据优选实施方式，吸入室包括与石英窗口一起限定气体引导室的气体引导板，并且嗅吸导管通入气体引导室。气体引导室明显比吸入室窄。它限定了在石英窗口前面形成的体积。嗅吸测漏器的响应时间主要由在传感器前面必须交换的气体的体积决定。改变传感器隔膜前面的气体体积所需的时间τ能够按照下面公式计算：

τ=pVqpV]]>

p：隔膜前面的压力；V：隔膜前面的体积；q_pv：流量。