Hmotnostní spektrometrie - heliová metoda

Proč použít k detekci netěsností Helium?

Helium je nejlepší volbou při hledání netěsností z mnoha důvodů, neboť se jedná o plyn:

• netoxický
• inertní a nekondenzovatelný
• obvykle není přítomen v atmosféře ve větším, než stopovém množství
• relativně levný
• díky své nízké atomové hmotnosti snadno prochází i velmi malými netěsnostmi
• nehořlavý
• je k dispozici v různých velikostech tlakových lahví
• je k dispozici v čistotě vhodné pro lékařské použití

Jedinou molekulou menší, než helium (relativní atomová hmotnost 4) je vodík (relativní atomová hmotnost 1), který ale není inertní. Nicméně je to jistá alternativa, která se v průmyslu také používá, resp. se používá směsný plyn 5% H2 a 95%N2, který je naprosto bezpečný. Helium je mnohem lehčí než další inertní molekula - neon (relativní atomová hmotnost 20), který je navíc mnohem dražší. Helium je v běžných atmosférických podmínkách přítomno v koncentraci jen 5 ppm.

Ostatní metody detekce netěsnosti jsou často nedostačující.
Existuje mnoho metod testování těsnosti, ale žádná z nich nedosahuje takových možností co se týče lokalizace a kvantifikace úniku jako heliová metoda.

Princip helivého detektoru netěsností

Detektor netěsností na principu hmotnostního spektrometru (MSLD – Mass Spectromeetr Leak Detector) je kompletní systém pro lokalizaci a měření velikosti úniku do nebo vně zařízení. Tato metoda detekce netěsnosti spočívá na použití tzv. značkovacího plynu - helia, který je zaveden do testovaného objektu připojeného k detektoru netěsností. Helium unikající z/do testovaného objektu proniká do detekčního systému, kde je měřen jeho parciální tlak, a výsledky jsou zobrazovány na displeji.
Princip detektoru netěsností využívá magnetického sektorového hmotnostního spektrometru. Analyzované vstupní plyny (v našem případě Helium) jsou ionizovány ve vakuu. Ionty Helia jsou urychlovány za pomoci přiloženého napětí a dále separovány v magnetickém poli. Proud iontů je za pomoci speciálního detektoru převeden na elektrický proud, který je následně zesílen a zobrazen na displeji ve formě jednotek úniku (netěsnosti). Měřený proud je úměrný koncentraci helia a tudíž i měřenému úniku (netěsnosti).  
Kompletní detektor netěsností jako systém se skládá z následujících modulů:

• Hmotnostní spektrometr nastavený pro detekci Helia
• Vakuový systém pro udržování dostatečně nízkého tlaku ve spektrometru
• Primární vakuová pumpa pro evakuaci testovaného objektu
• Ventily, které umožňují řídit jednotlivé fáze měřícího cyklu od evakuace, přes testování k zavzdušnění
• Elektronický měřící a řídicí systém
• Napájecí zdroje pro jednotlivé komponenty - ventily, ochranné obvody atd.
• Upínací zařízení (adapter), které zajišťuje připojení testovaného objektu k detektoru