CN1969176A - 带吸气取样探针的检漏器 - Google Patents

Abstract

在带吸气取样探针的检漏器中，本发明规定吸气取样管(12)，所述吸气取样管(12)以节流式毛细管线的形式设置，并从吸气取样探针(10)通往真空室(13)，吸气取样管(12)具有在纵向方向上变动的内截面积。截面积朝吸入气体的流动的方向变大，因此从入口(11)到真空室的截面积变大。这样减少了停滞时间，亦即减少了气体穿过吸气取样管(12)的过渡时间。

Description

带吸气取样探针的检漏器

技术领域

本发明涉及一种带吸气取样探针的检漏器，上述吸气取样探针通过吸气取样管连接到真空室，所述吸气取样管为节流毛细管管线的形式。

背景技术

DE 44 45 829 A1(Leybold AG)描述了一种返流取样式检漏器，所述检漏器在吸气取样管的端部处具有一高真空泵级。使用长度约为4m并具有内径约为0.4mm的吸气取样管。吸气取样管应用节流效应，所述节流效应为保持在其出口端处所产生的真空所必需。

DE-OS 24 41 124描述了一种具有吸气取样管的检漏器，其中吸气取样管具有比较大的直径。在真空室和质谱仪之间，紧接在质谱仪的前面设置一节流点。通过紧接在质谱仪的前面设置节流点，真空泵可以把待检查的气体更快地从探针的入口运送到紧接在节流点的前面，亦即运送到质谱仪。因而，减少了响应时间，所述响应时间取决于吸气取样管的长度。

在其中吸气取样管设计成毛细管管线的检漏器中，气体阻力分布在吸气取样管的整个长度上。毛细管中的压力非常近似地成线性下降到在出口处为主的压力值。对于限定的管道长度和恒定的截面积，停滞时间(dead times)可以用气体量(体积×平均压力)和流量的商数计算。在高压下的毛细管的各部分对停滞时间的影响比在低压下各部分的影响更大。

发明内容

本发明的目的是提供一种带毛细吸气取样管的检漏器，上述毛细吸气取样管具有短的停滞时间，因此具有短的响应时间。

本发明的检漏器通过权利要求1限定。按照本发明，吸气取样管具有在纵向方向上变动的内横截面，内横截面在所吸入的气体的流动方向逐渐增加。

本发明提供吸气取样管的最大流阻是靠近入口。因而，在入口附近已产生大的压力减小。然而，必须注意的是，不产生流动的堵塞，且毛细管中的层流不变成紊流。这些条件可以用一种毛细管得到，所述毛细管具有在流动方向逐渐增加的横截面。

一般，毛细管的流动截面积可以采用任选的剖面。具有连续增加的横截面的毛细管比具有阶梯式增加的横截面的毛细管需要更大的生产力。因此，必须优选一种阶梯式毛细管。阶梯式毛细管还使停滞时间大大减少。各部分的长度和横截面的选择可以进行优化。优化问题受入口处和出口处压力的影响，并取决于所希望的管线的总长度。

按照本发明的优选实施例，规定对于小于5m的吸气取样管长度，吸气取样管的最小横截面的直径必须不大于700μm。因此，保证了这个管线分段的足够短的停滞时间。

在本发明的优选实施例中，规定每个部分都运送至少近似相同的流量，流量q_pv如下得到：

$q_{\mathrm{pv}}=\frac{\mathrm{\π}{d}^4}{256\mathrm{l\η}}({p_1}^2-{p_2}^2)$

式中：p₁和p₂是在规定部分的两端处的压力，d是直径，l是长度，及η是载气(一般是空气)的动态粘度。

基本上，吸气取样管应运送大流量(单位时间的气体体积)，并具有短的停滞时间(分子从入口到出口的过渡时间)。

附图说明

下面是本发明的实施例参照附图所作的详细说明。

在附图中：

图1是检漏器的示意图，

图2是吸气取样管的横截面方面变化的示意图，和

图3示出沿着吸气取样管长度的压力曲线。

具体实施方式

下面实施例的说明应理解为仅是示例性的。所述说明不限制本发明的保护的范围。相反，本发明的保护范围由权利要求书限定。

图1示出一种检漏器，所述检漏器包括吸气取样探针10，吸气取样探针10例如用手持喷枪的方式设计，并在入口端11处具有入口。吸气取样探针10连接到吸气取样管12上，所述吸气取样管12成形为节流毛细管线。毛细管延伸至手枪的入口端11。吸气取样管12的出口端连接到真空室13上，所述真空室用高真空泵14抽真空。真空室13连接到质谱仪15上，用所述质谱仪15发现待检测的样品气体比如氦。

在吸气取样探针10的入口11处大气压为主。真空室13的作用使沿着吸气取样管的压力降到例如60mbar。

图2示出吸气取样管在该管的整个长度上的内横截面的剖视图。图2不是按比例示出。吸气取样管分成3个独立部分12a、12b、12c。面向入口的第一部分12a具有小横截面，紧随的部分12b具有较大的横截面，而第三部分12c具有甚至更大的横截面。因此，最大压降在第一部分12a中发生，在后面的部分12b、12c中，压降较小，以便得到短的停滞时间。

毛细管的流量q_pv和停滞时间T_tot可以如下计算：此处，假定流动是层流：

$q_{\mathrm{pv}}=\frac{\mathrm{\π}{d}^4}{256\mathrm{l\η}}({p_1}^2-{p_2}^2)...\left(1\right)$ (Hagen-Poiseuille公式)

${\mathrm{\τ}}_{\mathrm{tot}}=\frac{{\mathrm{\π}}^2{d}^6}{1536\mathrm{l\η}{q^2}_{\mathrm{pv}}}({p_1}^3-{p_2}^3)...\left(2\right)$

此处，p₁和p₂是在毛细管两端处的压力，d是直径，l是毛细管的长度，及η是有关气体，一般是空气的动态粘度。

这种计算表明，对于压力p₁＝1000mbar和p₂＝60mbar，通过长度为5m的软管和连续800μm的恒定直径的流量是q_pv＝330sccm。在这种情况下，停滞时间T_tot＝305ms。

按照本发明，总长度为5m的管线包括例如三部分，所述三部分具有下列尺寸：

12a  长度：160cm，直径：636μm

12b  长度：162cm，直径：950μm

12c  长度：178cm，直径：1410μm

通过每个部分及相应地通过整个吸气取样管长度的流量为q_pv＝330sccm。停滞时间为214ms。

因此，通过使用三节装配的部分可使停滞时间减少至少30％。

图3示出沿着吸气取样管长度l的压力P的曲线。很显然，最大的压降在第一吸气取样管部分12a中发生，而在后面的吸气取样管部分中压降较小。

Claims (4)

1.一种检漏器，所述检漏器包括吸气取样探针(10)，所述吸气取样探针(10)通过吸气取样管(12)与真空室(13)连接，上述吸气取样管(12)设计成节流式毛细管线，其特征在于，吸气取样管(12)具有内横截面，所述内横截面在纵向方向上变动，内横截面在吸入的气体的流动方向增加。

2.如权利要求1所述的检漏器，其中吸气取样管(12)包括多个部分(12a、12b、12c)，其中每个部分都具有恒定的横截面。

3.如权利要求1或2所述的检漏器，其中最小的横截面的直径不大于700μm。

4.如权利要求2-4其中之一所述的检漏器，其中每个部分都运送至少近似相同的流量，流量由公式确定：

$q_{\mathrm{pv}}=\frac{{\mathrm{\πd}}^4}{256\mathrm{l\η}}({p_1}^2-{p_2}^2)$

式中：p₁和p₂是毛细管两端处的压力，d是直径，l是毛细管的长度，和η是相关气体的动态粘度。

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