DE4325419C2 - Lecksuchgerät für Vakuumanlagen - Google Patents

Lecksuchgerät für Vakuumanlagen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Lecksuchgerät für Vakuumanlagen, bei dem ein Spürgas nachgewiesen wird, bestehend aus einem Rezipienten, einer Vakuumpumpe und einem Gassensor.
Das erfindungsgemäße Lecksuchgerät ist für verschiedenartige Anwendungsfälle auf dem Gebiet der Vakuumtechnik einsetzbar.
Im Stand der Technik sind Lecksuchgeräte, bei denen ein Spürgas in einem Massenspektrometer nachgewiesen wird, bekannt. Damit das Massenspektrometer zwischen leichten und schweren Ionen unterscheiden kann, muß der Druck des zu analysierenden Gases dabei sehr gering sein. Derartige Lecksuchgeräte besitzen daher in der Regel eine mechanische Vorpumpe und eine Hochvakuumpumpe, die meist als mehrstufige Öldiffusionspumpe ausgebildet ist. Das auf Undichtheiten zu überprüfende Gefäß wird an das Lecksuchgerät angeschlossen und das Spürgas um die Außenwand des Gefäßes geleitet. Als Spürgas wird vorzugsweise Helium verwendet. Derartige Lecksuchgeräte erfordern deshalb einen sehr hohen Aufwand.
Es ist weiterhin bekannt, Lecks in Vakuumanlagen mit Hilfe von Halogenlecksuchgeräten zu bestimmen. Diese Geräte arbeiten durch Besprühen der Rezipientenwand mit Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoff-Gas.
Das Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoff-Gas dringt in das Vakuum ein und führt an einem dort angebrachten Sensor zu einer Widerstandsänderung, die ein Signal bewirkt, welches elektronisch ausgewertet wird und damit auf ein Leck hinweist. Bei diesem Verfahren ist nachteilig, daß stark umweltschädliches Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoff-Gas als Dedektionsmedium verwendet wird.
Nach US 2819609 und nach GB-Z: Vacuum/volume 37 numbers 8/9 Seiten 691 bis 698/1987 sind Lecksuchgeräte für Vakuumanlagen bekannt, bei denen ein Spürgas nachgewiesen wird und die einen Halbleiter-Gassensor verwenden. Nachteilig ist hierbei, dass keine Aussage zum Leck im Rezipienten möglich ist.
Nach US 4818976, EP 0 444 753 A1, JP 59-38640 (A) In: Patents Abstracts of Japan, DE-Z: gwf-gas/erdgas 118 (1977) H. 1, Seiten 16 bis 19, DE-Z: Elektronik 1/1991, Seiten 42 bis 47 sowie DE-Z: Elektronik 6/1991, Seiten 42 und 43 ist es bekannt, Zinnoxid-Gassensoren für verschiedene Anwendungsfälle einzusetzen. Bei diesen Anordnungen ist der Einsatz aber nur unter Normaldruckverhältnissen vorgesehen und geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Lecksuchgerät anzugeben, mit dem ein in einem Rezipienten vorhandenes Leck ohne den Einsatz umweltschädlicher Medien ermittelt wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Vorrichtung, welche die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale enthält, gelöst.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist im Anspruch 2 angegeben.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Lecksuchgerätes bestehen insbesondere darin, daß zwar das bei den Halogenlecksuchgeräten übliche anwendungsfreundliche Verfahren angewendet werden kann, der Einsatz umweltschädlicher Gase jedoch nicht erforderlich ist. Vorteilhaft ist dabei, daß das Signal leicht elektronisch ausgewertet werden kann. Um die Lecksuchgeschwindigkeit zu erhöhen kann das Grundsignal des Sensors elektronisch nachgeführt werden.
Ein weiterer wichtiger Vorzug des erfindungsgemäßen Lecksuchgerätes ist, daß der Sensor auch zur Sauerstoff-Partialdruckmessung verwendet werden kann.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung,
Fig. 2 den Widerstandsverlauf am Sensor bei 10 Sekunden Testgaseinlaß und
Fig. 3 die Widerstandsänderung bei verschiedenen Heizspannungen und Drücken mit 10 Sekunden Testgaseinlaß.
Der grundsätzliche Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung ist aus Fig. 1 ersichtlich. Der Halbleitergassensor 2 befindet sich in der Vakuumapparatur zwischen Rezipienten 1 und Pumpe 3. In Strömungsrichtung hinter dem Gassensor 2 ist ein Dosierventil 4 angeordnet, das zum Einstellen eines bestimmten für die Wirkungsweise des Sensors günstigen Druckes im Rezipienten 1 dient. Strömt das Prüfgas an den Rezipienten 1, so dringt es an der Stelle des Lecks 5 in den Rezipienten 1 ein und gelangt von dort zum Gassensor 2. Im Gassensor 2 wird dadurch ein entsprechendes Signal ausgelöst. Um die Lecksuchgeschwindigkeit zu erhöhen, wird das Grundsignal des Gassensors 2 elektronisch nachgeführt. Das Sensorsignal ist von der Menge des am Leck 5 einströmenden Gases abhängig und ergibt bei quantitativer Auswertung ein Maß für die Leckrate. Die zeitliche Abhängigkeit des Widerstandsverlaufes für einen speziellen Anwendungsfall, bei dem eine Heizspannung von 5 Volt und ein Druck von 1 × 10-2 bis 1 Torr verwendet wird, aufgezeigt.
Als Spürgas wird ein umweltschonendes Gas, vorzugsweise Formiergas verwendet.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ergeben sich verschiedene Widerstandsänderungen bei unterschiedlicher Heizspannung und unterschiedlichem Druck. Das grundlegende Prinzip von Metalloxid- Halbleiter-Gassensoren beruht auf der Leitfähigkeitsänderung eines sensitiven Halbleiterschicht bei der Einwirkung von Gasen. Das erfindungsgemäße Lecksuchgerät besitzt eine hohe Empfindlichkeit und ist mit geringem Aufwand herstellbar.

Claims (2)

1. Lecksuchgerät für Vakuumanlagen, bei dem ein Spürgas nachgewiesen wird, bestehend aus einem Rezipienten (1), einer Vakuumpumpe (2) und einem Gassensor (3) der sich zwischen Rezipient (1) und Pumpe (2) befindet, dadurch gekennzeichnet, daß als Gassensor (3) ein resistiver Zinnoxidsensor verwendet wird, daß in Strömungsrichtung hinter dem Gassensor (2) ein Dosierventil (4) angeordnet ist und daß die Ausgangssignale des Gassensors (3) einer Auswerteelektronik zuführbar sind.
2. Lecksuchgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Spürgas umweltschonendes Formiergas verwendet wird.
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