DE69826826T2

DE69826826T2 - Gasanalysegerät

Info

Publication number: DE69826826T2
Application number: DE69826826T
Authority: DE
Inventors: Alain Devance
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1997-08-11
Filing date: 1998-08-10
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2018-08-11
Also published as: FR2767197B1; DE69826826D1; JP4564598B2; EP0931252B1; US6263724B1; WO1999008086A1; FR2767197A1; EP0931252A1; JP2001503151A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gasanalysegerät, das ein Pumpenaggregat und Selbstkalibrierungsvorrichtungen aufweist.
Insbesondere findet die Erfindung auf ein Gasanalysegerät Anwendung, das zu einem Lecksuchgerät mit Tracer-Gas gehört.
Lecksuchgeräte, die mit einem Tracer-Gas arbeiten, verfügen im Allgemeinen über Selbstkalibrierungsvorrichtungen, das heißt über Vorrichtungen zur Eichung des Lecksuchers. Hierfür befindet sich im Innern des Gerätes ein Behälter für das Tracer-Gas, im Allgemeinen Helium, der eine kalibrierte und bekannte Leckrate besitzt.
So beschreibt das Dokument von B. PIEGAY, "Les détecteurs de fuite à hélium – Conception et étalonnage" [Helium-Lecksucher – Konstruktionsweise und Eichung], aus Le Vide: Science, Technique et Applications, Band 51, Nr. 278, November 1995, Seiten 443-455, verschiedene Dichtheitsprüfmethoden auf Basis von Helium, darunter das genannte kalibrierte Heliumleck.
Dieser Behälter ist mit dem Eingang des Lecksuchers über ein Ventil verbunden, dessen Öffnung während des Selbstkalibrierungsvorgangs gesteuert wird. Um die Eichung zu ermöglichen, wird der Wert des kalibrierten Leckstroms in eine Elektronikschaltung eingegeben, zum Beispiel mit Hilfe von Codierrädern, die auf die Regelung des Ionisationsstroms des Gasanalysegerätes einwirken. Außerdem ist am Gehäuse des Gerätes ein Massenwählschalter vorgesehen, wobei im Allgemeinen drei verschiedene Massen möglich sind, die auf die Beschleunigungsspannung der Ionen einwirken. Dies, obwohl der Lecksucher nur einen einzigen Behälter mit kalibriertem Leck für ein bestimmtes Gas enthält.
So muss man, wenn man ein anderes Tracer-Gas als das verwenden will, welches im Behälter mit kalibriertem Leck im Innern des Gerätes enthalten ist, eine Flasche mit kalibriertem Leck für dieses andere Gas verwenden und diese an den Ein lassflansch des Gerätes anschließen und selbstverständlich das Gerät öffnen, um an den Codierrädern den Wert des kalibrierten Lecks dieser Flache anzuzeigen. Außerdem muss der Massenwählschalter in die Stellung für das verwendete Gas gebracht werden.
Nachdem diese Schritte ausgeführt sind, werden beim Selbstkalibrierungsvorgang die nachfolgenden Parameter – Beschleunigungsspannung der Ionen und Ionisationsstrom – automatisch in der Weise geregelt, dass das auf dem Gerät angezeigte Leck dem Wert des kalibrierten Leckstroms entspricht, der an den Codierrädern eingegeben wurde.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Gasanalysegerät vorzustellen, das mit Vorrichtungen ausgestattet ist, welche seine automatische Eichung für eine Vielzahl unterschiedlicher Gase auf eine sehr einfache Weise ermöglichen.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Gasanalysegerät, das mit einem Pumpenaggregat verbunden ist und Selbstkalibrierungsvorrichtungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem Behälter mit kalibriertem Leck verbunden ist, welcher mit einem Gemisch aus n Gasen mit unterschiedlicher Masse gefüllt ist, von denen jeweils der Leckstrom durch dieses kalibrierte Leck bekannt ist.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Konzentration jedes der n Gase des Gemisches so, dass der partielle Leckstrom jedes der n Gase durch das kalibrierte Leck für alle Gase gleich ist. Dies bietet die Möglichkeit, einen einzigen Leckstromwert anzuzeigen, der für alle n Gase gültig ist.
Nachfolgend wird die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die als Anhang beigefügten Zeichnungen gegeben, wobei:
1 ein Übersichtsplan eines Lecksuchers mit Tracer-Gas ist, der ein Gasanalysegerät gemäß der Erfindung aufweist;
2 ein Übersichtsplan eines Gasanalysegerätes gemäß der Erfindung ist, das direkt für die Analyse eines Gasstroms eingesetzt wird.
Unter Bezugnahme auf 1 sieht man einen mit Tracer-Gas arbeitenden Lecksucher, der mit einem Gasanalysegerät gemäß der Erfindung arbeitet. Das Gasanalysegerät, das sich in dem durch eine gestrichelte Linie dargestellten Rahmen befindet und mit Ziffer 1 gekennzeichnet ist, weist ein Massenspektrometer 2 mit seinem Pumpenaggregat auf, das aus einer Sekundärpumpe 3 und einer Primärpumpe 4 sowie Selbstkalibrierungsvorrichtungen besteht.
Die Selbstkalibrierungsvorrichtungen weisen zunächst einmal einen Behälter 6 auf, der ein kalibriertes Leck besitzt (zum Beispiel eine kalibrierte Bohrung). Dieser Behälter ist mit dem Spektrometer 2 durch eine Leitung 5 über ein Ventil 7 verbunden, das von einem elektrischen Steuerungskreis 8 gesteuert wird.
Gemäß der Erfindung ist der Behälter 6 mit einem Gemisch aus n Gasen mit unterschiedlicher Masse gefüllt (zum Beispiel Helium 4, Helium 3 und Wasserstoff). Der partielle Leckstrom jedes der n Gase durch das kalibrierte Leck ist offensichtlich bekannt.
Vorzugsweise wird die Konzentration jedes der n Gase des Gemischs so gewählt, dass sein partieller Leckstrom identisch mit dem Leckstrom jedes der anderen Gase des Gemisches ist. Die Selbstkalibrierungsvorrichtungen weisen außerdem eine elektronische Schaltung 9 auf, die auf die Beschleunigungsspannung der Ionen einwirkt, die im Massenspektrometer 1 für die Auswahl der Masse gebildet werden. Diese elektronische Schaltung wird durch Knopf 10 zur Massenauswahl gesteuert. Schließlich wirkt eine elektronische Schaltung 11 auf den von der Kathode (Wendel oder Kaltkathode) des Massenspektrometers ausgesendeten Elektronenstrom zur Regelung des Ionisationsstroms (Einstellung der Empfindlichkeit) ein. Die Parameter dieser elektronischen Schaltung werden durch Codierräder 12 eingestellt, auf denen der Wert des partiellen Leckstroms jedes Gases aus dem Behälter 6 angezeigt wird (ein einziger Wert, weil man die Konzentration so gewählt hat, dass der partielle Leckstrom für jedes Gas derselbe ist wie für die anderen Gase).
Um in einem Lecksucher eingesetzt werden zu können, ist ein Ventil 13 zwischen der Primärpumpe 4 und der Sekundärpumpe 3 angeordnet, und außerdem ist ein Einlassflansch 14, der mit einer zu testenden Kammer verbunden werden soll, einerseits über eine mit einem Vor-Evakuierungsventil 16 ausgestattete Leitung 15 mit der Primärpumpe 4 verbunden und andererseits über eine mit einem Einlassventil 18 ausgestattete Leitung 17 mit dem Spektrometer 2.
Mit einem solchen Gerät reicht es, wenn man das Tracer-Gas wechselt, beim Eichen aus, mit dem Knopf 10 die Masse des verwendeten Gases anzuzeigen.
Wenn der Leckstrom jedes Gases nicht derselbe ist, muss außerdem der Wert des Leckstroms an den Codierrädern 12 geändert werden. Aus diesem Grund ist es vorteilhafter, für jedes Gas des Behälters 6 die Konzentration so zu wählen, dass das partielle Leck jedes einzelnen Gases für alle Gase identisch ist.
Mit einem solchen Gerät wird nur ein einziger Behälter 6 benötigt.
Im Fall von 2 wird das Gasanalysegerät direkt für die Analyse durch Massenspektrometrie eines zu analysierenden Gasgemisches eingesetzt. Dieses Gemisch wird in Ziffer 19 eingeleitet.
Der Behälter 6 wird hier nun zum Eichen des Analysegerätes für jedes der n Gase eingesetzt, das er enthält, und zwar dank des bekannten Leckwertes jedes der Gase: Wie zuvor wählt man vorzugsweise ein für jedes der Gase identisches partielles Leck, indem geeignete Konzentrationen gewählt werden. In dieser Anwendung weist die elektronische Schaltung 9 einen Speicher auf, und der Knopf 10 ist durch ein zyklisches Schaltglied 20, ersetzt, das die verschiedenen im Behälter 6 enthaltenen Gasmassen abtastet. Bei der Eichung wird das Ventil 7 geöffnet, und die Einstellung der Beschleunigungsspannung für jede der Massen wird im Speicher der Schaltung 9 gespeichert. Bei der Analyse eines in Ziffer 19 eingespeisten Gases, bei geschlossenem Ventil 7, geht das Schaltglied 20 nacheinander alle Massen durch, und die Schaltung 9 stellt für jede Masse den Wert der Beschleunigungsspannung ein, der jeweils für die einzelnen Massen bei der Eichung gespeichert wurde.

Claims

Gasanalysegerät (1), aufweisend eine Analysevorrichtung (2) mit ihrem Pumpenaggregat (3,4) und Selbstkalibrierungsvorrichtungen (5 bis 12), dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem Behälter (6) mit einem kalibrierten Leck verbunden ist, wobei dieser Behälter mit einem Gemisch aus n Gasen unterschiedlicher Masse gefüllt ist, bei denen der partielle Leckstrom jedes Gases durch das kalibrierte Leck bekannt ist, und wobei der Behälter dazu dient, das Analysegerät für jedes der n Gase, welche er enthält, mit Hilfe des bekannten Leckwertes für jedes der n Gase zu eichen; hierbei ist das Analysegerät außerdem dadurch gekennzeichnet, dass die Analysevorrichtung (2), die Selbstkalibrierungsvorrichtungen (5 bis 12) und das Pumpenaggregat (3, 4) mit einem Einlass (14, 19) des zu analysierenden Gases verbunden sind.
Gasanalysegerät nach Anspruch 1, bei dem die Konzentration jedes der n Gase des Gemischs so ist, dass der partielle Leckstrom jedes der n Gase durch das kalibrierte Leck für alle Gase derselbe ist.
Gasanalysegerät nach einem der Ansprüche 1 und 2, bei dem dieses Gasanalysegerät zu einem Lecksucher (1, 13 bis 18) gehört.