كاشف التسرب بمطياف كتلة الهيليوم هو جهاز متخصص لكشف التسربات، يستخدم الهيليوم كغاز كاشف لتحديد مواقع التسربات الدقيقة، وتحديد كميتها، وكشفها نوعيًا في معدات التفريغ والأجهزة المغلقة. يتميز الجهاز بأداء مستقر، وحساسية عالية، وسهولة تشغيل، وواجهة استخدام سهلة، وسرعة في الكشف. في هذا النظام، تلعب مضخة التفريغ دورًا حاسمًا، إذ يؤثر أداؤها بشكل مباشر على حساسية كاشف التسرب وسرعة استجابته وفعاليته الإجمالية في الكشف.
الوظيفة الأساسية لمضخة التفريغ هي توفير بيئة تفريغ عالية لجهاز كشف التسرب والحفاظ عليها. تشغيل كاشف تسرب مطياف كتلة الهيليوم يعتمد النظام على تحليل مطياف الكتلة، الذي يتطلب ظروف ضغط منخفض لتقليل التداخل الناتج عن تصادم جزيئات الغاز. تُفرغ مضخة التفريغ الهواء والغازات الأخرى غير المرغوبة من النظام بسرعة، مما يضمن انخفاض الضغط في حجرة مطياف الكتلة إلى مستوى مناسب للكشف، يتراوح عادةً بين 10-4 و10-6 ملي بار.
تلعب مضخة التفريغ دورًا محوريًا في عملية أخذ عينات جهاز كشف التسرب. عند وجود تسرب على سطح الجسم المراد فحصه، يدخل غاز الهيليوم إلى النظام عبر نقطة التسرب. تُفرغ مضخة التفريغ الغاز باستمرار، ناقلةً جزيئات الهيليوم من نقطة التسرب إلى حجرة تحليل مطياف الكتلة. تتطلب هذه العملية أن تتمتع مضخة التفريغ بقدرات تفريغ فعّالة وأداء تشغيل مستقر لضمان وصول جزيئات الهيليوم بسرعة إلى منطقة الكشف، وتجنب أي تأخير في تدفق الهواء قد يؤثر على دقة نتائج الكشف.
يؤثر نوع مضخة التفريغ وأدائها بشكل كبير على حساسية كاشف التسرب. تشمل مضخات التفريغ الشائعة مضخات الريشة الدوارة، ومضخات التمرير، والمضخات التوربينية الجزيئية. من بينها، تُستخدم عادةً مضخات التوربينية الجزيئية المركبة، بفضل سرعتها العالية في الضخ وانخفاض خصائص الفراغ النهائي، في أجهزة كشف التسرب عالية الدقة. فهي قادرة على تهيئة بيئة فراغ عالية والحفاظ عليها بسرعة، مع تقليل تداخل الملوثات مثل أبخرة الزيت، مما يُحسّن حساسية الكشف وموثوقيته.
تُعد سرعة ضخ مضخة التفريغ عاملاً حاسماً يؤثر على زمن استجابة كاشف التسرب. تستطيع مضخة التفريغ ذات سرعة الضخ العالية نقل جزيئات الهيليوم بسرعة من نقطة التسرب إلى حجرة تحليل مطياف الكتلة، مما يُقلل زمن الكشف. يُعد هذا الأمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب تحديد موقع التسرب بسرعة، مثل الكشف الفوري في خطوط الإنتاج. لذلك، يُعد اختيار مضخة تفريغ ذات سرعة ضخ مناسبة خطوة أساسية في تحسين أداء كاشف التسرب.
في مطياف كتلة الهيليوميجب أن تعمل مضخة التفريغ بالتنسيق مع المكونات الأخرى. على سبيل المثال، عادةً ما يكون كاشف التسرب مزودًا بنظام تفريغ ثنائي المراحل يتكون من مضخة أمامية ومضخة رئيسية. تتولى المضخة الأمامية مسؤولية خفض ضغط النظام مبدئيًا لتوفير ظروف عمل مناسبة للمضخة الرئيسية، بينما تعمل المضخة الرئيسية على خفض الضغط إلى مستوى التفريغ العالي المطلوب لتحليل مطياف الكتلة. يُحسّن تصميم نظام التفريغ متعدد المراحل هذا الأداء العام لكاشف التسرب بشكل فعال.
يُعدّ استقرار وموثوقية مضخة التفريغ أمرًا بالغ الأهمية لضمان التشغيل طويل الأمد لكاشف التسرب. غالبًا ما تحتاج أجهزة الكشف عن التسرب إلى العمل بشكل مستمر لفترات طويلة، ويجب أن تحافظ مضخة التفريغ على أداء مستقر في ظل ظروف التحميل العالية لتجنب التأثير على نتائج الكشف بسبب ارتفاع درجة الحرارة أو تدهور الأداء. يُعدّ اختيار مضخات تفريغ عالية الجودة وإجراء الصيانة الدورية من الإجراءات الأساسية لضمان التشغيل طويل الأمد لكاشف التسرب.