¿Por qué los detectores de fugas por espectrometría de masas de helio eligen el helio como gas trazador?

¿Por qué se eligió el helio como gas trazador?

Requisitos para gases trazadores:

1. Inofensivo: no puede causar contaminación, daños o riesgos de seguridad para el cuerpo humano, el medio ambiente, la parte inspeccionada, el detector de fugas;
2. Gas ligero e inerte que puede penetrar pequeñas grietas;
3. Propiedades químicas estables, sin reacción química ni inflamable ni explosivo;
4. Es mejor cumplir los requisitos de sensibilidad de detección de fugas únicamente con la menor cantidad de gas posible en el aire.

Tipo de gas trazador

1. Gas hidrógeno H2
2. Helio 3 (gas isótopo de helio)
3. Helio 4 (He4)

Actualmente, la gran mayoría de los detectores de fugas con espectrómetro de masas de helio del mundo utilizan helio como gas trazador. Generalmente, se utiliza helio (He) como gas trazador, pero también hidrógeno (H₂). El hidrógeno y el helio son gases trazadores ideales: su contenido de aire es bajo, su masa es ligera, su velocidad es rápida y su recorrido lineal es largo en las mismas condiciones. En la práctica, es relativamente fácil de obtener y se puede utilizar en grandes cantidades. Sin embargo, el hidrógeno presenta ciertos problemas de seguridad, por lo que la mayoría de los detectores de fugas actuales utilizan helio.

Generalmente, se elige helio como gas trazador en el detector de fugas por espectrometría de masas de helio fotoeléctrico Bowie, principalmente por las siguientes razones:

1. El contenido de helio en el aire y el gas residual del sistema de vacío es muy bajo (aproximadamente 5,2 ppm en el aire), y también es muy bajo en el gas de salida del material, por lo que la presión de fondo es baja y la corriente de fondo de salida es baja. Debido a que el fondo es pequeño, la fluctuación del fondo se debe a diversas razones, como el ruido de fondo, lo que permite reflejar una pequeña tasa de fuga. Alta sensibilidad.
2. El helio tiene una masa pequeña (su masa molecular relativa es 4) y se filtra fácilmente a través de los orificios de fuga. Por lo tanto, el helio presenta una mayor tasa de fuga que otros gases, excepto el hidrógeno, que es fácil de detectar y presenta una alta sensibilidad.
3. El helio es un gas inerte, no reacciona con la pared de la pieza inspeccionada, no contamina la pieza inspeccionada y es seguro de usar.
4. A ambos lados del helio se encuentran el hidrógeno (con una relación masa-carga de 2) y el carbono, un átomo con doble carga (con una relación masa-carga de 6), ambos muy diferentes del helio. Por ello, su radio de deflexión en el analizador es amplio y fácil de separar. Al calibrar para encontrar el pico de helio, no es fácil que interfieran otros iones, lo que reduce los requisitos de precisión de fabricación del analizador y facilita su procesamiento. Al mismo tiempo, la separación entre el electrodo de salida del analizador y el polo acelerador de la fuente de iones también se puede ampliar para permitir el paso de más iones de helio y mejorar la sensibilidad del instrumento.
5. El helio no es fácil de adsorber en la pieza probada y el sistema de vacío, por lo que se puede detectar un orificio de fuga para hacer que la señal de helio desaparezca rápidamente para continuar con la detección de fugas, mejorando la eficiencia de detección de fugas del instrumento.