7.2.2 Aufbau eines Lecksuchers mit Quarzfensterdetektor

Während massenspektrometrische Detektoren die Trennung eines Gasgemischs durch Ionisation mit nachfolgender Separation in einem magnetischen oder elektrischen Feld durchführen, nutzen Quarzfenster-detektoren unterschiedliche Permeationseigenschaften von Gasen aus.

Abbildung 7.4: Funktionsprinzip Quarzfenstersensor

Das Prüfgasgemisch wird an die Quarzoberfläche einer beheizten Membran geführt. Die Trägerschicht für die Quarzmembran besteht aus einem Silicium-Wafer mit mehreren tausend Löchern, durch die sämtliche ankommenden Gasatome und -moleküle an die Quarzmembran gelangen können. Die eigentliche Trennung erfolgt an der Quarzmembran, die Durchlässigkeit für Helium zeigt, nicht aber für andere Gase. Die Dicke und Temperatur der Membran sind die Einflussgrößen für die Permeation des Prüfgases Helium. Nach Durchtritt der Gase durch die Membran wird das eingedrungene Prüfgas ionisiert und der gemessene Ionenstrom ist ein Maß für die Leckrate.

Abbildung 7.5: Vakuumschema des Quarzfenster-Lecksuchers MiniTest an einer Anlage

Das Gerät wird über den Vakuum-Anschlussflansch (1) mit der zu prüfenden Anlage (6) verbunden. Der Anschluss (3) kann optional mit einer zusätzlichen Vakuumpumpe verbunden werden. Zur Vorbereitung der Dichtheitsprüfung kann diese Pumpe das Vakuumsystem des Gerätes evakuieren, während das Absperrventil (9) noch geschlossen ist.

Für die Prüfung wird das Absperrventil (9) geöffnet. Die optionale Pumpe kann einen Gasstrom erzeugen, der bei höheren Anlagendrücken die Ansprechzeit des Sensors verringert.

Der Sensor (2) misst den Partialdruck von Helium im Vakuum. Mit einem Prüfleck (7) an der Anlage wird die Ansprechzeit bestimmt und das Gerät kalibriert.

Zum Schutz des Sensors und zum Freispülen des Geräts nach einem intensiven Signal kann eine automatische Spülung durchgeführt werden. Das Ventil (4) öffnet den Einlass mit Drossel (5), und der Sensor wird kurzzeitig mit Außenluft gespült.