안녕하세요 오늘은 헬륨리크 디텍터에 대해서 알아보겠습니다. 진공 챔버 내 원하는 진공도가 측정이 안될 경우에는 여러 가지 사항들을 의심해 볼 필요가 있습니다. 진공 펌프 및 진공도를 측정하는 게이지의 불량도 있을 수 있으나 가장 큰 원인 중에 하나가 바로 균열, 틈(Leak)에 의한 문제가 큽니다, 이때 헬륨을 이용해 챔버나 펌프 측의 리크를 찾아내는 역할을 하는 게 헬륨리크 디텍터이며 진공을 사용한다면 거의 모든 분야에서 지금도 많이 이용되고 있습니다.
목차
● 헬륨리크디텍터 구조와 원리
● 사용상 주의점
1.헬륨리크디텍터 구조와 원리
헬륨리크디텍터는 특정 가스의 질량수를 맞추어서 해당 가스 Probe로 사용하는 질량분석계의 한 종류입니다. 구성은 잔류 가스 중에서 헬륨의 양만을 검출하는 질량 분석관, 분석관을 고진공으로 유지하기 위한 고진공 배기부, 시험 대상을 Rough Pumping 해 놓는 Rough 배기부, 압력 또는 리크량을 표시한느 제어부로 되어 있습니다. Lea Hole로 진입한 가시는 분해부의 전자 충격형 Ion화 되어 Magneg의 자계에 의해 편향되어 원궤도를 그리며, 가속전압에 이끌려 헬륨 이외의 Gas Ion은 Slit을 통과하지 못해 유일질량수 4의 헬륨 이온만이 이온 컬렉터에 도다 가능하요 검출됩니다.
아주 간단하게 다시 풀어서 설명 드려보겠습니다. 헬륨을 사용하여 리크를 검지합니다. 간단하게 원리를 말씀드리면 챔버쪽에 리크가 있다고 하면 외부 쪽에서 헬륨을 쏘였을을 때 챔버 쪽으로 유입이 되고요 챔버 쪽으로 유입된 헬륨기체가 헬륨리크 디텍터 내부로 다시 들어오게 됩니다. 다시 들어오게 되는데 이온게이지 아까 앞에서 설명드렸을떄 기체분자를 이온화시킬 때 열전자를 발생시켜서 이온화를 시킨다고 말씀드렸습니다. 똑같은 원리로 열전자를 발생시키는 기구가 있고 헬륨이 들어오게 되면 헬륨 기체분자를 이온화를 시킵니다. 이온화된 기체분자가 이온생성, 이온선별 과정을 거쳐 수집이 되는데 안쪽 분석관 쪽에 영구 자석이 있는 부분이 있습니다. 자장이 기체마다 고유의 파동을 가지고 있습니다. 즉 기체는 개인 고유의 무게에 따라서 파동을 가지게 되는데 헬륨 기체 분자가 편하게 지나갈 수 있는 경로로 자장이 형성이 되어있고 이 밑에 있는 이온컬렉터 쪽으로 와서 실제로 얼마만큼의 전류 변화가 생기는지를 보는 게 리크 디텍터의 기본적인 원리입니다.
2.사용상 주의점
(1) Ion원
-Ion원의 필라멘트는 장기간 사용하면 소모, 단선됩니다. 필라멘트가 2개 있는 경우에는 2개 모두 단선이 되었을 때 교환이 필요합니다. 교환 작업은 Detector가 완전히 중지되면 진행합니다.
- 필라멘트 점등 중에 실수로 대기가 도입되면 단선이 되지 않더라도 필라멘트가 산화하여 표시 불안정의 원인이 되기 때문에 교환이 필요하게 됩니다.
-Ion원을 교환한 후,필라멘트를 점등시킬 때 필라멘트 자체에서 방출 가스가 발생하여 분석관 내부 압력이 상승하고 필라멘트의 보호 회로가 작동하는 경우가 있기 때문에 이와 같은 경우에는 필라멘트의 On-Off를 수회 반복합니다.
(2) 분석관 Envelope
장시간 사용하면 분석관 Envelope 내부의 오염 등이 흡착되어 표시 Hunting의 원인이 될 수 있기 때문에 1년 정도마다 정기적인 세정이 필요합니다. 또는 필라멘트 점등 중에 대기가 도입되면 필라멘트의 산화된 분말이 내부에 흡착됩니다. 이 경우에도 세정이 필요합니다.
(3) 배기계 분해 후의 Leak Test
배기계의 보수 점검을 진행한 후에는 분해 조립한 부분에 Leak 가 발생하는 경우가 많기 때문에 Detector 자체의 리크 테스트를 진행하는 편히 확실합니다.
오늘은 헬륨리크디텍터의 구조와 원리 사용상 주의점에대해서 알아보았습니다. 다음 글에서는 헬륨리크 디텍터를 사용하여 리크를 잡아내는데 필요한 리크테스트 방법에 대해 몇 가지 정도만 살펴보겠습니다, 흔히 진공법과 스니퍼법으로 현장에서는 지금도 많이 사용되고 있습니다. 이밖에 도포법, 비눗방울을 이용한 방법 등 여려 형태의 측정 방식이 있습니다.