Nei veicoli spaziali possono verificarsi delle perdite per diversi motivi. Le perdite non monitorate possono portare a rapide variazioni di temperatura e minacciare la sicurezza del personale. Per questi motivi, è essenziale che i team di ricerca spaziale utilizzino gli strumenti corretti durante l'esecuzione dei test di simulazione delle condizioni ambientali nello spazio.
L'industria spaziale non è l'unico settore in cui il rilevamento delle perdite è fondamentale. Scopriamo i rilevatori di perdite e gli analizzatori di gas residui (RGA, Residual Gas Analyzer) e quando è necessario utilizzare la tecnologia RGA.
Funzionamento dei rilevatori di perdite
I rilevatori di perdite identificano, analizzano e misurano i gas o i fluidi che entrano o escono da uno spazio chiuso o da un sistema pressurizzato. I rilevatori di perdite cercano la fonte di una perdita, la velocità con cui la sostanza può entrare o uscire e valutano se la velocità di ingresso o di uscita aumenta o diminuisce. La maggior parte dei rilevatori di perdite misura la presenza di gas elio e dispone di una tecnologia del vuoto già integrata nella struttura.
La maggior parte dei rilevatori di perdite utilizza una specifica di massa di 180⁰, in grado di legare gli ioni attorno a un campo magnetico. I rilevatori di perdite, in generale, sono ottimizzati per rilevare la presenza di elio. Le particelle vengono ionizzate nel vuoto e accelerate con l'aggiunta di tensione, separandole all'interno del campo magnetico e trasformando gli ioni in corrente elettrica.
Utilizzo degli analizzatori di gas residui (RGA, Residual Gas Analyzer)
Gli analizzatori di gas residui (RGA, Residual Gas Analyzer) vanno oltre la presenza di elio. Valutano tutti i gas presenti in uno spazio. L'uso efficace degli RGA si basa sulle pressioni in una gamma di alto vuoto. Gli RGA possono essere utilizzati come miglioramento per le aziende che già dispongono di tecnologia del vuoto.
Tre componenti di base degli RGA
Sorgente di ioni: la sorgente di ioni viene utilizzata per trasformare in ioni il gas presente in uno spazio. La cella di misurazione è un vacuometro a ionizzazione con catodo caldo. Gli elettroni emessi dal filamento caldo accelerano verso la sorgente utilizzando una polarizzazione elettrica. Gli elettroni in rapido movimento collidono con le molecole di gas, spostando e ionizzando gli elettroni.
Filtro di massa: il filtro di massa è una matrice a quadrupolo composta da quattro barre in acciaio inossidabile. Il quadrupolo allontana e varia la tensione per favorire determinati ioni quando ne viene rilevata la presenza.
Rilevatore: gli ioni all'interno del filtro collidono con una piastra metallica denominata rivelatore o coppa di Faraday. Gli ioni vengono neutralizzati man mano che gli elettroni si trasformano in un segnale elettrico. La corrente risultante corrisponde alla corrente dello ione in entrata. Un moltiplicatore di elettroni amplifica il segnale e avvisa i ricercatori della loro presenza. La sovralimentazione diventa estremamente utile quando i gas presenti a bassi livelli in un vuoto potrebbero altrimenti non essere rilevati.
RGA e rilevatori di perdite: Analogie e differenze
Gli RGA e i rilevatori di perdite sono entrambi spettrometri di massa. La differenza principale è che gli RGA non sono dotati della propria tecnologia del vuoto, ma devono essere supportati all'interno di un sistema per vuoto. I vantaggi che gli RGA offrono rispetto ai rilevatori di perdite è la loro capacità di rilevare diversi tipi di gas oltre all'elio.
La possibilità di distinguere tra vapori diversi diventa utile quando si tratta di gas che si disperdono in un ampio spazio, rendendo più difficile raggiungere la fonte di una perdita. Gli RGA rilevano anche altri elementi come acetone o metanolo che possono essere presenti in uno spazio.
Quando gli RGA possono fare la differenza
Gli RGA possono aiutare il personale di test, i ricercatori e i tecnici a comprendere le specifiche di ciò che avviene all'interno e all'esterno dei loro sistemi. Questa conoscenza consente loro di valutare se dispongono delle percentuali corrette per raggiungere le condizioni ideali per un progetto.
Esempi dell'utilità degli RGA
L'industria tessile spesso si affida all'uso della deposizione fisica in fase di vapore (PVD, physical vapor deposition) mediante gas argon per creare plasma e creare rivestimenti. Avere un RGA presente aiuta i tecnici a sapere se stanno introducendo la giusta combinazione di elementi per i processi richiesti.
Gli RGA possono inoltre aiutare a valutare le camere che potrebbero essere in degassamento. Ciò può essere utile nei settori industriali per verificare l'eventuale presenza di perdite nelle camicie d'acqua. La tecnologia può anche essere adattata per effettuare test sulle emissioni. Gli RGA possono essere un investimento utile per le aziende che desiderano dedicare il tempo e le strutture di supporto necessarie per ottenere prestazioni ottimali.
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