用于移动分析的真空系统

各种应用越来越需要易于运输且适合移动使用的分析系统。例如,移动气体分析、质谱和泄漏检测被用于调查由道路和空中交通造成的污染,用于分析水的质量,用于在机场检测爆炸物和毒素,以及用于呼吸气体的移动分析。


移动分析对所使用的真空设备提出了相当大的挑战:首先,最重要的是,前级泵和高真空泵以及质谱仪必须小巧轻便。它们还必须耗电低,并且即使暴露于轻微振动下也能可靠地工作。表 1 提供了要求的详细概述。下面的信息描述了现有移动分析系统的一些示例及所使用的应用类型。



移动分析仪系统的应用


■ 调查道路和空中交通的环境影响

■ 分析污染

■ 化学和石油化工厂发生事故后的个人防护

■ 确定危险工厂中的爆炸性环境

■ 分析水

■ 移动地质年代确定(例如冰川冰的年代)

■ 在当地表征火山喷发物,用于火山爆发的早期预警

■ 在潜水器上使用 CO2 检测来定位水下火山

■ 确定压裂对环境的影响

■ 在勘探和加工过程中分析石油和天然气

■ 观察全球变暖引起的气候变化

■ 检测爆炸物和有毒物质,例如在机场或飞机上的行李监控

■ 用于警察调查,例如检查烟雾的痕迹

■ 军事应用,例如在战争任务期间检测有毒气体

■ 在路边检查汽车和人时以及搜查毒品时检查非法毒品

■ 呼吸气体的移动分析

■ 厂房和真空系统中的原位置泄漏检测


表 1:移动分析仪系统的应用



车辆中的移动质谱仪系统 - 配备普发真空解决方案美国北德克萨斯大学的科学家在 Verbeck 博士的领导下,开发了一种移动质谱仪系统,可安装在混合动力车的后备箱中。它可直接在后备箱中使用,例如调查压裂田地对环境的负面影响。这个移动系统面临的主要挑战:


所有真空部件必须在 24V DC 下工作。选择最佳设备的其他标准是

■ 重量轻

■ 安装空间小

■ 低功率输入,以保持电池长时间工作

■ 真空设备对振动不敏感


面对这些严格的质量要求,研究人员选择了普发真空解决方案。除了分析仪之外,图 1 所示的系统还配有特殊的小型 SplitFlow 涡轮分子泵和带直流驱动器的 MVP 003 隔膜泵作为前级泵。


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图 1:美国巴尔的摩约翰霍普金斯大学使用的质谱仪系统配备了普发真空的真空设备





便携式质谱仪系统


在一个试点项目中,普发真空开发了一款用于质谱仪系统的真空系统原型。它安装在承载框架上(图 2 和图 3),并且因为重量仅为九公斤,可以像背包一样轻松携带。它由集成的 24 V DC 锂离子电池供电。这使得该系统完全不依赖电源。重量优化的 HiPace 10涡轮分子泵(抽速为10 l / s)和一个两级 MVP 003-2 隔膜泵(泵抽速为 0.1 m3/h)是系统实现轻量化设计的主要因素。它配备了冷阴极高真空真空计和用于进行真空测量的压电/皮拉尼前真空计。该分析仪器可以整合在真空室中。

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图 2 和图 3:用于质谱仪的普发真空便携式真空系统




用于测量火山喷发物的移动质谱仪系统


地震测量通常缺乏来自活动地点的验证数据,从而不能更精确地预测未来的火山喷发。只有这些数据可用时,才能做出准确预测,以快速作出反应措施、疏散居民和让空中交通路线远离灰尘排放量大的地点。这些措施可以挽救生命并防止重大商业损失。


现场用于监测和分析火山烟雾气体的测量设备是在 JPL (NASA)、INGV Vesuvius 天文台、美国/德国 Inficon 公司、美国 Creare公司与哥斯达黎加大学以及美国 NASA Ames 研究中心的合作项目中开发的。同时还进行了卫星校准和验证所需的优化。所得到的移动系统配备

了用于分析气体的质谱仪、辐射计和激光光学粒子计数器(图 5 和图 6)。

该系统可用于进行以下测量:

■ SO2、H2S、CO2、氦气、CH4 等气体

■ 温度、压力和湿度

■ GPS 坐标和海拔

■ 排放颗粒

■ 灰分样品(气溶胶颗粒),用于分析对空中交通的影响

监测火山上的烟柱区域。为了能够进行测量,该系统与在火山区域飞行的无人空中系统组合使用。


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图 4:配备 Inficon 分析仪和真空计、普发真空 HiPace 10 涡轮分子泵和 24 V DC 版本 MVP003-2 隔膜泵的移动质谱仪系统

图 5:哥斯达黎加大学 Andres Diaz 博士教授在意大利火山上使用移动系统


除了测量火山排放之外,这些系统还被用于许多其他分析目的:

■ 在油气开采和加工现场检测有毒的 BTEX 物质(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)

■ 亚南极大陆的环境分析(智利)

■ 意大利、哥斯达黎加和夏威夷火山分析

■ 检测非法药物



便携式氦气检漏仪


对于众多用途来说,移动和便携式检漏仪是必不可少的 — 用于组装和安装真空系统,或用于量化维修应用中的泄漏。当使用氦气作为示踪气体时,移动和固定泄漏检测都特别准确和可靠。氦气检漏仪有两种基本操作模式:

■ 真空法,部分或整个系统被抽真空,并暴露于外部的示踪气体氦气之下

■ 吸枪法,在 Δp> 100hPa 的超压下用示踪气体填充测试样品。

逃逸的氦示踪气体通过吸枪阀被吸入泄漏检测器,然后被检测到这两种方法及其工作原理和检测限值可参见表 2。总重量不超过约 25 公斤的检测器被归类为移动或便携式检测器。它们便于携带,可以在车辆中运输并在航班作为行李托运。


普发真空在其产品组合中有一系列移动式泄漏检测器系统,涵盖了广泛的应用。ASM 310(图 6)适合于真空法和吸枪法检测。它具有一系列令人信服的优势:

■ 干式泵系统

■ 前级真空泵送速度为 1.7 m3/h

■ 超轻(只有 21 公斤)且为移动式

■ 智能设计,带可伸缩手柄

■ 用于水平或垂直操作

■ 带有磁铁的可拆卸控制面板,用于在金属表面上定位

■ SD 存储卡提供存储功能(位图或文本文件),并简化检漏结果后期处理

■ 明亮的彩色大触摸屏,带图表

■ 直观且可自定义菜单


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图 6:由普发真空制造的 ASM 310便携式氦气检漏仪


MiniTest 300(图 7)是一款石英窗检漏仪,重量仅为 5kg。该产品可放在带轮子的移动箱中,并且由于其尺寸紧凑(仅为约 30 x 20 x 26 cm),它可以在难以接近的地方使用。MiniTest 仅适用于真空检测方法。由于省去了前级泵,这种型号非常轻便。优势一览:

■ 坚固、可靠、易于维修

■ 使用石英窗口传感器进行真空泄漏检测,最小的泄漏也可定位和量化

■ 尺寸紧凑且重量轻 - 是上门维修服务的理想选择

■ 在 1 l/s 的泵送速度下可检测到高达 5 · 10-7 hPa l/s 的泄漏

■ 水蒸汽耐受性好

■ 进口压力高达 200 hPa 绝对值。

■ 可选择连接外部紧凑型真空计

■ 保养成本低


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图 7:MiniTest 300 便携式检漏仪


2018年7月2日 19:13