Experimental analysis of the correlation between helium and water leaks in microchannels

Water leaks represent a significant challenge in vacuum systems, as they exhibit complex behaviour and are difficult to predict. Helium leak testing is widely used to measure leaks in vacuum chambers, but a clear correlation between water and helium leaks flowrates is still needed. Water leaks represent a significant challenge in vacuum systems, as they exhibit complex behaviour and are difficult to predict. Helium leak testing is widely used to measure leaks in vacuum chambers, but a clear correlation between water and helium leaks flowrates is still needed. This experimental study, performed at ASML labs in the Netherlands, provides a better understanding of water leaks and their flowrates correlation with those of helium. A controlled leak is created by connecting a high vacuum chamber to vessels of water and helium through an orifice to form a microchannel. By adjusting parameters such as orifice size, pressure, and temperature, different leak regimes were simulated. The results achieved offer an improved understanding of water flow behaviour in microchannels and enable a more precise prediction of water leaks from helium leaks test data, thus providing a practical approach for assessing water ingress in vacuum systems in medium and high vacuum conditions (10–10^(-6) mbar).

Le microscopiche perdite d'acqua rappresentano una sfida significativa nei sistemi a vuoto, poiché mostrano un comportamento complesso e sono difficili da prevedere. I test di tenuta con elio sono ampiamente utilizzati per misurare le perdite nelle camere a vuoto, ma manca ancora una chiara correlazione tra le portate di perdita di acqua ed elio. Questo studio sperimentale, condotto presso i laboratori di ASML nei Paesi Bassi, fornisce una migliore comprensione delle perdite d’acqua e della loro correlazione di portata con quelle dell’elio. Una perdita controllata è stata generata collegando una camera da alto vuoto a serbatoi d’acqua e di elio tramite un orifizio che forma un micro-canale. Variando parametri quali il diametro dell’orifizio, la pressione e la temperatura, sono stati simulati diversi regimi di perdita. I risultati ottenuti offrono una comprensione più approfondita del comportamento del flusso d’acqua nei micro-canali e consentono una previsione più accurata delle perdite d’acqua a partire dai dati dei test di tenuta con elio, fornendo così un approccio pratico per valutare l’ingresso di acqua in sistemi da vuoto che operano a condizioni di medio e alto vuoto (10–10^(-6) mbar).