В целом о вакууме и вакуумных системах

Свойства вакуума
Особенности вакуумных систем

Вакуумные материалы и уплотнители

Вакуумные материалы
Уплотнители и и смазки

На заметку

Галогенный и гелиевый течеискатели
Измерение и контроль вакуума - Течеискание и течеискатели

В галогенном течеискателе использовано свойство накаленной платины (~800°С) испускать положительные ионы, которые можно регистрировать при атмосферном давлении.

Ионная эмиссия с платины резко возрастает в присутствии гзлогенсодержащих газов (фреон, четыреххлористый углерод, трихлорэтан, соединения йода и брома). Вакуумную систему опрессовывают («надувают») смесью фреона с воздухом под давлением, большим атмосферного, и датчик извне регистрирует утечку фреона из микроотверстий.

Датчик галогенного течеискателя ГТИ 3 представляет собой диод прямого накала; эмиттирующий электрод имеет вид спирали из платиновой проволоки, нагреваемой током; коллектор ионов выполнен в виде платиновой трубки. Постоянное напряжение на датчике 250 в, мощность накала 20—33 вт. Датчик смонтирован в выносном щупе в форме пистолета для удобства работы. Щуп содержит также двигатель с крыльчаткой, всасывающей воздух в датчик, и телефон, который издает щелчки с частотой, зависящей от попадания фреона в датчик (рис 59).

 

Чувствительность галогенного течеискателя возрастает в зависимости от концентрации фреона в объекте и от квадрата давления опрессовки. При испытании чистым фреоном максимальное давление определяется прочностью установки и упругостью паров фреона при температуре испытаний. Для фреона Ф-12 при 25° С и при Р = 6,63 кГ/см2 можно получить чувствительность порядка 10-5 л*мтор/сек.

Существуют варианты галогенного течеискателя. Вакуумный прибор ВАГТИ-4 имеет датчик, приспособленный для работы в системе под вакуумом. Установка снаружи обдувается фреоном или другим газом с галоидами, при этом внутри можно обнаружить парциальное давление галоидов до 10~8 тор. Батарейный прибор БГТИ-5 является транспортабельным течеискателем с питанием от аккумуляторной батареи.

Природа ионной эмиссии с накаленной платины исследована мало. Были выполнены эксперименты по исследованию масс-спектрометрического состава ионного тока с платины. Основную компоненту его составляют ионы щелочных металлов. Определяющий процесс— это ионизация на поверхности платины атомов щелочных металлов, испаряемых с керамического керна спирали датчика. Предполагают, что резкое возрастание ионного тока в присутствии галогенов обусловлено ростом работы выхода платиновой поверхности.

Гелиевые течеискатели представляют собой статические масс-спектрометры (рис. 60). Ионы создаются в ионизаторе электронным пучком, вытягиваются диафрагмой с напряжением U и поворачиваются в магнитном поле Н на 180°. При этом происходит разделение ионов по массам. Энергия ионов одинакова и равна eU, скорость различна

а радиус поворота зависит от массы иона:

  (134)

Радиус поворота в течеискателях серии ПТИ выбран 4 см для гелия. Ионы других газов на коллектор не попадают. Поворот на 180° выбран из условий фокусировки пучка ионов с малой расходимостью.

В СССР до 1962 г. выпускали масс-спектрометриче-ский течеискатель ПТИ-4А. В настоящее время производятся более совершенные ПТИ-6 и ПТИ-7 (рис. 61)

Рабочее давление воздуха в камере ПТИ-4А должно быть Р1! = 2,5*10-4 тор. Быстрота откачки камеры ПТИ-4А по воздуху SB = 14 л/сек, отсюда QB= PBSB = 3,5 л*мтор/сек. При концентрации гелия в воздухе у= 1/200 000 соответствующий поток гелия равен Qr=1,75x10-5 л*мтор/сек. Считая достоверным сигналом о течи удвоение отсчета индикаторного прибора и используя уравнение (127), получаем чувствительность ПТИ-4А к минимально обнаруженной течи воздуха Вв = 10-5 л*мтор/сек.

Течеискатель ПТИ-6 по принципу действия аналогичен ПТИ-4А, однако содержит много конструктивных усовершенствований (рис. 62). Постоянный магнит на 1400 гс имеет несколько меньшие габариты, чем ПТИ-4А; камера полностью разборная; применяется манометр ММ-40 с более широкими пределами по давлению 10-2—10-6 тор. Используется специальный диффузионный насос с воздушным охлаждением НВО-40, обладающий стабильной быстротой откачки по гелию 100 л/сек. Камера отделена от насоса вентилем, поэтому размораживание ловушки не приводит к загрязнению камеры маслом. Существует бай-пасная линия с двумя вентилями, позволяющая откачивать камеру ПТИ-6 от атмосферного давления непосредственно механическим насосом. Ионный ток измеряется высокостабильным усилителем постоянного тока.

Чувствительность ПТИ-6 определяется уровнем фонового гелия в воздухе и высокой стабильностью фонового отсчета.

Уменьшение накала насоса НВО-40 от 450 до 220 вт позволяет получить малую быстроту откачки по гелию 6—7 л/сек. При рабочем давлении в камере 2*10-4 тор отсчет по гелию из воздуха составляет 3800 мв, а достоверное изменение отсчета при замещении воздуха в течи гелием равно 40 мв. Это приводит к предельной чувствительности по гелию 10-7 л*мтор/сек

 Паспортная чувствительность ПТИ-6 к потоку гелия составляет 5*10-7 л*мтор/сек. В течеискателе ПТИ-6 недостаточно надежным элементом является накаленный катод в камере, а сравнительно медленный разогрев паромасляного насоса удлиняет время пуска течеискателя. Разработан тече-искатель МХ-1101, в котором применяются только механические насосы: двухроторный ДВН-5-2 и масляно-ротационный малогабаритный насос МГВН-50.

Катод ионизатора имеет керн из иридия с оксидно-иттриевым покрытием и выдерживает давление до 1 тор. Благодаря отсутствию диффузионного насоса время вхождения в режим у MX-1101 не превышает 10 мин вместо 1 ч у ПТИ-6. Изменение формы полюсов магнита позволило получить более равномерную чувствительность течеискателя по давлению. При переключении ускоряющего напряжения с 400 на 800 в можно использовать водород вместо гелия. Для калибровки в рабочих условиях тече-искатель МХ-1101 имеет стандартную гелиевую течь диффузионного типа.

Масс-спектрометрический течеискатель МХ-1102 имеет высокую чувствительность 5х ХЮ~8 л-мтор/сек, стабильную во времени и постоянную в широком диапазоне давлений.

Течеискатель МХ-1102 оснащен стандартной гелиевой течью и паромасляным насосом НВО-40, который защищен от воздуха быстродействующей блокирующей задвижкой, срабатывающей при давлениях выше (5-8)*10-4 тор. Камера имеет трехступенчатую защиту от масла ловушками. Сравнение чувствительности для различных масс-спектрбметрических течеискателей показано на рис. 63. Разработан также течеискатель ПТИ-7 с чувствительностью 5* 10-8 л*мтор/сек.

 

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Сейчас на сайте

Сейчас на сайте находятся:
 299 гостей на сайте
=
Рейтинг@Mail.ru