В целом о вакууме и вакуумных системах

Свойства вакуума
Особенности вакуумных систем

Вакуумные материалы и уплотнители

Вакуумные материалы
Уплотнители и и смазки

На заметку

Применение гелиевых течеискателей
Измерение и контроль вакуума - Течеискание и течеискатели

Течеискатель ПТИ-6 допускает регулировку чувствительности изменением мощности подогревателя насоса НВО-40. Из рис. 17 видно, что, понижая мощность, можно уменьшить быстроту откачки ПТИ-6 по гелию в 10—16 раз при неизменной быстроте откачки по воздуху SB (около 65 л/сек).

Уменьшение Sг приводит к накоплению гелия в камере и к повышению чувствительности. Если же, наоборот, увеличить мощность насоса, то чувствительность течеиска-теля уменьшится из-за роста Sг. Второй режим обычно используют для быстрого и грубого определения крупных течений, первый режим — для медленного и точною поиска мелких течей.

На чувствительность гелиевых течеискателей влияют динамические процессы уставовления парциального давления гелия в системе, т. е. временные характеристики течеискания. Пусть в момент времени r = 0 в систему с объемом V, не содержащую гелия, начинает поступать через течь поток гелия Qr. Рост парциального давления гелия в системе описывается уравнениями:

(135)

 

 

 Отсюда видно, что предельное равновесное давление гелия в системе, равное Qг/Sг, тем больше, чем меньше SГ, т. е. для повышения чувствительности выгодно уменьшить быстроту откачки по гелию. Однако скорость нарастания давления гелия определяется постоянной времени системы по гелию Tr=V/Sг. С уменьшением SГ увеличивается τг, медленнее нарастает Рг и растет задержка индикаторного сигнала течеискателя.

Регулируя Sг, мы выигрываем в чувствительности, но одновременно проигрываем в скорости течеискания. Если же увеличить быстроту откачки гелия и тем самым уменьшить задержку индикаторного сигнала (повысить скорость роста Рг), то одновременно уменьшится предельное давление гелия Qг/Sг, и мы проигрываем в чувствительности к малым течам. Если в момент t1>0 прекратить обдув течи гелием (положить Qr=0), то давление гелия в системе будет убывать по закону

(136)

При росте Рг, по уравнению (135), через время t = 3x давление гелия достигает 95% равновесной величины Qг/Sг. При малой величине τ «импульс» давления гелия в системе почти прямоугольный, однако высота его мала. Временные характеристики течеискания аналогичны переходным процессам в электротехнике (рис. 64). Обычно гелиевый течеискатель присоединяют не непосредственно к высоковакуумному объему, а после пароструйного насоса к кол лектору, ведущему к механическому насосу (рис. 65). Давление гелия в фор-коллекторе определяется уравнениями:

(137)

Здесь индекс гелия «г» опущен, а индексы 1 и 2 относятся к высоковакуумной и форвакуумной частям системы. Обычно объем V2 форколлектора невелик, и дополнительная задержка из-за т2 незначительна; однако чувствительность течеискания по схеме рис. 65 определяется быстротой откачки механического насоса, так как равновесное давление гелия равно Q1/S2. Схема на рис. 65 дает выигрыш в чувствительности до S1/S2J≈103 сравнительно со случаем подключения течеиска-теля к высоковакуумной части.


 

 

В случае очень малых (узких и длинных) каналов течей на временные характеристики течеискания может оказать влияние время проникновения газового потока через течь. Время установления стационарного потока пробного газа через течь может быть относительно велико, например для канала течи с радиусом 0,15 мкм при потоке воздуха QB = 3,2*10-7 л*мтор/сек время достижения стационарности 13,1 сек.

Помимо стандартной методики обдува систем гелием существуют другие приемы использования тече-искателей: небольшие замкнутые объемы помещают в атмосферу гелия с повышенным давлением.


 

После окончания периода накопления tn в объеме накапливается давление гелия Рг= Qтtp/V, а при подсоединении объема к течеискателю поток гелия через течеискатель равен PгSг = SгQTtH/V. Если чувствительность течеискателя равна Qмин, то время накопления должно быть не менее tн=QминV/QtSг. Полагая Qмин=10-3 л*мтор/сек (ПТИ-4А), V=10 л, Sг =10 л/сек, мы получаем, что за время выдержки 27 ч можно накопить в испытуемом объеме количество гелия, достаточное для обнаружения течи QT=10-10 л*мтор/сек. Реальная чувствительность будет меньше из-за газоотделения.

Получение рекордно высокой чувствительности масс-спектрометрнческого течеискания порядка 10-14 л*мтор/сек основано на  применении дискриминационных методов откачки пробного газа. Известно, что цеолит плохо откачивает гелий (быстрота откачки менее 10-4 л/сек). В экспериментальном течеискателе откачка испытуемого объема производилась паромасляным насосом через цеолитовый насос-ловушку, к которому присоединяется камера (рис. 66). В обычном состоянии поток воздуха через течь откачивается паромасляным насосом, давление в объеме порядка 10-6 тор.

 

Если отключить вентилем пароструйный насос, то давление в объеме не меняется (работает цеолитовый насос), однако отсчет течеискателя по гелию начинает линейно возрастать, так как гелий из воздуха не откачивается цеолитом.

В результате обдува течи поток воздуха полностью замещается гелием, и скорость линейного роста отсчета увеличивается (прямая получает излом кверху, рис. 67). Если обозначить Sv тор/мв коэффициент между парциальным давлением гелия и отсчетом течеискателя (Sр = Рг/α), то индицируемый поток гелия равен Qг = VSpΔa/Δt, где Δa/Δt — «излом» отсчета во времени после обдува течи гелием. По стандартной течи было измерено Sp=2 • 10-10 мтор/мв. Если считать достоверным излом прямой в 10 мв за 10 мин, то минимальный поток равен 10-13 л*мтор/сек.


 

 При испытаниях этот течеискатель уверенно обнаруживал течи порядка 2*10-11 л*мтор/сек, которые едва обнаруживал течеискатель MX-1102 и не обнаруживал ПТИ-6 Такая высокочувствительная методика течеискания не обязательно требует применения специального течеискателя с цеолитовой ловушкой. Можно сначала выдержать изделие в атмосфере гелия, а затем присоединить к стандартному течеискателю ПТИ-6 или ПТИ-7 через стандартный цеолитовый насос ЦВН. По этой методике на серийной аппаратуре была получена чувствительность Qмин = 6*10-11 л*мтор/сек.

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Сейчас на сайте

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