Свойства вакуума |
Особенности вакуумных систем |
контрольно-измерительная аппаратура |
Течеискатели |
Вакуумные материалы |
Уплотнители и и смазки |
Вакуумные вентили и переходники |
Запорные устройства |
Способы соединения вакуумных систем |
Общие принципы |
Подбор вакуумных насосов |
Масляные средства откачки |
Вакуумометрические приборы |
Вакуумные установки |
Сорбционные средства откачки |
Физические явления в вакууме |
Контроль герметичности с помощью масс-спектрометрического течеискателя |
Разное - Применение вакуумной техники | ||||
Наиболее распространенным в вакуумной технике методом контроля герметичности и поиска течей является масс-спектрометрический метод, обладающий высокой чувствительностью. Сущность метода заключается в регистрации прохождения через оболочку пробного вещества с помощью масс спектрометра, настроенного на данное пробное вещество Отечественной промышленностью выпускается серия масс-спектрометрических течеискателей и измерителей концентрации, настроенных на гелий Основным элементом течеискателя является масс-спектрометрический анализатор, представляющий собой масс спектрометр с магнитным отклонением пучка ионов ![]()
![]()
Рис 7-4 Схема гелиевого течеискателя 1—8 — клапаны, 9 — натекатель, 10 — вымораживающая ловушка, 11— диф фузионный паромасляный насос, 12 — механический вакуумный насос с масляным уплотнением, 13 — калиброванная гелиевая течь, 14 — ма1Нитораз рядный манометрический преобразователь 15 — масс спектрометрическая ка мера, 16 — выносной электроизмерительный каскад 17 — вентилятор электрон ных блоков, 18 — термопарный манометрический преобразователь, «Панель управления» — основная панель управления, содержащая приборы и переклю чатели, необходимые для управления работой течеискателя и измерения «ускоряющего напряжения» «тока эмиссии», давления в системе и напряжения на нагревателе диффузионного насоса, УПТ — усилитель постоянного тока, Б ПК — блок питания масс спектрометрической камеры и магниторазрядного манометрического преобразователя ВПУ — выносной пульт управления
Схема гелиевого течеискателя представлена на рис 7-4 За пределы пунктирного контура вынесены элементы, которые не входят в течеискатель, но постановка которых полезна для удобства работы с течеискателем Пароструйный и механический насосы служат для создания и поддержания в камере течеискателя давления 2,5•1O-2 Па. Напряжение на нагревателе пароструйного насоса регулируется автотрансформатором
Заливная азотная ловушка предназначена для предотвращения попадания паров рабочей жидкости насосов в масс-спектрометрическую камеру, а также для защиты камеры от загрязнения ее конденсирующимися парами и газами, поступающими от испытуемого объема
Дросселирующий клапан поз 6 служит для сообщения объекта испытании с вакуумной системой течеискателя Клапан Ду 25 (поз 5) служит для отделения масс-сиектромегрической камеры от вакуумной системы течеискателя Необходимость в этом возникает, например, при замене катода или чистке камеры. Трехходовые клапаны Ду-8 (поз. 1, 2, 3 и 4) служат для управления форвакуумной и предварительной (байпасной) откачкой вакуумной системы механическим насосом, а также для напуска атмосферы в вакуумную систему
Клапаны устроены таким образом, что два канала клапана на рисунке, расположенные в горизонтальной плоскости, постоянно сообщаются между собой, образуя по существу один сквозной канал Третий канал может закрываться и открываться, сообщая соответствующие участки вакуумной системы с линией низковакуумной откачки
Включение течеискателя осуществляется в следующей последовательности Проверяют, все ли клапаны закрыты Включают общее питание течеискателя Включают механический насос Включают термопарный вакуумметр После достижения необходимого разреже ния в форвакуумной линии открывают клапан «Пароструйный насос» Включают нагреватель диффузионного насоса, устанавливают необходимое напряжение питания нагревателя Включают усилитель постоянного тока Времени выхода на режим диффузионного насоса бывает достаточно и для прогрева электроизмерительного блока Спустя 30—35 мин с начала включения течеискателя заливают жид-кии азот в ловушку.
О том, что в диффузионном насосе полностью сформировались струи и началась высоковакуумная откачка, можно судить по величине давления в форвакуумной линии По прошествии 45—50 мин с момента включения диффузионного насоса, времени, достаточного для его разогрева, закрывают клапан «Пароструйный насос», открывают клапан «Камера», производят предварительную откачку масс-спектрометрической камеры Во избежание сильного замасливания масс-спектрометрической камеры не следует долго оставлять камеру под откачкой механическим насосом После дости жения в ней 5—8 Па следует закрыть клапан «Камера» и открыть клапан «Пароструйный насос».
После этого открывают клапан между масс-спектрометрической камерой и диффузионным насосом При последующем выключении течеискателя масс-спектрометрическую камеру оставляют «под вакуумом» Тогда в дальнейшем отпадает необходимость в предварительной откачке камеры механическим насосом, соответственно уменьшается загрязнение ее парами масла механического насоса (Для удобства работы полезно маховик клапана 5, расположенного между камерой и диффузионным насосом, вынести выше верхней крышки течеискателя) Затем включается магниторазрядныи вакуумметр После достижения рабочего давления в камере включается накал катода ионизатора
Выключение течеискателя осуществляется в обратной последова !ельности При этом следует помнить, что ловушку необходимо полностью разморозить при откачке ее диффузионным насосом При размораживании ловушки клапан 5 должен быть уже закрыт Кла пан «Пароструйный насос» закрывается при остывании нижней части насоса до температуры 60—80 0C После выключения механического насоса необходимо открыть клапан «Атмосфера», напустить атмосферный воздух в форвакуумную линию и закрыть клапан Включают магниторазрядный вакуумметр и откачивают камеру до давления 2,5•1O-3—5•1O-3 Па (50—80 мкА по шкале магниторазрядного вакуумметра). Включают катод ионного источника и фиксируют установившиеся показания ат стрелочного прибора выносного пульта управления ВПУ. Закрывают клапан «Гелиевая течь». При этом отсчет течеискателя начнет уменьшаться Рассчитывают чувствительность течеискателя к потоку гелия но формуле
где Sq — чувствительность течеискателя к потоку гелия; Q — величина потока гелия калиброванной гелиевой течи. Чем меньше численная величина Sq1 тем лучше, так как это означает, что меньшему потоку гелия, поступающему в течеискатель, будет соответствовать больший отсчет течеискателя. Градуировка течеискателей, в которых отсутствует встроенная течь, осуществляется следующим образом. Через клапан 8 (рис. 7-4) к течеискателю подсоединяется калиброванная гелиевая течь. Через клапан 7 подсоединяется вспомогательный насос.
Течеискатель включается в рабочий режим. Вспомогательным насосом через клапаны 7 и 8 производится откачка гелиевой течи до давления 2,5—5 Па. Выключается катод масс-спектромет-рической камеры. Закрывается клапан 7, открывается дросселирующий клапан 6 течеискателя. Выключается вспомогательный насос. После установления давления в камере фиксируют показания течеискателя. Закрывают клапан 8 и после стабилизации показаний течеискателя фиксируют фон аф. Закрывают клапан 6. Производят расчет чувствительности течеискателя. Хотя градуировка течеискателя производится по потоку гелия, в действительности его масс-спектрометрический анализатор определяет концентрацию гелия в камере. Соответствие установившейся концентрации гелия в камере и потока гелия, поступающего в течеискатель, устанавливается известной формулой. где Pv — давление гелия в камере, Qr — поток гелия в течеискатель, Sr — быстрота откачки камеры по гелию Изменение быстроты действия диффузионного насоса по гелию в зависимости от мощности подогрева насоса открывает возможности для регулирования чувствительности течеискателя. При снижении мощности подогрева снижается быстрота действия по гелию При этом быстрота действия по воздуху в широком диапазоне остается практически постоянной Это позволяет повысить чувствительность течеискателя в результате увеличения давления гелия в камере при том же потоке гелия и сохранении общего давления в камере При изменении мощности, подводимой к нагревателю пароструйного насоса, должна быть произведена повторная градуировка течеискателя
С помощью гелиевого течеискателя может производиться как контроль герметичности, так и поиск течей Для повышения достоверности и обеспечения большей точности измерений градуировку течеискателя следует производить при рабочем давлении в камере, давлении, которое будет в процессе испытаний Предельные возможности течеискателя характеризуются минимальным потоком гелия, который регистрируется течеискателем
где Ааф — максимальная амплитуда флюктуации фона; 2Ааф — отсчет течеискателя, принимаемый за достоверный Расширения предельных возможностей течеискателя (снижения Qmhh) можно достичь повышением его чувствительности (снижением численного значения Sq) в результате снижения мощности подогрева пароструйного насоса Однако следует иметь в виду, что одновременно с повышением чувствительности повышается флюктуация фона Так, увеличение чувствительности при снижении напряжения на нагревателе насоса ниже 180 В полностью компенсируется увеличением флюктуации фона течеискателя. С помощью масс-спектрометрического течеискателя контроль герметичности и поиск течей осуществляются способами обдува и гелиевых чехлов (камер), способом щупа, барокамеры, вакуумных присосок и способом накопления Способ обдува и гелиевых чехлов в основном применяется для испытаний вакуумных систем с собственными средствами откачки и элементов вакуумных систем В этом случае на наружную поверхность изделия подается пробный газ Во гнутренней полости изделия создается разрежение и фиксируется проникновение в нее пробного газа. Способы щупа, барокамеры и вакуумных присосок применяются для испытаний изделий, в которых нельзя или нецелесообразно создавать разрежение В этом случае в изделии создается избыточное давление пробного газа и фиксируется проникновение его на наружную поверхность. Способом вакуумных присосок, кроме того, могут быть испытаны изделия без замкнутой оболочки, например листы металла на сплошность. Способ накопления может явиться разновидностью любого из перечисленных способов, за исключением, пожалуй, способа щупа
|
= | |